EPP: LED vs ludzkie oko (korekcja gamma)

Autor: Dondu

2011.11.24

Na rozgrzewkę małe zadanie, które będzie nam potrzebne w pierwszym odcinku cyklu Efektywne Planowanie Projektu, w którym jednym z kilku zadań realizowanych przez mikrokontroler, będzie wykorzystanie PWM do regulacji świecenia diodą LED (będzie to zaledwie drobna część projektu).

Niektórzy z Was wiedzą z praktyki, inni z teorii, a jeszcze inni nie wiedzą, że regulując liniowo wypełnienie PWM, nie otrzymamy liniowego wrażenia zwiększania lub zmniejszania się światła generowanego przez LED.

Rozwiązania zadania:

• LED vs ludzkie oko - by miszcz310
• LED vs ludzkie oko - by ky3orr
• wersja Dondu (patrz poniżej)

Wynika to z faktu, iż każdy LED ma swoją charakterystykę strumienia światła i nie jest ona liniowa. Dodatkowo oko ludzkie także ma nieliniową charakterystykę czułości, na domiar złego zależną od barwy światła.


Możesz to zauważyć obserwując poniższy film:




Gdzie to można wykorzystać?

• płynne regulacja LED np. w podświetlaniu wyświetlacza LCD,
• liniowe sterowanie tranzystorem itp.
• itd.

Proponuję więc na rozgrzewkę  zadanie stricte programowe, polegające na opracowaniu funkcji korygującej wypełnienie PWM (korekcja gamma) w taki sposób, by oko ludzkie miało wrażenie płynnego rozjaśniania i ściemniania diody.

Tych którzy nie wiedzą, co to takiego PWM, zapraszam do lektury: PWM - Co to takiego?

To co widzicie na filmiku zrealizowałem tak:

// EPP - Rozgrzewka
// Algorytm korekcji jasności LED w celu uzyskania płynnego rozjaśniania
// i ściemniania widzianego przez ludzkie oko
//
// Dondu, 2011.11.24
// http://mikrokontrolery.blogspot.com
//
// Atmega8, zegar 8MHz

#include <avr/io.h> 
#include <avr/interrupt.h> 
#include <util/delay.h> 


//progi PWM 
#define prog_0 230
#define prog_1 205
#define prog_2 180
#define prog_3 155
#define prog_4 130
#define prog_5 105
#define prog_6 80
#define prog_7 55
#define prog_8 30
#define prog_9 15


char LED_przelicz_jasnosc(char wartosc){
 
 //funkcja korygująca jasność świecenia, wartości dobrane doświadczalnie

 if(wartosc > prog_0) {
  return 255;
 }else if(wartosc > prog_1) {
  return 128;
 }else if(wartosc > prog_2) {
  return 80;
 }else if(wartosc > prog_3) {
  return 60;
 }else if(wartosc > prog_4) {
  return 50;
 }else if(wartosc > prog_5) {
  return 35;
 }else if(wartosc > prog_6) {
  return 20;
 }else if(wartosc > prog_7) {
  return 10;
 }else if(wartosc > prog_8) {
  return 6;
 }else if(wartosc > prog_9) {
  return 3;
 }else{
  return 0;
 }
}


int main(void) 
{ 

 char test = 0; //zaczynamy od PWM z duty cycle = 0
 char w_gore = 1; //
   
 DDRB= (1<<PB2) | (1<<PB1); //LEDY podpięte pod: PB2-LED lewy, PB1-LED prawy

 //PWM Mode 5 - Fast PWM, 8-bit
 //piny OC1A i OC1B ustawiane na Compare Match, kasowane przy BOTTOM czyli
 //Set OC1A/OC1B on Compare Match, clear OC1A/OC1B at BOTTOM, (inverting mode)
 TCCR1A = (1<<COM1A1) | (1<<COM1A0) | (1<<COM1B1) | (1<<COM1B0) | (1<<WGM10);
 
 TCCR1B = (1<<CS12); //preskaler = 256

  //pętla główna
 while(1) 
    { 
       
  _delay_ms(20); //opóźnienie, by efekt było widać

  if(w_gore) {   
   
   //rozjaśnianie LED

   if(test<240){
    test += 15;  //zmiana PWM (kork co 15)
   }else{
    //osiągnięto górną granicę
    test = 255;  
    w_gore = 0;  // zmień kierunek
   }

  }else{

   //ściemnianie LED

   if(test>15){
    test -= 15;  //zmiana PWM (kork co 15)
   }else{
    //osiągnięto dolną granicę
    test = 0;
    w_gore = 1;  // zmień kierunek
   }
  }

  
  OCR1B = LED_przelicz_jasnosc(test); //ustaw PWM LED lewy z korekcją
  OCR1A = test;      //ustaw PWM LED prawy bez korekcji
    } 
}

Plik programu: main11.c 

Jak zauważyłeś korekcja została zrealizowana z użyciem 10 progów, co wystarcza do osiągnięcia efektu jak na filmie. Ale innymi sposobami można zwiększyć płynność - spróbuj sam :-)

Podsumowanie

Wykorzystane zasoby:

• pamięć programu FLASH: 228 bajtów (0,3%)

---

Zadanie dla Was
Waszym zadaniem jest opracować inne wersje rozwiązania tego problemu.
Stawiam tylko jeden warunek: Nie używamy liczb zmiennoprzecinkowych!

Masz pytania?
Jeżeli coś nie jest jasne, to zadaj pytanie w komentarzu do niniejszego artykułu.

Termin
Termin nadsyłania rozwiązań w przypadku rozgrzewki będzie krótki i ustalam na niedzielę 27.11.2011.
Zmiana terminu (prośba w komentarzu).  Nowy termin: 04.12.2011
Termin już upłynął, ale możesz przesłać swoje rozwiązanie, jeżeli jest ono inne (czytaj: lepsze) niż te opublikowane.

Forma dostarczania rozwiązań
Spakowany projekt AVR Studio 4 lub plik tekstowy o rozszerzeniu *.c
Proszę o bogate komentarze!

Po otrzymaniu rozwiązań wybiorę najciekawsze i opublikuję zgodnie z zasadami określonymi tutaj: Zasady publikacji EPP

Rozwiązania zadania:

• LED vs ludzkie oko - by miszcz310
• LED vs ludzkie oko - by ky3orr
• wersja Dondu (patrz wyżej)