LED照明を良い感じにフェードさせる方法の別解—洗面台を女優ミラー仕様にした話—

さて、しばらく前に家の本棚をLEDで良い感じに光らせるという話を書きました。

www.creativity-ape.com

この時は数式を使って、リアルタイムで指数変化に補正していましたが、最近もっと簡単な方法を知ったので、書いておきます。

ちなみにこの補正、専門用語ではガンマ補正というそうです。

ja.m.wikipedia.org

あとついでに、この方法で女優ミラーを作ったので、その話も少し書いておこうと思います。 kotobank.jp

あらかじめ計算済みの値を入れとけばいい
ガンマテーブルをスケッチにつっこむ
回路図
スケッチ
そして洗面台を女優ミラー仕様に
完成！

あらかじめ計算済みの値を入れとけばいい

まあ、そういうことです。フルカラーLEDの「Neopixel」をいじっていた時に、adafruitのドキュメントで知りました。

https://learn.adafruit.com/led-tricks-gamma-correction?view=alllearn.adafruit.com

Arduinoのアナログ出力は、8bitで256段階なので、それくらいならあらかじめ計算した数字を入れとけばいいだろう、というわけですね。

↑のリンク先に、そのテーブルが載っているので、試しにグラフにプロットしてみました。

たしかに、それっぽい形になっています。カーブの微調整したい時なんかも、Excelで計算して数字だけ持ってくれば良いので、小回りが効いてよさそうです。

ガンマテーブルをスケッチにつっこむ

それで、プログラムにこのテーブル入れておけば良いわけですが、そのまま書くとけっこう大きくて、スケッチを書き込む領域を圧迫してしまいます。

さっきのドキュメントにも書かれていましたが、プログラムと別領域にデータを保存できる、「Flashメモリ」を利用するのが良いです。

使い方は簡単で、const 型　変数名 PROGMEM = 値;でFlashメモリに格納、使う時はpgm_read_byte(&(変数名))で呼び出せます。まあ、スケッチを見てもらったほうが早いですね。

回路図

あ、その前に、今回制御する回路はこんな感じです。コントローラーには今回も、Digispark廉価クローンを使いました。

要件は

トグルスイッチで点灯/消灯
点灯/消灯のときはフェードイン/アウトする
つまみを回してガンマ補正付き明るさ調整
光源は12VのテープLED

点灯/消灯をフェードさせたいので、スイッチは電源ラインではなくデジタル入力に繋いで、プログラムで制御します。

スケッチ

// ガンマテーブル
const int PROGMEM gamma8[] = {
  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, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2,
  2, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 5, 5, 5,
  5, 6, 6, 6, 6, 7, 7, 7, 7, 8, 8, 8, 9, 9, 9, 10,
  10, 10, 11, 11, 11, 12, 12, 13, 13, 13, 14, 14, 15, 15, 16, 16,
  17, 17, 18, 18, 19, 19, 20, 20, 21, 21, 22, 22, 23, 24, 24, 25,
  25, 26, 27, 27, 28, 29, 29, 30, 31, 32, 32, 33, 34, 35, 35, 36,
  37, 38, 39, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 50,
  51, 52, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 66, 67, 68,
  69, 70, 72, 73, 74, 75, 77, 78, 79, 81, 82, 83, 85, 86, 87, 89,
  90, 92, 93, 95, 96, 98, 99, 101, 102, 104, 105, 107, 109, 110, 112, 114,
  115, 117, 119, 120, 122, 124, 126, 127, 129, 131, 133, 135, 137, 138, 140, 142,
  144, 146, 148, 150, 152, 154, 156, 158, 160, 162, 164, 167, 169, 171, 173, 175,
  177, 180, 182, 184, 186, 189, 191, 193, 196, 198, 200, 203, 205, 208, 210, 213,
  215, 218, 220, 223, 225, 228, 231, 233, 236, 239, 241, 244, 247, 249, 252, 255
};

const int light_pin = 1;  // LEDテープ
const int switch_pin = 0; // スイッチ
const int pot_pin = A1;    // ボリューム

const int max_value = 240; // 明るさのリミッター
int value = 0;             // 明るさ

void setup()
{
  // ピンの初期化
  pinMode(light_pin, OUTPUT);
  pinMode(switch_pin, INPUT_PULLUP);
  pinMode(pot_pin, INPUT);
}

void loop()
{
  // ボリュームの値を読み取って、明るさのリミットにする
  int higher_limit = map(analogRead(pot_pin), 0, 1023, 0, max_value);
  int lower_limit = !digitalRead(switch_pin) ? 70 : 0;

  // スイッチ状態によって加減算しつつ、0～limitで拘束
  value = !digitalRead(switch_pin) ? constrain(value + 1, lower_limit, higher_limit) : constrain(value - 1, 0, 255);

  // 明るさをLEDに出力
  analogWrite(light_pin, pgm_read_byte(&(gamma8[value])));
  delay(3);

}