[su_tabs][su_tab title= »Présentation »]
Ceci fait quelques mois que je souhaite réaliser une « baguette » pour faire du Lightpainting avec un module Arduino.
Le résultat obtenu sera proche des photos ci-dessous :
Le LightPainting c’est quoi ?
Le light painting (qui peut se traduire littéralement de l’anglais par « peinture de lumière ») est une technique de prise de vue photographique. Elle consiste à utiliser un temps d’exposition long dans un environnement sombre en y déplaçant une source de lumière ou en bougeant l’appareil photo. La photographie obtenue révèle alors toutes les traces lumineuses dues soit à l’exposition directe du capteur à la source lumineuse, soit aux objets éclairés.
Source Wikipédia
Comment cela fonctionne ?
A l’aide d’un micro-contrôleur Arduino, d’une image au format bmp (stockée sur une carte SD) et d’une bande de LEDs, nous allons afficher chaque colonne qui compose l’image sur la bande LEDs.
Il faudra donc régler l’appareil photo sur un temps d’exposition suffisamment long pour avoir le temps de faire apparaître l’image dans sa totalité.
Qu’est-ce que le micro-contrôleur Arduino ?
Arduino est un circuit imprimé en matériel libre (les plans de la carte elle-même sont publiés en licence libre, cependant, certains composants de la carte, comme le microcontrôleur par exemple, ne sont pas en licence libre) sur lequel se trouve un microcontrôleur qui peut être programmé pour analyser et produire des signaux électriques, de manière à effectuer des tâches très diverses comme la domotique (le contrôle des appareils domestiques – éclairage, chauffage…), le pilotage d’un robot, etc. C’est une plateforme basée sur une interface entrée/sortie simple. Il était destiné à l’origine principalement mais pas exclusivement à la programmation multimédia interactive en vue de spectacle ou d’animations artistiques. C’est une partie de l’explication de la descendance de son interface de programmation de Processing, lui-même inspiré de l’environnement de programmation Wiring1.
Arduino peut être utilisé pour construire des objets interactifs indépendants (prototypage rapide), ou bien peut être connecté à un ordinateur pour communiquer avec ses logiciels (ex. : Macromedia Flash, Processing, Max/MSP, Usine Hollyhock, Pure Data, SuperCollider). En 2011, les versions vendues sont préassemblées. Des informations sont fournies pour ceux qui souhaitent assembler l’Arduino eux-mêmes.
Le projet Arduino a reçu un titre honorifique à l’Ars Electronica 2006, dans la catégorie Digital Communities.
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[su_tab title= »Matériel »]
Quel est le matériel nécessaire ?
1 micro-contrôleur Arduino Mega (ou compatible).
1 shield carte SD.
1 shield LCD 1602 avec touches.
1 bande de LEDs NeoPixel WS2812 adressable. Vous trouverez différents modèles : 30, 60 ou 144 LEDs/m. Pour ma part, j’ai choisi une bande d’1 mètre de 144 LEDs. Le prix varie selon le nombre de LEDs et la longueur souhaitée.
1 carte SD (2Go Max)
1 interrupteur à levier (on/off)
1 bouton poussoir (pour lancer la séquence)
1 régulateur de tension L7805CV
1 résistance 47Ω (Code couleur Jaune-Violet-Noir-Or)
2 condensateurs radiaux 10µF (35V au minimum)
1 source d’alimentation 12V (batterie, pile, …)
Du fil électrique (section 0.5mm² fera l’affaire)
Un fer à souder et son étain
Un support pour fixer la bande de LEDs
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[su_tab title= »Programme »]
Quel logiciel utiliser ?
Le logiciel de programmation des modules Arduino est une application Java, libre et multi-plateforme, servant d’éditeur de code et de compilateur, et qui peut transférer le firmware et le programme au travers de la liaison série (RS-232, Bluetooth ou USB selon le module). Il est également possible de se passer de l’interface Arduino, et de compiler et uploader les programmes via l’interface en ligne de commande2.
Le langage de programmation utilisé est le C++, compilé avec avr-g++ 3, et lié à la bibliothèque de développement Arduino, permettant l’utilisation de la carte et de ses entrées/sorties. La mise en place de ce langage standard rend aisé le développement de programmes sur les plates-formes Arduino, à toute personne maîtrisant le C ou le C++.
Vous pouvez le télécharger ICI
Le programme
[su_note]Je ne suis pas le propriétaire du programme. J’ai cependant traduit les lignes de codes pour que vous puisiez vous y retrouver.[/su_note]
[su_spoiler title= »Afficher le programme » style= »fancy »]
/*
Digital Light Wand + SD + LCD + Arduino MEGA - V MRR-3.0 (WS2812 RGB LED Light Strip)
by Michael Ross 2014
Based on original code by myself in 2010 then enhanced by Is0-Mick in 2012
The Digital Light Wand is for use in specialized Light Painting Photography
Applications.
This code is totally rewritten using code that IsO-Mick created made to specifically
support the WS2812 RGB LED strips running with an SD Card, an LCD Display, and the
Arduino Mega 2560 Microprocessor board.
The functionality that is included in this code is as follows:
Menu System
1 - File select
2 - Brightness
3 - Initial Delay
4 - Frame Delay
5 - Repeat Times (The number of times to repeat the current file playback)
6 - Repeat Delay (if you want a delay between repeated files)
This code supports direct reading of a 24bit Windows BMP from the SD card.
BMP images must be rotated 90 degrees clockwise and the width of the image should match the
number of pixels you have on your LED strip. The bottom of the tool will be the INPUT
end of the strips where the Arduino is connected and will be the left side of the input
BMP image.
Mick also added a Gamma Table from adafruit code which gives better conversion of 24 bit to
21 bit coloring.
*/
/* TRADUCTION FRANCAISE : Benbboy
www.photo-benbboy.fr
*/
// Library initialization
#include // Librairie pour le ruban à LED WS2812 Neopixel
#include // Librairie pour le lecteur de carte SD
#include // Librairie pour l'afficheur LCD
#include // Librairie pour l'interface SPI
// Pin assignments for the Arduino (Make changes to these if you use different Pins)
#define BACKLIGHT 10 // Pin utilisée pour le LCD Backlight
#define SDssPin 53 // Pin CS du lecteur de carte SD
int NPPin = 31; // Pin Data pour le ruban à LED NeoPixel
int AuxButton = 44; // Pin + pour le bouton poussoir
int AuxButtonGND = 45; // Pin - pour le bouton poussoir
int g = 0; // Variable pour la valeur Vert
int b = 0; // Variable pour la valeur Bleu
int r = 0; // Variable pour la valeur Rouge
// Intial Variable declarations and assignments (Make changes to these if you want to change defaults)
#define STRIP_LENGTH 144 // Nombre de LED sur votre bande
int frameDelay = 15; // Delais par défaut pour le retard
int menuItem = 1; // Variable sélection princpale du menu principal
int initDelay = 0; // Variable de retard entre l'appui sur le bouton et le démarrage de la séquence
int repeat = 0; // Variable pour sélectionner la répétition automatique ( jusqu'à ce que le bouton de sélection soit appuié de nouveau )
int repeatDelay = 0; // Variable de retard entre les répétitions
int updateMode = 0; // Variable pour garder une trace des modes de mise à jour
int repeatTimes = 1; // Variable pour garder une trace de nombre de répétitions
int brightness = 99; // Variable et défaut de la luminosité de la bande
// Other program variable declarations, assignments, and initializations
byte x;
LiquidCrystal lcd(8, 9, 4, 5, 6, 7); // Initialisation de l'écran LCD
// Declaring the two LED Strips and pin assignments to each
Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(STRIP_LENGTH, NPPin, NEO_GRB + NEO_KHZ800);
// BacklightControl to save battery Life
boolean BackLightTimer = false;
int BackLightTimeout = 40; // Delai extinction écran LCD
int BackLightTemp = BackLightTimeout;
// Variable assignments for the Keypad
int adc_key_val[5] ={ 50, 195, 380, 555, 790 }; // A paramètre selon votre shield
int NUM_KEYS = 5;
int adc_key_in;
int key=-1;
int oldkey=-1;
// SD Card Variables and assignments
File root;
File dataFile;
String m_CurrentFilename = "";
int m_FileIndex = 0;
int m_NumberOfFiles = 0;
String m_FileNames[200];
long buffer[STRIP_LENGTH];
// Setup loop to get everything ready. This is only run once at power on or reset
void setup() {
pinMode(AuxButton, INPUT);
digitalWrite(AuxButton,HIGH);
pinMode(AuxButtonGND, OUTPUT);
digitalWrite(AuxButtonGND,LOW);
setupLEDs();
setupLCDdisplay();
setupSDcard();
BackLightOn();
}
// The Main Loop for the program starts here...
// This will loop endlessly looking for a key press to perform a function
void loop() {
switch (menuItem) {
case 1:
lcd.begin(16,2);
lcd.print("1:Selec. fichier");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(m_CurrentFilename);
break;
case 2:
lcd.begin(16,2);
lcd.print("2:Luminosite ");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(brightness);
if (brightness == 100) {
lcd.setCursor(3, 1);
}
else {
lcd.setCursor(2, 1);
}
lcd.print("%");
break;
case 3:
lcd.begin(16,2);
lcd.print("3:Init Delais ");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(initDelay);
break;
case 4:
lcd.begin(16,2);
lcd.print("4:Cadence images");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(frameDelay);
break;
case 5:
lcd.begin(16,2);
lcd.print("5:Repetition ");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(repeatTimes);
break;
case 6:
lcd.begin(16,2);
lcd.print("6:Delais repet. ");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(repeatDelay);
break;
}
int keypress = ReadKeypad();
delay(50);
if ((keypress == 4) ||(digitalRead(AuxButton) == LOW)) { // The select key was pressed
delay(initDelay);
if (repeatTimes > 1) {
for (int x = repeatTimes; x > 0; x--) {
SendFile(m_CurrentFilename);
delay(repeatDelay);
}
}
else {
SendFile(m_CurrentFilename);
}
ClearStrip(0);
}
if (keypress == 0) { // Le bouton droit est pressé
switch (menuItem) {
case 1: // Selection le fichier suivant
BackLightOn();
if (m_FileIndex < m_NumberOfFiles -1) {
m_FileIndex++;
}
else {
m_FileIndex = 0; // Au dernier fichier, revenir au premier
}
DisplayCurrentFilename();
break;
case 2: // Ajuster la luminosité
BackLightOn();
if (brightness < 100) { brightness+=1; } break; case 3: // Ajuster delais initial + 1 second BackLightOn(); initDelay+=1000; break; case 4: // Ajuster cadence d'images + 1 milliseconds BackLightOn(); frameDelay+=1; break; case 5: // Ajuster le nbr de répétition + 1 BackLightOn(); repeatTimes+=1; break; case 6: // Ajuster le temps entre les répétitions + 100 milliseconds BackLightOn(); repeatDelay+=100; break; } } if (keypress == 3) { // Le bouton gauche est pressé switch (menuItem) { // Selection le fichier précédent case 1: BackLightOn(); if (m_FileIndex > 0) {
m_FileIndex--;
}
else {
m_FileIndex = m_NumberOfFiles -1; // Au dernier fichier, revenir au premier
}
DisplayCurrentFilename();
delay(500);
break;
case 2: // Ajuster la luminosité
BackLightOn();
if (brightness > 1) {
brightness-=1;
}
break;
case 3: // Ajuster delais initial - 1 second
BackLightOn();
if (initDelay > 0) {
initDelay-=1000;
}
break;
case 4: // Ajuster cadence d'images - 1 millisecond
BackLightOn();
if (frameDelay > 0) {
frameDelay-=1;
}
break;
case 5: // Ajuster le nbr de répétition - 1
BackLightOn();
if (repeatTimes > 1) {
repeatTimes-=1;
}
break;
case 6: // Ajuster le temps entre les répétitions - 100 milliseconds
BackLightOn();
if (repeatDelay > 0) {
repeatDelay-=100;
}
break;
}
}
if (( keypress == 1)) { // Le bouton haut est pressé
BackLightOn();
if (menuItem == 1) {
menuItem = 6;
}
else {
menuItem -= 1;
}
}
if (( keypress == 2)) { // Le bouton bas est pressé
BackLightOn();
if (menuItem == 6) {
menuItem = 1;
}
else {
menuItem += 1;
}
}
if (BackLightTimer == true) BackLightTime();
}
void setupLEDs() {
strip.begin();
strip.show();
}
void setupLCDdisplay() {
lcd.begin(16, 2);
lcd.print("*BLP MEGA V1.2*");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("Initialisation..");
delay(3000);
lcd.clear();
}
void setupSDcard() {
pinMode(SDssPin, OUTPUT);
while (!SD.begin(SDssPin)) {
BackLightOn();
lcd.print("Erreur init. SD ");
lcd.setCursor(1, 1);
lcd.print("VERIFIEZ CARTE");
delay(5000);
lcd.clear();
delay(1000);
}
lcd.clear();
lcd.print("Carte SD Ok");
delay(1000);
root = SD.open("/");
lcd.clear();
lcd.print("Scan fichiers ");
delay(500);
GetFileNamesFromSD(root);
isort(m_FileNames, m_NumberOfFiles);
m_CurrentFilename = m_FileNames[0];
DisplayCurrentFilename();
}
int ReadKeypad() {
adc_key_in = analogRead(0); // lire la valeur du capteur
digitalWrite(13, HIGH);
key = get_key(adc_key_in); // convertir en appuyez sur la touche
if (key != oldkey) { // si pression sur la touche est détectée
delay(50); // attendre le temps d'anti-rebond
adc_key_in = analogRead(0); // lire la valeur du capteur
key = get_key(adc_key_in); // convertir en appuyez sur la touch
if (key != oldkey) {
oldkey = key;
//********EVITE LE DEFILEMENT DANS LE MENU**********************
adc_key_in = analogRead(0);
while (adc_key_in < 1000) { adc_key_in = analogRead(0); // lire la valeur du capteur delay(10); } //**************************************************************** if (key >=0){
return key;
}
}
}
return key;
}
// Convert ADC value to key number
int get_key(unsigned int input) {
int k;
for (k = 0; k < NUM_KEYS; k++) {
if (input < adc_key_val[k]) { return k; } } if (k >= NUM_KEYS)
k = -1; // Pas de touche valide pressée
return k;
}
void BackLightOn() {
analogWrite(BACKLIGHT,70);
BackLightTimer = true;
BackLightTemp = BackLightTimeout;
}
void BackLightTime() {
if ((BackLightTemp <= 255) && (BackLightTemp >= 0)) {
analogWrite(BACKLIGHT,BackLightTemp);
delay(1);
}
if (BackLightTemp <= 0) {
BackLightTimer = false;
BackLightTemp = BackLightTimeout;
analogWrite(BACKLIGHT,0);
}
else {
BackLightTemp --;
delay(1);
}
}
void SendFile(String Filename) {
char temp[14];
Filename.toCharArray(temp,14);
dataFile = SD.open(temp);
// if the file is available send it to the LED's
if (dataFile) {
ReadTheFile();
dataFile.close();
}
else {
lcd.clear();
lcd.print(" ERREUR LECTURE ");
lcd.setCursor(4, 1);
lcd.print("Fichier");
BackLightOn();
delay(1000);
lcd.clear();
setupSDcard();
return;
}
}
void DisplayCurrentFilename() {
m_CurrentFilename = m_FileNames[m_FileIndex];
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(" ");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(m_CurrentFilename);
}
void GetFileNamesFromSD(File dir) {
int fileCount = 0;
String CurrentFilename = "";
while(1) {
File entry = dir.openNextFile();
if (! entry) {
// no more files
m_NumberOfFiles = fileCount;
entry.close();
break;
}
else {
if (entry.isDirectory()) {
//GetNextFileName(root);
}
else {
CurrentFilename = entry.name();
if (CurrentFilename.endsWith(".bmp") || CurrentFilename.endsWith(".BMP") ) { //find files with our extension only
m_FileNames[fileCount] = entry.name();
fileCount++;
}
}
}
entry.close();
}
}
void latchanddelay(int dur) {
strip.show();
delay(dur);
}
void ClearStrip(int duration) {
int x;
for(x=0;x<STRIP_LENGTH;x++) {
strip.setPixelColor(x, 0);
}
strip.show();
}
uint32_t readLong() {
uint32_t retValue;
byte incomingbyte;
incomingbyte=readByte();
retValue=(uint32_t)((byte)incomingbyte);
incomingbyte=readByte();
retValue+=(uint32_t)((byte)incomingbyte)<<8;
incomingbyte=readByte();
retValue+=(uint32_t)((byte)incomingbyte)<<16;
incomingbyte=readByte();
retValue+=(uint32_t)((byte)incomingbyte)<<24;
return retValue;
}
uint16_t readInt() {
byte incomingbyte;
uint16_t retValue;
incomingbyte=readByte();
retValue+=(uint16_t)((byte)incomingbyte);
incomingbyte=readByte();
retValue+=(uint16_t)((byte)incomingbyte)<<8;
return retValue;
}
int readByte() {
int retbyte=-1;
while(retbyte<0) retbyte= dataFile.read();
return retbyte;
}
void getRGBwithGamma() {
g=gamma(readByte())/(101-brightness);
b=gamma(readByte())/(101-brightness);
r=gamma(readByte())/(101-brightness);
}
void ReadTheFile() {
#define MYBMP_BF_TYPE 0x4D42
#define MYBMP_BF_OFF_BITS 54
#define MYBMP_BI_SIZE 40
#define MYBMP_BI_RGB 0L
#define MYBMP_BI_RLE8 1L
#define MYBMP_BI_RLE4 2L
#define MYBMP_BI_BITFIELDS 3L
uint16_t bmpType = readInt();
uint32_t bmpSize = readLong();
uint16_t bmpReserved1 = readInt();
uint16_t bmpReserved2 = readInt();
uint32_t bmpOffBits = readLong();
bmpOffBits = 54;
/* Check file header */
if (bmpType != MYBMP_BF_TYPE || bmpOffBits != MYBMP_BF_OFF_BITS) {
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print(" PAS UN BITMAP ");
delay(1000);
return;
}
/* Read info header */
uint32_t imgSize = readLong();
uint32_t imgWidth = readLong();
uint32_t imgHeight = readLong();
uint16_t imgPlanes = readInt();
uint16_t imgBitCount = readInt();
uint32_t imgCompression = readLong();
uint32_t imgSizeImage = readLong();
uint32_t imgXPelsPerMeter = readLong();
uint32_t imgYPelsPerMeter = readLong();
uint32_t imgClrUsed = readLong();
uint32_t imgClrImportant = readLong();
/* Check info header */
if( imgSize != MYBMP_BI_SIZE || imgWidth <= 0 ||
imgHeight <= 0 || imgPlanes != 1 || imgBitCount != 24 || imgCompression != MYBMP_BI_RGB || imgSizeImage == 0 ) { lcd.setCursor(0, 0); lcd.print(" NON SUPPORTE "); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("CHOISIR BMP 24Bt"); delay(1000); return; } int displayWidth = imgWidth; if (imgWidth > STRIP_LENGTH) {
displayWidth = STRIP_LENGTH; //afficher seulement le nombre de LED que nous avons
}
/* compute the line length */
uint32_t lineLength = imgWidth * 3;
if ((lineLength % 4) != 0)
lineLength = (lineLength / 4 + 1) * 4;
// Note:
// The x,r,b,g sequence below might need to be changed if your strip is displaying
// incorrect colors. Some strips use an x,r,b,g sequence and some use x,r,g,b
// Change the order if needed to make the colors correct.
for(int y=imgHeight; y > 0; y--) {
int bufpos=0;
for(int x=0; x < displayWidth; x++) {
uint32_t offset = (MYBMP_BF_OFF_BITS + (((y-1)* lineLength) + (x*3))) ;
dataFile.seek(offset);
getRGBwithGamma();
strip.setPixelColor(x,r,b,g);
}
latchanddelay(frameDelay);
}
}
// Sort the filenames in alphabetical order
void isort(String *filenames, int n) {
for (int i = 1; i < n; ++i) { String j = filenames[i]; int k; for (k = i - 1; (k >= 0) && (j < filenames[k]); k--) {
filenames[k + 1] = filenames[k];
}
filenames[k + 1] = j;
}
}
const unsigned char gammaTable[] PROGMEM = {
0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1,
1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 2,
2, 2, 2, 2, 2, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 4, 4, 4,
4, 4, 4, 4, 5, 5, 5, 5, 5, 6, 6, 6, 6, 6, 7, 7,
7, 7, 7, 8, 8, 8, 8, 9, 9, 9, 9, 10, 10, 10, 10, 11,
11, 11, 12, 12, 12, 13, 13, 13, 13, 14, 14, 14, 15, 15, 16, 16,
16, 17, 17, 17, 18, 18, 18, 19, 19, 20, 20, 21, 21, 21, 22, 22,
23, 23, 24, 24, 24, 25, 25, 26, 26, 27, 27, 28, 28, 29, 29, 30,
30, 31, 32, 32, 33, 33, 34, 34, 35, 35, 36, 37, 37, 38, 38, 39,
40, 40, 41, 41, 42, 43, 43, 44, 45, 45, 46, 47, 47, 48, 49, 50,
50, 51, 52, 52, 53, 54, 55, 55, 56, 57, 58, 58, 59, 60, 61, 62,
62, 63, 64, 65, 66, 67, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 74, 75,
76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91,
92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99,100,101,102,104,105,106,107,108,
109,110,111,113,114,115,116,117,118,120,121,122,123,125,126,127
};
inline byte gamma(byte x) {
return pgm_read_byte(&gammaTable[x]);
}
[/su_spoiler]
[/su_tab]
[su_tab title= »Câblage »]
On peut illustrer le câblage comme ci-dessous
Il y a une erreur concernant la valeur de la résistance, c’est bien 47Ω !! [/su_tab]
[su_tab title= »Fichier image »]
Voici quelques informations à savoir concernant les fichiers BMP qui seront sur la carte SD.
- Les fichiers devront être au format .bmp (Bitmap) 24bits.
- La résolution de l’image devra correspondre au nombre de LEDs que possède votre bande. Dans mon cas 144 pixels (car 144 LEDS sur la bande).
- L’image devra être tournée à 90° sens horaire. Le programme lit l’image à partir du haut.
- Le nom de votre fichier devra être compatible MS-DOS, c’est à dire avoir 8 caractères maximum suivi de l’extension .BMP
Exemples :
[/su_tab]
[su_tab title= »Réalisation »]
TEST N°1
Le montage à « plat » est terminé. Voici une vidéo du résultat.
On ne voit pas trop la puissance de la bande, mais ça rend bien.
TEST N°2
Petit essai de nuit pour voir la luminosité de la bande LEDs.
Le câblage fonctionnant, il ne reste plus qu’à faire un vrai test.
Pour cela, petit montage rapide
[/su_tab]
[su_tab title= »Résultats »]
On attend que la nuit tombe …
On installe le matériel : trépied, appareil photo sur « Priorité à la vitesse » 10s, ISO 100, déclenchement par télécommande ..
On prépare la baguette et voilà les 1er clichés
Nouvelle séance … (et pas de changement de piles !!)
[/su_tab]
[/su_tabs]
L’article sera mis à jour au fur et à mesure de l’avancé du projet
-dernière mise à jour le 27/07/15-
Sep 12, 2015 7:07
Génial ! Magnifique idée d’utiliser un écran LCD ! Et très belle réalisation et documentation. Chapeau bas !