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# System prepended metadata

title: 光

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# Lux: 以ESP-32及可編程LED 燈條實現可即時控制之表演道具及其控制介面
## 材料清單
https://docs.google.com/spreadsheets/d/1asi8JoZYcvJyGy9tnTpbgL2W2dhfg5JXjs2xbU3SWzc/edit?gid=0#gid=0
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### 一、動機：
因為曾經在系上的新生刊物上，看到曾經在營隊中有過一個這樣的表演道具，可惜失傳了，剛好因緣際會成為迎新宿營的總召以及活動長，決定依據兩年來在學校所學重新復刻出來。
 
### 二、預期目標：
- 硬體部分:可以無線遠端控制燈條的顏色設定，並且在旋轉的時候會利用殘影形成平面圖案，且可預先輸入一套顏色設定，讓燈條可以配合音樂在正確的時間做出變化。使用鋰電池，達到可重複充電使用。此外，整體裝置必須足夠堅固，在表演者不慎敲擊時，不至於斷電。
- 軟體部分:裝置向伺服器請求設定的數據，伺服器提供一個網頁介面給使用者即時操作。並且設計一個像是音樂剪輯軟體能用圖形化介面方便編寫顏色設定以及自訂義圖案。

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### 三、實作方式：
- 控制部分 : 使用了ESP-32，並使用他的雙核心來並行處理網路通訊以及設定控制燈光的部分。程式的核心在透過自訂義的ramp()、tri()、pulse()和step()函數來控制LED燈條在XY方向上的HSV變化，達成各種不同的圖案。
![image](https://hackmd.io/_uploads/SJwWTU3ele.png)


- 電路 : 使用18650鋰電池提供穩定的電源，並搭配穩壓器將電池的3V轉成ESP-32需要的3.3V及燈條需要的5V。搭配5V2A充放電模組與開關提升整體便利性，除此之外，我們也設計了PCB電路板，方便於接線以及組裝，也進一步提升電路的穩定度
- 光球電路圖、PCB
![image](https://hackmd.io/_uploads/SyGwyP3xex.png)
![image](https://hackmd.io/_uploads/ryAKePhleg.png)
- 光蛇及光棍電路圖、PCB

![image](https://hackmd.io/_uploads/SJjy1w2egx.png)
- Version 1
![image](https://hackmd.io/_uploads/SJYXLWN3gg.png)
![image](https://hackmd.io/_uploads/ByVr1Dhelg.png)
- Version2 (光棍)
![image](https://hackmd.io/_uploads/HJa58Z42el.png)

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- 外殼 : 光蛇和光球支撐結構使用solic work繪製並3D列印，而光棍最外層使用透明壓克力水管以達到全方位的保護，並在水管前後配置充電孔和開關。
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- 網頁與伺服器 : 使用node js快速建置網頁以及伺服器，server.js負責處理http請求並記錄每一個裝置的狀態，index.js負責提供網頁以及控制音樂和燈光。


![image](https://hackmd.io/_uploads/HJXM-w3xle.png)

- 顏色編輯軟體 : 使用C#開發一個圖形化介面，能夠讀取音樂，介面下半部分是音樂波型以及各個顏色設定的key，上半部分可以設定每一個key要顯示的圖案、長度、顏色、亮度。設定分成XY軸，各自都有HSV，並且可設定ramp()、tri()、pulse()和step()等函數。編輯完成可以儲存成Json讓server讀取。
![image](https://hackmd.io/_uploads/Hk7X-P3ggl.png)

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### 四、未來展望

#### 硬體穩定度與可製造性

- 結構強化：進一步優化 3D 列印支架與壓克力管的結合方式，採用快拆卡榫或磁吸設計，方便演出維護與更換電池。

- 電源管理：導入智慧型電池管理系統，支援過充、過放、過流保護，並提供實時電量回報，確保長時間演出不中斷。

- 電路穩定性：在最小成本考慮下，將所有元件全部以貼片元件焊接，捨棄掉針腳的連接方式。這樣不僅增加電路穩定性和增加壓力測試的存活機會還能與 PCB 製造商合作，提升製造良率；同時設計模組化擴充介面，方便後續硬體升級。
-電路整合設計草稿
![image](https://hackmd.io/_uploads/S1VrVD2xgg.png)


#### 軟體功能與使用者介面

- 跨平台 App 支援：開發行動裝置（iOS／Android）或桌面 App，讓使用者透過Wi-Fi 即時編輯與播放模式，並可離線儲存自訂節目，提升操作便利性。

- 燈光效果庫：整合常見的幾何／粒子／文字等動態效果範本，並提供一鍵匯入功能，使用者可快速套用並微調參數。

- 自動同步音樂節奏：利用音訊頻譜分析或 MIDI 同步介面，讓燈條能自動抓取節拍並產生節奏同步的動畫，降低手動設定負擔。

#### 產品化與商業化路線

- 小批量試產：選定 10–20 套備品作為樂團、舞團或活動出租市場的測試版本，蒐集現場回饋與改進建議。

- 品牌與包裝設計：設計專屬 LOGO、產品說明書與硬體外殼配色，提升整體形象與可識別度。

- 市場定位與售後服務：制定租賃／出售價格，並規劃維修／升級方案，建立線上客服與技術支援機制。

#### 延伸應用與生態系

- 多裝置群控：發展 Mesh 網路或中央控制伺服器，讓多支光球／光蛇可同步演出或分組協同，拓展大型舞台表演、公共藝術投影等應用場景。

- 教育與創客課程：編寫教學手冊與範例專案，舉辦工作坊，引導學生與 Maker 社群學習 IoT 燈光互動的設計與開發
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### 五、實作成果
1. github：https://github.com/ivan125126/light_light_light
2. 表演影片: https://www.youtube.com/watch?v=DXz8Qr7GCnU

#### 3. 成果圖:
#### 光棍
![image](https://hackmd.io/_uploads/ByNrIsWWlg.png)
#### 光球
![image](https://hackmd.io/_uploads/rJsbvdmZex.png)    ![image](https://hackmd.io/_uploads/rkAfvuQ-xl.png)


#### 光蛇
![image](https://hackmd.io/_uploads/SkOHDuX-lg.png)

#### PCB實體
![image](https://hackmd.io/_uploads/B1mLF_XZxx.png) ![image](https://hackmd.io/_uploads/ByAUYOm-gx.png)