Phyllotaxis. ձայնին արձագանքող LED ցուցասարք

Նկարիչ-ծրագրավորող Jagi Natarajan-ը սեփական բլոգում հրապարակել է Phyllotaxis-ի հավաքման նկարագրությունը։ Սա ձայնին արձագանքող LED տեղադրում է, որի 89 հասցեական RGB դիոդները նստում են ֆիլոտաքսիսի պարույրի բջիջներում, այն կրկնակի պարույրում, որը երևում է արևածաղկի և սուկուլենտների կենտրոնում։

Ձևը ստացվում է Processing-ի կարճ էսքիզից. կետերը դասավորվում են ճառագայթային գծի վրա, և ամեն մեկը պտտվում է ոսկե հատման աճող բազմապատիկով։ Արդեն այդ վիճակում պատկերը նման է արևածաղկի, իսկ նույն կետերի Voronoi բաժանումը հիշեցնում է սերմի տուփ։ Գաղափարը ամեն բջջին իր լույսը տալն էր։

Էսքիզից մինչև 3D տպագրված կորպուս

Processing-ից բջիջների եզրերի տվյալները անցան Python-ի սկրիպտին, որը կառուցված է CadQuery գրադարանով. կոդը միավորում է բջիջները, ավելացնում պատեր և ամեն մեկում LED-ի չափի անցք է կտրում։ Մանրամասները ավարտվեցին FreeCAD-ում՝ պտուտակների անցքերով ու բարակ դիմային սալիկով, իսկ տակի կիսաթափանց թուղթը ցրում է լույսը։

89 դիոդը ղեկավարում է STM32 blackpill սալը՝ SPI-ի վրա գրված neopixel դրայվերով։ Փոքր շրջանակը թույլ է տալիս Processing-ի ոճով «շեյդեր» կոդ գրել. որոնման աղյուսակը պահում է ամեն LED-ի դիրքը միավոր շրջանագծի վրա, ուստի նախշերը գրվում են բևեռային կոորդինատներով։

Ձայնի վերլուծությունը հենց սալի վրա

Նրա սիրելի նախշը՝ սինուսոիդ ալիքը, որը պայծառությունը կենտրոնից դուրս է մղում, դարձավ ձայնին արձագանքող տարբերակի հիմքը։ STM32-ն ունի լողացող կետի աջակցություն և ARM DSP հրահանգներ, ուստի Ֆուրիեի ձևափոխումը կատարվում է հենց սալի վրա։ Ձայնը գալիս է INMP441 թվային I2S խոսափողից, ինչը բացառում է անալոգ աղմուկը, իսկ ARM CMSIS գրադարանը կատարում է մշակումը՝ ուժեղացման կառավարմամբ և հաճախականային գոտիների բաժանմամբ։

Երկրորդ տարբերակը՝ PCB-ների վրա

Առաջին կորպուսը, որտեղ միկրոկոնտրոլերը և խոսափողը perfboard-ի վրա էին 3D տպագրված տուփում, զգայուն էր աղմուկի նկատմամբ, և LED-ները թարթում էին։ Դա ստիպեց նրան սովորել PCB-ի նախագծում. նոր սալիկի վրա են blackpill-ը, խոսափողը, կոճակը և տրամաբանական մակարդակի փոխարկիչը։

2026 թվականի սկզբին ամանորյա երեկույթում աշխատանքը ցուցադրելուց հետո նա սկսեց երկրորդ տարբերակը։ 3D տպագրված սալիկին փոխարինեցին PCB-ները՝ որպես հիմք, իսկ դասավորությունը ստացավ հնգապատիկ սիմետրիա. սալիկները պատվիրվում են հինգական խմբերով, ուստի հինգ նույնական PCB օղակ են կազմում։ Ձեռքով զոդումը սպասվածից բարդ եղավ, քանի որ neopixel-ի կոնտակտները կորպուսի տակ են։

Նախագիծը դադարեց, մինչև 2026 թվականի ամռանը Recurse Center-ի ծրագրավորման ռետրիտում ընկերը՝ տաք օդով զոդող սարքով, ավարտեց միացումները։ Այդ օրինակը մնաց այնտեղ որպես ինստալյացիա. այժմ այն աշխատում է ESP32-ով, որոնվածը վերաշարվել է Rust-ով, իսկ կարգավորիչը սպասարկում է տեղական կայք, որտեղ այցելուները վերբեռնում են իրենց էսքիզներն ու խաղերը։ Երրորդ տարբերակը՝ ավելի ուշ։