氛圍燈控制的系統(tǒng)原理

在當(dāng)今汽車行業(yè)瘋狂內(nèi)卷的時代，各車企均把大量精力花費在那些用戶可以第一時間感知到的功能上。對于一輛車倆說，外觀是用戶對其第一印象，由于大量國外知名設(shè)計師的加盟以及本土設(shè)計師的成長，國內(nèi)的車輛造型設(shè)計可以說是突飛猛進，結(jié)合國內(nèi)造車工藝水平的整體提高，大部分車企的車輛外觀及質(zhì)感有了質(zhì)的提升，基本擺脫了前些年的廉價感。

正所謂各花入各眼，當(dāng)用戶第一眼被該車的造型吸引之后，要想用戶掏腰包買下這輛車，車輛內(nèi)部座艙的設(shè)計就變得及其重要。如果將車輛造型比作人外在的皮囊，那么座艙就像一個人內(nèi)在的靈魂。有趣的靈魂可以從千篇一律的皮囊中脫穎而出。

座艙除了已經(jīng)熟知的沙發(fā)、彩電、大冰箱外，還有一些不那么容易引起注意的設(shè)計，比如今天的主角---氛圍燈，圖1為奔馳某一款車氛圍燈實際效果。

氛圍燈出現(xiàn)其實已經(jīng)有好多年，從最開始的單色氛圍燈，到64色、128氛圍燈，再到現(xiàn)在的256色氛圍燈，氛圍燈的功能變得越來越強大。

01 RGB簡介

RGB色彩模式是工業(yè)界的一種顏色標(biāo)準(zhǔn)，是通過對紅(Red)、綠(Green)、藍(Blue)三個顏色通道的變化以及它們相互之間的疊加來得到各式各樣的顏色的，這個標(biāo)準(zhǔn)幾乎包括了人類視力所能感知的所有顏色，是運用最廣的顏色系統(tǒng)之一，如圖2所示。

圖2 RGB原理

在電腦中，RGB的所謂“多少”就是指亮度，并使用整數(shù)來表示。通常情況下，RGB各有256級亮度，用數(shù)字表示為從0、1、2...直到255。按照計算，256級的RGB色彩總共能組合出約1678萬種色彩，即256×256×256=16777216，通常也被簡稱為1600萬色或千萬色，或稱為24位色(2的24次方)。

RGB是從顏色發(fā)光的原理來設(shè)計定的，通俗點說它的顏色混合方式就好像有紅、綠、藍三盞燈，當(dāng)它們的光相互疊合的時候，色彩相混，而亮度卻等于三者亮度之總和，越混合亮度越高，即加法混合。紅、綠、藍三盞燈的疊加情況，中心三色最亮的疊加區(qū)為白色，加法混合的特點：越疊加越明亮。

02 氛圍燈控制原理

氛圍燈其實是由一顆顆小小的LED組合而成，最開始的單色氛圍燈就比較簡單，就普通的LED就可以實現(xiàn)，后面的多色氛圍燈采用的是RGB燈珠，氛圍燈通過控制RGB的比例來組合而成不同的顏色。

用戶通過設(shè)定不同的RGB 來生成不同的顏色，再設(shè)定氛圍燈的亮度，對應(yīng)的RGB和亮度值輸入給LED驅(qū)動芯片，驅(qū)動芯片解析完之后控制RGB LED燈珠的PWM占空比，從而實現(xiàn)氛圍燈顏色和亮度的控制。

RGB LED的亮度和顏色控制本質(zhì)上是控制每一路RGB驅(qū)動的PWM占空比，從而控制LED的電流，以達到調(diào)節(jié)LED的顏色和亮度，PWM的頻率需要大于人眼能識別的頻率，不然會使得燈出現(xiàn)閃爍的現(xiàn)象，氛圍燈控制原理如圖3所示。

圖3 氛圍燈控制原理

一、氛圍燈呼吸效果控制

我們想控制燈實現(xiàn)呼吸的效果：呼吸頻率是1s，亮度周期是最亮→30%亮度。那只要把PWM在1s的時間內(nèi)均勻的由100%遞減到30%，再由30%均勻的遞增到100%就可以，其中呼吸頻率和亮度周期都是可以根據(jù)體驗的需求進行設(shè)定，控制原理如圖4所示。

圖4 氛圍燈呼吸效果控制原理

二、氛圍燈顏色控制

我們設(shè)定了一個顏色A，對應(yīng)的RGB分別數(shù)值為（X1,Y1,Z1）,經(jīng)過RGB LED驅(qū)動芯片的查表轉(zhuǎn)換，每個RGB驅(qū)動PIN腳的PWM占空比將會是（A,B,C），控制原理如圖5所示。

圖5 氛圍燈顏色控制原理

三、氛圍燈音樂律動控制

音樂的本質(zhì)是不同頻率的聲音隨著時間的流動，所以樂譜主要記錄的是頻率隨時間的變化關(guān)系。通過對音樂中樂譜音符的抽取，從而轉(zhuǎn)化成不同的頻率，一般把所有的音符轉(zhuǎn)化成高、中、低三種不同的頻率，因為每個音符持續(xù)的時間不一樣，根據(jù)不同的頻率和持續(xù)的時間，可以使氛圍燈呈現(xiàn)出不同的變化節(jié)奏，音符頻率對照表如表1所示。

表1?音符頻率對照表

比如音樂頻率低的時候，氛圍燈的亮度可以設(shè)定為E，頻率中等時為F，頻率為高時設(shè)定為G；亦或者音樂的頻率低的時候，氛圍燈的顏色可以設(shè)定為H，頻率中等時為I，頻率為高時設(shè)定為J；或者兩者進行不同的音樂頻率，氛圍燈不僅僅只是改變顏色，亮度同時也跟著改變，這些都是可以根據(jù)最終的體驗進行設(shè)定。

以上僅僅是筆者的拋磚引玉，這方面的設(shè)計理應(yīng)可以更加完美。氛圍燈作為座艙的氣氛擔(dān)當(dāng)，甚至可以根據(jù)車主的心情變幻出不同的顏色。

上面提到的僅僅是對氛圍燈整體控制的描述，目前的氛圍燈燈帶不僅僅只有一顆LED燈珠，少的5、6顆，多則20、30顆。這意味著氛圍燈可以搭配出更加夢幻的組合，每一顆LED都可以實現(xiàn)不同的顏色和亮度的控制，設(shè)計師們應(yīng)該充分利用這些軟硬件能力，為用戶帶來更加高級的視覺體驗。

03 氛圍燈系統(tǒng)方案介紹

目前氛圍燈是大多是LIN通訊或者CAN通訊，LIN的方案由于成本低，應(yīng)用的比較多，也是目前市面上的主流方案，LIN系統(tǒng)方案如圖6所示。為了滿足消費者日益增長的需求，在預(yù)算充足的情況下，CAN方案會是更優(yōu)的方案，不僅帶寬足夠，而且利于OTA的升級。

圖6 氛圍燈LIN系統(tǒng)方案

LIN由于每一幀報文只能發(fā)送8個BYTE（64bit）的內(nèi)容，一般情況下一根氛圍燈的燈帶會由好多顆LED組成，如果想單獨控制每一顆LED的顏色和亮度，那么需要的資源分別是：顏色需要24個bit（RGB每個需要8個bit），亮度按照1%的精度來設(shè)定，需要7個bit。 所以綜合計算下來，每顆LED需要31個bit，按4個BYTE來算，一幀的LIN報文也就能單獨控制2顆LED。所以一般LIN方案的氛圍燈的不會選擇單獨去控制每一顆LED的顏色和亮度，而是會充分利用LIN的帶寬去實現(xiàn)不同的控制效果，只要不是特別復(fù)雜的控制效果，LIN方案的氛圍燈都可以勝任。

如果是CNFD的方案，一幀可以發(fā)送64個BYTE的報文，可以單獨控制16顆的LED，基本上可以滿足大多數(shù)的氛圍燈控制。這樣的硬件能力可以為后續(xù)的氛圍燈拓展出更多的效果，除了貴一點，其他的什么都很好。

當(dāng)汽車的發(fā)展進入了智能化的時代，人們的追求也在普遍提高，車輛不光是要面子上的去，里子也得跟得上步伐，氛圍燈在未來注定是標(biāo)配項。?




審核編輯：劉清