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国庆酷炫的光影屏是如何工作的?

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-10-08  来源:中国智慧照明网  作者:电子森林  浏览次数:2282
核心提示:国庆之后这LED屏必将大火,控制LED点阵的FPGA销量也必将大增(对国产FPGA厂商的极大利好),北京理工大学数字表演与仿真技术实验室的专业也会越来越火!

       先祝伟大的祖国70岁生日快乐,我们的祖国永远繁荣昌盛!

       看了昨晚的晚会,你感触最深的是什么?

       苏老师感触最深的 - LED的市场真是巨大、巨巨大,以后的夜景都将是数字化生成的由LED展示的世界。

       之前,到任何一个城市旅游,发现夜晚的景观都是人造的了 - 用LED生成的。

       但国庆的光影屏让我更是一振,竟然还有这种操作!兵哥哥们扛着屏幕刚一出场我就拍案称奇 - 原理并不难,国庆之后这LED屏必将大火,控制LED点阵的FPGA销量也必将大增(对国产FPGA厂商的极大利好),北京理工大学数字表演与仿真技术实验室的专业也会越来越火!

       首先我们从技术层面看看这玩意是如何工作的:
       1、 每人举的是32*32(共1024个)的LED点阵,每一个点都是有RGB的三色LED构成;
       2、现场有3290个兵哥哥(穿着迷彩服,我觉得应该是,普通群众跑动出错的概率会大增)每人扛着一块32*32的屏(可以对折,最大90度,以增强光影滚动的波浪感,增加节目的韵律)在移动,也就是说有3,368,960个像素在广场上移动,从而组成各种图案。

  1. 每块屏都由电池供电,据说为了减轻重量,只用了6节电池,能够保证每个屏常亮5个小时而不灭,大家可以计算一下每个板的功耗是多大?

  2. 每个屏的重量只有2.85公斤(其实扛久了还是挺重的,苏老师背着比这还轻的笔记本走俩小时都累得够呛),为0.8米* 0.8米的正方形,材料用ABS工程塑料做成。

  3. 北京理工大学负责将视频文件通过映射计算和影响重构,生成3290个小的播放视频单元,形成52640个视频变化,通过4G专网发送给每个屏,每个屏都有独立的ID。

  4. 一开始我还以为是使用了5G进行数据的传输(5G是中国的骄傲,行业里也在热炒,国产手机也都开始标配5G功能,因此国庆推5G应该是最好的时机),但最终知道是北京联通在1.5个小时内架设了26个基站,通过专线网络来向这3290个屏幕传递信息,看来....

  5. 一开始我还猜测每个屏内应该还有定位的功能,兵哥哥们扛着板跑动,主控只要向每个地理坐标发送控制信息就可以了,可以大大降低由于跑错导致的“坏像素”的问题。后来才知道这种定位还是靠兵哥哥们准确无误的跑位,屏内没有采用定位技术,估计是因为时间关系来不及在技术上实现,不过工作都推到了软件上,3290个人随时间变化的位置信息也要规划好并计算在像素信息里。苏老师以为,将来一定要解决这个问题,否则众多的群众表演不可能都让兵哥哥们训练很久做到跑位准确无误。

 

想起来不难,但实现起来却不容易,这是个涉及到电路、通信、机械、工艺、算法等的系统工程,而且是要在党和国家领导人面前、在亿万群众面前做到万无一失的产品,那拍板用这种方案的头儿也是很有魄力的,赞一个!

 

其实苏老师一直对LED点阵情有独钟,三年前我就安排我们实战营的一位学员用第一代的小脚丫FPGA成功控制了一款32*16点阵的三色LED灯板(见下图,采购自Adafruit),流动显示各种信息。

 

       我们小脚丫FPGA团队还专门为小脚丫FPGA配了两款LED点阵扩展模块,大家瞧一下:16*8的单色LED点阵 + 传感器扩展板 - 小脚丫FPGA逻辑通过I2C从传感器(4枚)读取数据,进行数据转换后在LED点阵上流动显示出来,下面的图就是在LED上显示的温度传感器测出的室温数据。这个板子的另一个意图是让我们的学员练习焊接技术,128颗0402封装的LED要全部焊好,点亮所有的灯,焊接技术也就算出师了。

  •  

  • 8*8点阵单色LED的板子 + 3个传感器,算是对上一个板子的简化。

 

       在我们今年年底即将推出的一款人工智能+IoT的训练平台上,会有8*8 ~64个三色的LED,可以做出更多炫酷的效果。

 

       用FPGA控制LED点阵进行信息显示将是我们硬禾实战营一个重要的训练项目,因为它包含的知识点、技能点很多 -- SMD LED的焊接、LED的显示驱动、通过PWM对RGB三色配色、FPGA逻辑编程、点阵显示的工作原理、信息显示的算法、通信控制等,虽然看起来不如图像处理、网络通信那么高大上,但这些基础、系统的知识/技能对于企业产品的研发更有用。

       对此感兴趣的朋友不妨花一些时间玩一玩,会非常有意思


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