Y16:幻彩像素,单控制器最多一千点

Y16 是为灯效必须动起来的灯而设的方案——跟随画面的电视背景灯、把渐变推上墙面的墙角灯、尾迹一道接一道落下的烟花灯。它驱动的灯带和灯串上每颗灯珠都有自己的地址,而它只用一颗小芯片就能让一千颗灯珠保持同步。

Y16 方案所针对的幻彩 RGBIC 照明品类。
颜色沿着灯带流动的幻彩灯带——这个方案所针对的品类。品类示意图,不是某一件具体产品。

一段话讲清"可寻址"

固定色灯带上,控制器驱动三根颜色母线,全长每颗灯珠显示同样的混合色。幻彩灯带上,每颗灯珠——或每一小组灯珠——背后都有一颗自己的微型驱动芯片,在链条里有自己的位置。控制器沿一根数据线发送一串数据;每颗驱动芯片取走它收到的第一个颜色值,保存下来,把其余的向后传。数据流到达末端时,每颗像素都拿到了自己的值。再发一串,画面就变了。发得足够快,画面就了。

这根单独的数据线,就是幻彩产品被叫作"RGBIC"的原因,也是它们需要专门控制器的原因。Y16 就是那个控制器。

我们能站得住脚的数字

项目Y16
设计单芯片,SOP16 封装——大脚距引脚,易贴片、易返修
每控制器点数最多 1000 点,由一颗芯片稳定驱动
输出驱动两条灯带或一条长灯带,无需外加缓冲驱动芯片
动态模式两百种以上
律动模式八种——能量两种、节奏两种、频谱两种、滚动两种
配置点数和线序可配置;灯带或灯串
控制蓝牙 App、2.4 GHz 或红外遥控器、板载按键
App幻彩宝莲灯

为什么一千点是有用的上限

这个数字不是营销上的整数,而是从数据线的工作方式里算出来的。常见的单线像素协议速率约为每秒 800 千比特,每颗像素需要 24 比特——红、绿、蓝各八比特。一千点因此是每帧 24,000 比特,发送大约需要 30 毫秒,再加一小段复位间隔。这把一千点灯带的刷新率限制在每秒三十帧左右——恰好是运动看起来仍是运动、而不是一格一格跳的速度。

超过这个数,总要牺牲点什么。一路输出上挂两千点,帧率减半到十五帧左右,原本流畅的追逐就会明显发涩。这才是方案标定为一千点的真正原因:这是单根数据线仍能流畅动画的长度。如果项目需要更多,答案是更多控制器,不是更长的灯带——两路输出的设计正是朝这个方向迈出的第一步,因为两条各五百点的灯带刷新速度是一条一千点灯带的两倍。

两路输出,无需缓冲

幻彩灯带上的数据信号是高速逻辑波形,芯片输出引脚能直接驱动的导线长度有限,超过之后波形边沿变钝,第一颗像素就开始误读数值。通常的解法是在控制器和灯带之间加一颗缓冲芯片。Y16 直接用芯片驱动两条灯带——或一条长灯带——省掉了一个元件、一个故障点和几毫米板面。这是它能装进墙角灯底座或烟花灯集线器、而不需要单独盒子的原因之一。

两路输出对布局也有意义。电视背景灯天然是两段——左加上、右加下——在顶边中央汇合。墙角灯常常是两根立柱。能用一个控制器同步喂两段、不用第二块板,正是这些产品做起来简单的原因。

可配置的点数和线序

有两个设置决定了一个控制器是开箱即用还是要打客服电话,Y16 把这两个都开放了出来。

点数告诉控制器灯带有多长。设得太少,灯带末端一直是黑的;设得太多,灯效会跑过末端进入并不存在的像素,追逐看起来像在重新开始前停顿了一下。它在制造时为产品设定,开放了这一项的产品可以在 App 里调整。

线序是像素期望接收三个颜色字节的顺序。多数像素芯片要绿色在前,有些要红色在前,少数要蓝色在前。弄错了,每种颜色都会错位——你要红得到绿,要绿得到蓝。因为顺序是可配置而不是固定的,产品可以用当时能买到的任何像素灯带而不用改固件,换过灯带的用户也可以在 App 里自己纠正。颜色显示错误就是这个修法的指南。

模式,以及八种律动模式

"两百多种动态模式"听起来像目录上的数字,直到你想到幻彩灯带能做而固定色灯带做不到的事:一种模式不是一种颜色,而是随时间和位置变化的图案——渐变方向、追逐宽度、淡出速度、各段是同向还是反向运动。这个数量反映的是这些组合。实际使用中多数人固定用几种;重要的是他们想要的那几种确实有,而且在他们的灯带长度上过渡是流畅的。

八种律动模式分为四对,各自响应控制器自带麦克风拾取声音的不同属性:

因为麦克风在控制器上,这些模式在手机收起来之后依然工作——音乐同步:三种模式解释了这个区别。

不需要接收窗的遥控器

Y16 支持 2.4 GHz 无线电遥控器,也支持红外。无线电方案对产品设计有一个容易被忽略的影响:没有接收模块,外壳上不用开窗,所以控制器可以完全藏起来——电视后面、灯座里面——外壳也可以密封。成本与红外接收头相当,低于 433 MHz。对于藏在视线之外的灯具,这是正确的选择。遥控器本身用 2.4G 发射芯片或 BLE SoC 实现,支持短按、长按和休眠,面贴和 PCB 可以用公版也可以定制。

基于 Y16 的产品可以定制什么

写给定制灯具的人:模式集、红外或 2.4 GHz 遥控码值、板载按键功能、开机动画、律动模式、点数和线序、灯带或灯串输出,都在制造时设定。硬件方面,板框外形、遥控接口、按键数量和外麦电路是变量;App 可以贴牌。方案的边界——一千点、两路输出——不会变。

我们最常见到的错误

只有第一颗像素亮,或者前几颗闪烁

几乎总是数据线的问题:控制器到灯带之间的引线太长且无屏蔽、第一颗像素处接头不良,或者灯带的第一颗驱动芯片已损坏、不再向后传数据。先换一根短引线试试;如果灯带靠近控制器能用、离远了不能用,问题就在线上。

图案没跑到末端,或者像是停顿了一下

点数设置和实际不符。对照实际连接的像素数检查设置,注意剪过再接的灯带比整卷少。

每颗像素的颜色都一致地错了

线序。如果到处都是要红得到绿,坏的不是灯带——改线序设置。

远端偏暗且发红

供电母线上的压降,在幻彩灯带上表现为远端像素先变暖再变暗。幻彩灯带比固定色灯带对此更敏感,因为它的驱动芯片需要一个最低电压才能工作。在远端补电;灯带长度与供电有具体数字。

常见问题

Y16 能驱动普通 RGB 灯带吗?

不能。普通 RGB 灯带有颜色母线、没有数据线,它需要 Y96 方案。两者是不同种类的灯带,不是同一种灯带的不同长度。

两条幻彩灯带能接成一条更长的吗?

可以,一路输出不超过一千点的上限,而且两条灯带要用同一种像素芯片。一根数据线上混用不同像素类型是不行的,它们可能期望不同的时序或不同的线序。

用哪个 App?

幻彩宝莲灯。完整对应表在这里

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