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标题: 【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目（25）--水龙卷旋涡灯 [打印本页]

作者: eagler8 时间: 2022-9-28 06:28
标题: 【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目（25）--水龙卷旋涡灯
偶然心血来潮，想要做一个声音可视化的系列专题。这个专题的难度有点高，涉及面也比较广泛，相关的FFT和FHT等算法也相当复杂，不过还是打算从最简单的开始，实际动手做做试验，耐心尝试一下各种方案，逐步积累些有用的音乐频谱可视化的资料，也会争取成型一些实用好玩的音乐可视器项目。

偶然看到一张水龙卷的图片，感觉挺震撼的，于是就有了这个念头——尝试做个小小的水龙卷旋涡灯。

[attach]1616443[/attach]

作者: eagler8 时间: 2022-9-28 06:39
知识点：
水龙卷俗称龙吸水或龙吊水等。水龙卷(waterspout)是一种偶尔出现在温暖水面上空的龙卷风，它的上端与雷雨云相接，下端直接延伸到水面，一边旋转，一边移动。饱含水气快速旋转的气柱状水龙卷，危险程度不亚于龙卷风，内部风速可超过每小时二百公里。

龙卷是一种生命史极短的剧烈局地天气现象。它的发生目前国内外尚没有迹象表明能对它作出一个较精确的预报。美国是世界上出现龙卷最多的国家，所以对龙卷的研究处于绝对的领先地位，但是现任美国国家强烈风暴实验室主任Edwin Kessles 教授最近曾说：「我们承认，我们没有办法来减轻龙卷的危险，对龙卷最好的预报措施是你自己的眼睛，这并不是说我们是无助的，我们还有腿脚。如果发现龙卷来了，就用它们吧！」建筑物没有脚，只好目睹它在龙卷中变成废墟，可见龙卷虽小，危害极大。

[attach]1616450[/attach]

作者: eagler8 时间: 2022-9-28 06:53
水龙卷的成因
水龙卷是一种偶尔出现在温暖水面上空的龙卷风。实质上这是一种涡旋，空气绕龙卷的轴快速旋转。受龙卷中心气压极度减小的吸引，水流被吸入涡旋的底部，并随即变为绕轴心向上的涡流。要是有上旋式的陆龙卷向海面移动，行进的过程中也会形成水龙卷。许多水龙卷形成在离雷雨系统很远的地方，甚至出现在相当晴朗的天气里。水龙卷可以是相当透明，刚形成时，只有经由它在水面形成的不寻常图案才会注意到它之存在。水龙卷能把海上船只和海水吸入空中。更有趣的是1949年南半球的夏天，新西兰下了一场「鱼雨」，鱼从天而降，这就是海龙卷的作用。

首先是空气必须具有高温、高湿。我们知道，温度高低反映其热能的大小，空气湿度大，一旦发生凝结现象，大量的潜热就释放出来，变成动能、位能；

第二要有旺盛的积雨云。积雨云是强对流的产物，在强对流运动中易形成涡环；

第三是上升气流和下沉气流间的切变要大，也就是说两者气流方向相反，各自的速度要大，才能形成强切变。中国南海很具备产生水龙卷的条件，特别是西沙群岛，在夏秋季水龙卷经常出现。

据不完全统计，全球每年发生的水龙卷近千个。

[attach]1616454[/attach]

作者: eagler8 时间: 2022-9-28 06:59
水龙卷的内部结构
水龙卷内部结构群中最成熟的是「母龙卷气旋」，往下依次是龙卷气旋族、龙卷气旋、龙卷涡旋、龙卷漏斗、吸管涡旋，构成一个完整的家族。

母龙卷气旋是由多个龙卷气旋组成的，它的作用范围在10-20公里，其威力属水龙卷之首；龙卷气旋是由各个龙卷涡旋组成，作用尺度在3-10公里；龙卷涡旋也称小龙卷气旋，是由多个龙卷漏斗组成，作用在1-3公里范围内；龙卷漏斗也是通常所见的漏斗云，它的尺度约为300米，一根漏斗云里，有两个甚至三个以上吸管涡旋，所以也称母涡旋；吸管涡旋是水龙卷群中最年轻的，它的尺度一般不超过30米，但其破坏力却是最大的，有时比台风威力还大，主要是它那涡旋轴范围小气压梯度特别大，压力差可达20百帕以上，为台风内部平均气压差的几百倍甚至上千倍，因此其内部风速极大，多在每秒100米以上，要比台风大几倍，所经之处常能造成极严重的灾害。

[attach]1616455[/attach]

作者: xushu 时间: 2022-9-28 08:25
确实震撼！但做小了可能效果稍差。

作者: eagler8 时间: 2022-9-28 08:34
找到一个大号快餐盒，一个饮料瓶子，还有一只鱼缸水泵，试试能否旋转起来

[attach]1616502[/attach]

作者: 时师傅 时间: 2022-9-28 08:38
这东西没有大环境可能做出来也没有那种震撼的效果吧

作者: eagler8 时间: 2022-9-28 08:40

xushu 发表于 2022-9-28 08:25
确实震撼！但做小了可能效果稍差。

太大就成自然灾害了，只敢小小的桌面上整个，能有小旋涡就成，音乐可视化的新尝试.....

作者: eagler8 时间: 2022-9-28 08:41

时师傅发表于 2022-9-28 08:38
这东西没有大环境可能做出来也没有那种震撼的效果吧

没有试过，争取能有个小旋涡，呵呵

作者: eagler8 时间: 2022-9-28 08:43
仍旧使用WS2812灯带来做实验，多加一个简易防水套子

[attach]1616505[/attach]

作者: 时师傅 时间: 2022-9-28 08:47

eagler8 发表于 2022-9-28 08:41
没有试过，争取能有个小旋涡，呵呵

有很多人在研究这个大旋涡，做出来一定很漂亮

作者: peccht 时间: 2022-9-28 08:49
那个鱼缸泵功率有点小

作者: eagler8 时间: 2022-9-28 08:49
WS2812B
是一个集控制电路与发光电路于一体的智能外控LED光源。其外型与一个5050LED灯珠相同，每个元件即为一个像素点。像素点内部包含了智能数字接口数据锁存信号整形放大驱动电路，还包含有高精度的内部振荡器和12V高压可编程定电流控制部分，有效保证了像素点光的颜色高度一致。数据协议采用单线归零码的通讯方式，像素点在上电复位以后，DIN端接受从控制器传输过来的数据，首先送过来的24bit数据被第一个像素点提取后，送到像素点内部的数据锁存器，剩余的数据经过内部整形处理电路整形放大后通过DO端口开始转发输出给下一个级联的像素点，每经过一个像素点的传输，信号减少24bit。像素点采用自动整形转发技术，使得该像素点的级联个数不受信号传送的限制，仅仅受限信号传输速度要求。

[attach]1616518[/attach]

作者: eagler8 时间: 2022-9-28 08:53
主要特点
1、智能反接保护，电源反接不会损坏IC。
2、IC控制电路与LED点光源公用一个电源。
3、控制电路与RGB芯片集成在一个5050封装的元器件中，构成一个完整的外控像素点。
4、内置信号整形电路，任何一个像素点收到信号后经过波形整形再输出，保证线路波形畸变不会累加。
5、内置上电复位和掉电复位电路。
6、每个像素点的三基色颜色可实现256级亮度显示，完成16777216种颜色的全真色彩显示，扫描频率不低于400Hz/s。
7、串行级联接口，能通过一根信号线完成数据的接收与解码。
8、任意两点传传输距离在不超过5米时无需增加任何电路。
9、当刷新速率30帧/秒时，级联数不小于1024点。
10、数据发送速度可达800Kbps。
11、光的颜色高度一致，性价比高。

应用领域
具有低电压驱动，环保节能，亮度高，散射角度大，一致性好，超低功率，超长寿命等优点。将控制电路集成于LED上面，电路变得更加简单，体积小，安装更加简便。主要应用领域，LED全彩发光字灯串，LED全彩模组， LED全彩软灯条硬灯条，LED护栏管。LED点光源，LED像素屏，LED异形屏，各种电子产品，电器设备跑马灯等。

[attach]1616524[/attach]

作者: eagler8 时间: 2022-9-28 08:56
[attach]1616530[/attach]

[attach]1616529[/attach]

作者: eagler8 时间: 2022-9-28 09:58
简易防水灯带安装在饮料瓶子上

[attach]1616616[/attach]

作者: eagler8 时间: 2022-9-28 10:02

时师傅发表于 2022-9-28 08:47
有很多人在研究这个大旋涡，做出来一定很漂亮

估计要在大游泳池子里面，才会有大一些的规模

作者: eagler8 时间: 2022-9-28 10:03

peccht 发表于 2022-9-28 08:49
那个鱼缸泵功率有点小

是啊，小功率的水泵，只用在饮料瓶子里

作者: bass 时间: 2022-9-28 10:24
大佬，把内容集中一下，申精啊

作者: eagler8 时间: 2022-9-28 11:18
水泵的功率有点小

[attach]1616724[/attach]

作者: eagler8 时间: 2022-9-28 11:21
[attach]1616725[/attach]

作者: eagler8 时间: 2022-9-28 11:24
接上水管

[attach]1616760[/attach]

作者: eagler8 时间: 2022-9-28 11:27
试了一下，功率太小，没有旋涡......

[attach]1616784[/attach]

作者: eagler8 时间: 2022-9-28 11:28

youle0 发表于 2022-9-28 11:20
感谢分享！学习

谢谢鼓励

作者: yz1980 时间: 2022-9-28 11:30
啥时候能出效果啊

作者: eagler8 时间: 2022-9-28 16:36
【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目（25）--水龙卷旋涡灯
  项目程序之一：四色彩灯循环测试
  模块接线：WS2812B接D6
  MAX4466    UNO
  VCC       5V
  GND       GND
  OUT       D6

/*
【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目（25）--水龙卷旋涡灯
项目程序之一：四色彩灯循环测试
模块接线：WS2812B接D6
MAX4466 UNO
VCC 5V
GND GND
OUT D6
*/
#include <FastLED.h>
#define LEDPIN 6
#define NUMOFLEDS 16
CRGB leds[NUMOFLEDS];
void setup() {
FastLED.addLeds<WS2812, LEDPIN, GRB>(leds, NUMOFLEDS);
}
void loop() {
for (int i = 0; i <= 15; i++) {
leds[i] = CRGB(0, 0, 255);
FastLED.show();
delay(40);
}
for (int i = 15; i >= 0; i--) {
leds[i] = CRGB(255, 0, 0);
FastLED.show();
delay(40);
}
for (int i = 0; i <= 15; i++) {
leds[i] = CRGB(0, 255, 0);
FastLED.show();
delay(40);
}
for (int i = 15; i >= 0; i--) {
leds[i] = CRGB(255, 255, 255);
FastLED.show();
delay(40);
}
}

复制代码

作者: eagler8 时间: 2022-9-28 17:00
实验场景图

[attach]1617096[/attach]

作者: eagler8 时间: 2022-9-28 17:03
实验场景图动态图

[attach]1617099[/attach]

作者: eagler8 时间: 2022-9-28 17:11
实验的视频记录

优酷：https://v.youku.com/v_show/id_XN ... hcb.playlsit.page.1

B站：https://www.bilibili.com/video/B ... 87403d97f8d3cc0b7e5

作者: eagler8 时间: 2022-9-28 17:13
实验场景图

[attach]1617116[/attach]

作者: eagler8 时间: 2022-9-28 17:16
实验的视频记录2
优酷：https://v.youku.com/v_show/id_XN ... hcb.playlsit.page.1
B站：https://www.bilibili.com/video/B ... 87403d97f8d3cc0b7e5

作者: xjmar 时间: 2022-9-28 17:18
动态图看着绚丽多彩啊。

作者: eagler8 时间: 2022-9-28 17:23

yz1980 发表于 2022-9-28 11:30
啥时候能出效果啊

谢谢鼓励，一直在失败，多加个水泵。勉强有点像

作者: eagler8 时间: 2022-9-28 17:24

xjmar 发表于 2022-9-28 17:18
动态图看着绚丽多彩啊。

2812的颜色多

作者: ronaldo2028 时间: 2022-9-28 20:21
好玩有趣的DIY

作者: lmy2003 时间: 2022-9-28 23:07

eagler8 发表于 2022-9-28 17:00
实验场景图

有趣的尝试，就是感觉好花哨

作者: 蒸锅锅 时间: 2022-9-29 07:27
感谢分享！学习

作者: eagler8 时间: 2022-9-29 13:13
【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目（25）--水龙卷旋涡灯
  项目程序之二：水龙卷音乐反应节奏灯
  模块接线：WS2812B接D6
  MAX4466    UNO
  VCC       5V
  GND       GND
  OUT       D6

/*
【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目（25）--水龙卷旋涡灯
项目程序之二：水龙卷音乐反应节奏灯
模块接线：WS2812B接D6
MAX4466 UNO
VCC 5V
GND GND
OUT D6
*/
#include<FastLED.h>
#define LED_PIN 6
#define NUM_LEDS 16
CRGB leds[NUM_LEDS];
uint8_t hue = 0;
int soundsensor = A0;
void setup() {
delay(2000);
FastLED.addLeds<WS2812B, LED_PIN, GRB>(leds, NUM_LEDS);
FastLED.setBrightness(255);
pinMode(soundsensor, INPUT);
}
void loop() {
int sensval = digitalRead(soundsensor);
if (sensval == 1) {
leds[0] = CRGB :: Red;
fill_solid(leds, NUM_LEDS, CRGB :: Blue);
rainbow_moving();
FastLED.show();
delay(10);
}
else {
leds[0] = CRGB :: Black;
fill_solid(leds, NUM_LEDS, CRGB :: Black);
FastLED.show();
delay(10);
}
}
void rainbow_moving() {
for (int i = 0; i < NUM_LEDS; i++) {
leds[i] = CHSV(hue + (i * 10), 255, 255);
}
EVERY_N_MILLISECONDS(10) {
hue++;
}
}

复制代码

作者: eagler8 时间: 2022-9-29 13:42
实验的视频记录
优酷：https://v.youku.com/v_show/id_XN ... hcb.playlsit.page.1
B站：https://www.bilibili.com/video/B ... 87403d97f8d3cc0b7e5

作者: eagler8 时间: 2022-9-29 13:48

ronaldo2028 发表于 2022-9-28 20:21
好玩有趣的DIY

谢谢鼓励

作者: eagler8 时间: 2022-9-29 13:49

lmy2003 发表于 2022-9-28 23:07
有趣的尝试，就是感觉好花哨

是啊，动画截图太跳跃了，不受控制

作者: eagler8 时间: 2022-9-29 13:50

蒸锅锅发表于 2022-9-29 07:27
感谢分享！学习

谢谢鼓励，继续折腾

作者: eagler8 时间: 2022-9-29 13:59
【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目（25）--水龙卷旋涡灯
  项目程序之三：水龙卷多彩MegunoLink音乐节拍灯
  模块接线：WS2812B接D6
  MAX4466    UNO
  VCC       5V
  GND       GND
  OUT       A0

/*
【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目（25）--水龙卷旋涡灯
项目程序之三：水龙卷多彩MegunoLink音乐节拍灯
模块接线：WS2812B接D6
MAX4466 UNO
VCC 5V
GND GND
OUT A0
*/
#include<FastLED.h>
#include<MegunoLink.h>
#include<Filter.h>
#define N_PIXELS 16
#define MIC_PIN A0
#define LED_PIN 6
#define NOISE 10
#define TOP (N_PIXELS+2)
#define LED_TYPE WS2811
#define BRIGHTNESS 10
#define COLOR_ORDER GRB
CRGB leds[N_PIXELS];
int lvl = 0, minLvl = 0, maxLvl = 10;
ExponentialFilter<long> ADCFilter(5, 0);
void setup() {
FastLED.addLeds<LED_TYPE, LED_PIN, COLOR_ORDER>(leds, N_PIXELS).setCorrection(TypicalLEDStrip);
FastLED.setBrightness(BRIGHTNESS);
}
void loop() {
int n, height;
n = analogRead(MIC_PIN);
n = abs(1023 - n);
n = (n <= NOISE) ? 0 : abs(n - NOISE);
ADCFilter.Filter(n);
lvl = ADCFilter.Current();
// Serial.print(n);
// Serial.print(" ");
// Serial.println(lvl);
height = TOP * (lvl - minLvl) / (long)(maxLvl - minLvl);
if (height < 0L) height = 0;
else if (height > TOP) height = TOP;
for (uint8_t i = 0; i < N_PIXELS; i++) {
if (i >= height) leds[i] = CRGB(0, 0, 0);
else leds[i] = Wheel( map( i, 0, N_PIXELS - 1, 30, 150 ) );
}
FastLED.show();
}
CRGB Wheel(byte WheelPos) {
if (WheelPos < 85)
return CRGB(WheelPos * 3, 255 - WheelPos * 3, 0);
else if (WheelPos < 170) {
WheelPos -= 85;
return CRGB(255 - WheelPos * 3, 0, WheelPos * 3);
} else {
WheelPos -= 170;
return CRGB(0, WheelPos * 3, 255 - WheelPos * 3);
}
}

复制代码

作者: eagler8 时间: 2022-9-29 14:23
实验的视频记录

优酷：https://v.youku.com/v_show/id_XN ... hcb.playlsit.page.1

B站：https://www.bilibili.com/video/B ... 87403d97f8d3cc0b7e5

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