【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列项目（24）--无限LED镜子灯

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偶然心血来潮，想要做一个音乐可视化的系列专题。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。

找到一只标准规格的吊顶平板灯，还有一个黑色铝材相框，准备制作二种稍大尺寸的无限镜子灯（也叫时光隧道灯，无限镜面延伸镜子深渊灯）。

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在音乐可视化系列之中，项目20（见前序列）曾将一个十公分大小的首饰盒，制作为迷你的镜子灯，其反射的效果一般，是个初步的尝试。

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维基百科上是这样定义的，无限反射镜是一种有两面或多面镜子组成的复合结构，这些镜子通常互相平行或接近于平行。这种结构可以在镜子中产生无限多的虚像，以越来越小的姿态延伸至无限“远”。这种结构经常用单向玻璃做前面的镜子，但不用单向玻璃也可以达成效果。在艺术作品中，画面本身出现在画面中，再出现在画面中的画面中，称作德罗斯特效应。无限反射镜有时会用于室内装潢或艺术创作。（见https://zh.m.wikipedia.org/zh-hans/无限反射镜）

草间弥生（YayoiKusama）是世界上最有影响力的当代艺术家之一，于1929年出生于日本松本。 这位90岁的艺术家以其雕塑和装置而闻名，最著名的是她的《无限镜室》。30年后，草间弥生的无限镜作品终于火了，她于1965年创作了第一个无限镜作品： Phalli's Field。

草间弥生在大约25平方米充满镜子的房间中布置了数百种柔软的形式，作者兼策展人凯瑟琳·塔夫脱（Catherine Taft）在新近出版的草间弥生传中写道。“要与这些毛绒的凸起物产生互动，而这些通过无限反射数量倍增，这一切包围了观察者，创造了一种 与自己的身体和想象在心理上的相遇 。”

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一套经典而完整的无限反射镜，一般都含有一组灯泡、LED灯或其他点光源，镶嵌在反射镜的整个边缘，同时一面部分反射的单向玻璃会以极近的距离被固定在反射镜前，彼此以互相平行的姿态对齐。当外部的观察者看向单向玻璃面时，光会在镜中延伸至无限，使镜看起来像是一条极深邃的隧道。如果两面镜子没有精确平行，而是存在微小的夹角，那么这条虚拟的隧道就会向镜的某一边弯曲并无限延伸。

无限反射镜的效果，也可以采取别的结构实现。观察者站在两面互相平行的全反射镜面中间时亦可以观察到此现象，某些试衣间、电梯和镜子迷宫会采取这种装潢。除了经过精心设计的装潢外，在站在两个互相平行且均带有反射效果的平面间时，也能看到弱化版的无限反射，比如饰有玻璃墙的走廊或小厅。部分反射的玻璃可以产生这种现象，而在通过玻璃渗入环境的视觉噪点作用下逐渐削弱。当站在两面镜子中间，场景见下图。

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原理：当两面可以将光线反射若干次——理论上是无限次——的镜面互相平行放置时，镜面立体错觉便会出现。反射光在镜中看起来正向远处射去，因为在两个平面间光线真的走了它看起来在镜面中走的那么远。

举例来说，在一组间距两厘米的无限反射镜的正中间——也就是距两面镜的距离都是一厘米——有一个光线冲向且垂直于里侧镜面的光源。光线从光源射出，最初走过一厘米，抵达里侧镜面。随后第一次反射，光线经过两厘米从里侧镜面抵达外侧镜面，此时光线走过的总路程为三厘米，而它在镜子里成的像看起来也走了三厘米。第二次反射光线抵达里侧镜面时，光线又走过两厘米，总路程为五厘米，所以在镜中看起来光线也走了五厘米。以此类推。每次成功的反射都会增加光线走过的总路程，而两镜间的位置变化一直在两厘米间变换，但在镜像中却看起来越来越远。下图为计算机模拟的无限镜效果。

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视觉艺术家，尤其是当代艺术家雕刻家 ，已使用无穷大反射镜。 草间弥生, 乔西亚·麦克埃里尼（Josiah McElheny）, 伊万·纳瓦罗（Ivan Navarro）, 泰勒·戴维斯（Taylor Davis） ， 和 安东尼·詹姆斯所有作品都使用无限反射镜扩大了作品中无限空间的感觉。

一些游乐园黑暗的游乐设施 ，例如迪士尼的“太空山 云霄飞车，使用无限反射镜营造出在太空中飞行的印象。

当代古典作曲家 阿尔沃·派特（ArvoPärt） 写了他1978年的作品 Spiegel im Spiegel （“镜子中的镜子”）作为对无限镜子效果的音乐反射。

星球大战：最后的绝地武士 包括一个具有无限镜面效果的短洞穴场景片段。

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又找到一种规格小些的相框

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声音模块，使用性价比更高的MAX4466声音传感器。

MAX4466模块特点
电源电压：+2.4V至+5.5V（可直接接STM/ARDUNIO/树莓派等开发板）
电源抑制比：112dB
共模抑制比：126dB
AVOL：125dB（RL = 100kΩ) 轨到轨输出
静态电源电流：24μA
增益带宽：600kHz
尺寸：20.8mm x 13.8mm x 7.5mm/0.8 x 0.5 x 0.3inch

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MAX4466
是微功率运算放大器，经过优化，可用作麦克风前置放大器。它们提供了优化的增益带宽产品与电源电流的理想组合，以及超小型封装中实现低电压工件环境。 MAX4466具有增益稳定特性，仅需24μA的电源电流即可提供200kHz的增益带宽。经过解压缩，可实现+5V/V的最小稳定增益，并提供600KHZ增益带宽。此外这些放大器具有轨到轨输出，高 AVOL ，以及出色的电源抑制和共模抑制比，适合在嘈杂环境中工作。广泛应用于蜂窝电话、数字复读装置、耳机、助听器、麦克风前置放大器、便携计算机和语音识别系统中。

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该模块在 Vcc 和接地引线上都包含铁氧体，以最大限度地减少电源噪声。如果与 MCU 一起使用，最好使用 2.4V – 5.5V 范围内可用的最安静的电源。在 Arduino 上，这通常是 3.3V 电源。

输出是直流耦合的。当输出信号处于静止状态时，它将位于 Vcc/2。如果 Vcc 为 5V，则输出将为 2.5V。如果输出需要交流耦合，可以在输出引脚和它驱动的电路的输入之间增加一个100uF的电容。

背面的小型单圈电位器可让您将增益从 25x 调整到 125x。逆时针旋转电位器会增加增益，而逆时针旋转会降低增益。

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采用每米60灯黑底裸板

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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。

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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。

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WS2812B灯带电原理图

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lishibai 发表于 2022-9-19 16:35
期待成品效果

谢谢鼓励

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WS2812B是集控制电路和发光电路于一体的LED光源元件，其控制IC为WS2812B，发光元件是5050RGBLED，电压为5V，每个单位的峰值电流为60ma，灯带为三线制，VCC GND DIN分别为电源+、电源-、信号，当使用外部电源时，外部电源-需要与单片机的GND相连。

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铝材相框

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wfzdm 发表于 2022-9-19 17:13
多谢分享

谢谢鼓励哦