Phyllotaxis: شاشة LED تتفاعل مع الصوت

نشر الفنان والمبرمج Jagi Natarajan في مدونته سجل بناء مفصلاً لمشروع Phyllotaxis، وهي تركيب من مصابيح LED يتفاعل مع الصوت: 89 مصباح RGB قابلاً للعنونة تجلس داخل خلايا حلزون الفيلوتاكسيس، ذلك الحلزون المزدوج الذي يظهر في وسط عبّاد الشمس والنباتات العصارية.

يأتي الشكل من رسم برمجي قصير في Processing: تُوزَّع نقاط على خط شعاعي وتُدار كل نقطة بمضاعفات متزايدة من النسبة الذهبية. حتى في هذه المرحلة تبدو الصورة قريبة من عبّاد الشمس، ويشبه تقسيم فورونوي للنقاط نفسها علبة بذور. كانت الفكرة أن يحصل كل خلية على ضوئها الخاص.

من الرسم البرمجي إلى هيكل مطبوع ثلاثي الأبعاد

انتقلت بيانات حواف الخلايا من Processing إلى سكربت Python مبني على مكتبة CadQuery: يجمع الكود الخلايا ويضيف الجدران وينحت في كل خلية ثقباً بحجم مصباح LED. أُكملت التفاصيل في FreeCAD بثقوب للبراغي وصفيحة أمامية رقيقة، وورق شبه شفاف ملصق أسفلها يوزع الضوء.

يقود المصابيح التسعة والثمانين لوح STM32 blackpill عبر مشغّل neopixel مكتوب فوق SPI. ويتيح إطار صغير للفنان كتابة شيفرة بأسلوب Processing: يحفظ جدول بحث موضع كل مصباح على دائرة الوحدة، فتُكتب الأنماط بإحداثيات قطبية.

تحليل الصوت على اللوح نفسه

كان النمط المفضل لديه، وهو موجة جيبية تجعل السطوع ينبض من المركز إلى الخارج، أساس النسخة التي تتفاعل مع الصوت. ولأن STM32 يدعم الفاصلة العائمة ويملك تعليمات ARM DSP، يجري تحويل فورييه على اللوح نفسه. يأتي الصوت من ميكروفون I2S رقمي من طراز INMP441 يمنع الضجيج التناظري، وتتولى مكتبة ARM CMSIS المعالجة مع تحكم في الكسب وتقسيم إلى نطاقات ترددية.

نسخة ثانية على لوحات الدوائر

كان الهيكل الأول، حيث جلس المتحكم الدقيق والميكروفون على لوح تجارب داخل صندوق مطبوع، حساساً للضجيج فترتجف المصابيح. دفع ذلك الفنان إلى تعلم تصميم لوحات الدوائر المطبوعة؛ واللوحة الجديدة تحمل blackpill والميكروفون وزراً ومحوّل مستويات منطقية لإشارة نظيفة بجهد 5 فولت.

بعد عرض العمل في حفلة رأس السنة مطلع 2026، بدأ نسخة ثانية. استُبدلت الصفيحة المطبوعة بلوحات دوائر تعمل كقاعدة خلفية، واكتسب التصميم تناظراً خماسياً: تُطلب اللوحات بدفعات من خمس، فتشكّل خمس لوحات متطابقة حلقة. وتبيّن أن اللحام اليدوي أصعب من المتوقع لأن أطراف neopixel تقع تحت الجسم.

توقف المشروع حتى أنهى صديق، يتقن محطة لحام بالهواء الساخن، الوصلات في مخيم برمجي في Recurse Center صيف 2026. بقيت تلك النسخة هناك كتركيب فني: تعمل الآن على ESP32، وأُعيدت كتابة البرنامج الثابت بلغة Rust، ويقدّم المتحكم موقعاً محلياً يرفع عليه الحضور رسوماتهم وألعابهم. ومن المقرر إصدار نسخة ثالثة لاحقاً.