Donnerstag, 19. April 2018

Wie man Lautsprecher baut die zu ihrer eigenen Musik leuchten

Wie man Lautsprecher baut die zu ihrer eigenen Musik leuchten.
… oder andere coole Lichteffekte in sein Leben bringt


Warnung an alle Leser, das ist kein „Do it yourself“ Projekt das sich an einem einzigen Wochenende realisieren lässt. Aber mit dem Wissen dieses Artikels ist es eventuell möglich etwas auf die Beine zu stellen, das uns über 2 Jahre des Testens und Experimentierens gekostet hat. Selbst wenn du kein Interesse daran hast deine eigenen leuchtenden Lautsprecher zu bauen, so kannst du einige Informationen über folgende Dinge aus diesem Artikel herausziehen:
  • LED Beleuchtung
  • Lichtbeton
  • Produktentwicklung mit  Arduino & Teensy
  • Licht zur Musik





Wie alles begann

Wir haben eine Leidenschaft für Musik. Rock, Old School Rap und Elektronische Musik um genau zu sein – was hast du  erwartet, wir sind aus Berlin! Unsere Leidenschaft führte uns in die Welt der LEDs und Beleuchtung. Wie – das decken wir gleich auf.

Es begann an einem späten Sommerabend in 2012 mit einer simplen Idee, „Wäre es nicht cool einen Lautsprecher zu haben der zu seiner eigenen Musik leuchtet?“ Ein solcher Lautsprecher würde nicht nur mit Musik die Stimmung beeinflussen sondern auch mit Licht unterstützen. Zusätzlich könnte man die Lautsprecher als große Equalizer Anzeigen nutzen. „Das wäre der Wahnsinn! Warum gibt es das noch nicht?“ fragten wir uns.

Wir waren von der ersten Sekunde an so fasziniert von der Idee, sodass wir uns sofort an die Arbeit machten unser Projekt zum Leben zu erwecken. An dieser Stelle ist es vielleicht nicht ganz unwichtig zu erwähnen, dass wir zum damaligen Zeitpunkt kein großes fundiertes Wissen im technischen Bereich hatten. René ist Konstrukteur und Vadim Media- /Kommunikations Manager


Beleuchtung mit LEDs

“LED” steht für “Light Emitting Diode”(Leuchtdiode). Für die Beleuchtung schienen uns LEDs am geeignetsten da sie in vielen unterschiedlichen Farben leuchten können. Zudem sind sie sehr schmal, nehmen wenig Platz weg, erzeugen vergleichsweise wenig Hitze und verbrauchen weniger Energie. Dennoch können sie sehr hell leuchten.



LEDs werden häufig in Streifen-Form verkauft. Dabei gibt es Unterschiede wie zum Beispiel die Anzahl der LEDs pro laufendem Meter. Die Bandbreite reicht von 30 bis zu 144 LEDs pro Meter. Jedoch kommt man mit einem mehrfarbigen (RGB) LED stripe allein nicht weit – wir brauchten noch einen weg wie wir den LEDs sagen wie sie zu leuchten haben. Es gibt diverse Controller auf dem Markt die genau das machen, aber wir waren mit keinem von ihnen zufrieden. Warum? Das erzähle ich euch gleich. Aber der Reihe nach...



Lautsprecher Gehäuse und erster Prototyp

Für das Gehäuse nutzen wir in lichtdurchlässiges Material - Lichtbeton. Das gute an Lichtbeton ist, dass es aufgrund seiner hohen Materialdichte hochwertigen Klang unterstützt. Das Material besteht aus einem Mix von Beton, Glasfaser und Epoxidharz. Ziemlich cool, oder?



Nach 4 Monaten hatten wir unseren ersten Prototypen. Natürlich waren wir sehr stolz auf unsere Kreation, allerdings gab es einige Dinge die wir verbessern wollten. Die Lautsprecher waren nicht gleichmäßig ausgeleuchtet – es gab sehr helle Bereiche und andere die nur leicht leuchteten.  Vor allem in den Bereichen wo Kabel oder Innenplatten verbaut waren.


Also machten wir uns an die Arbeit unseres zweiten, optimierten Prototypen. Wir probierten unterschiedliche Lösungsansätze und entwickelten so ein 3-Platten Konzept welches uns erlaubte die Lautsprecher gleichmäßig ausleuchten zu lassen.




Bei der zweiten Version unseres Lautsprecher Systems beleuchteten wir nur die Frontplatte. Der Lichteffekt zu den Seiten war zu gering im Gegensatz zu den Kosten die wir hätten aufbringen müssen, um den Lautsprecher komplett aus Lichtbeton zu fertigen. Zusätzlich zu den hohen Kosten hatten wir Sollbruchstellen durch den geringen Abstand zwischen den Kreisausschnitten für die Chassis und der Seitenkante. Deshalb mussten wir beim Einsetzen der Frontplatte sehr vorsichtig sein.


Digital anstatt analog

9 Monate nach unserer ursprünglichen Idee hatten wir endlich einen super klingenden und gut aussehenden Prototypen. Allerdings waren die Beleuchtungsmöglichkeiten aufgrund der Funktionalität der LEDs beschränkt. Die analogen LEDs konnten zwar grundsätzlich in unterschiedlichen Farben leuchten, jedoch nur alle gleichzeitig in derselben Farbe. Unterschiedliche Farben zum gleichen Zeitpunkt wurden nicht unterstützt. So konnten wir unsere Idee auf der Frontplatte der Lautsprecher den Equalizer zu simulieren nicht umsetzen.



Es hat eine Weile gedauert bis wir eine neue Art von digitalen LED strips entdeckten, die es uns erlaubten jede einzelne LED individuell zu beleuchten. (WS2812b). Soll heißen, dass wir gleichzeitig jede LED mit einer eigenen Farbe oder auch nur einzelne LEDs aufleuchten lassen konnten, während andere wiederum ausgeschaltet blieben. Durch diese technische Innovation hatten wir plötzlich völlig neue Möglichkeiten. Lauflicht-Effekte, Equalizer und vieles mehr waren auf einen Schlag in greifbarer Nähe.  


Jetzt brauchten wir nur noch eine Steuerung für diese neuen LEDs. Ich bin mir sicher, dass du mir glaubst wenn ich dir sage, dass wir alles taten um eine Steuerung zu finden. Stellen dir nun vor wie enttäuscht wir waren als wir nach wochenlanger Recherche feststellen mussten, dass eine solche Steuerung leider nicht existierte. Aber wir gaben nicht auf. Stattdessen bauten wir unsere eigene Steuerung!


Die Geburtsstunde des Zedcon

Damit ließen wir uns auf das neues Abenteuer ein eine Steuerung zu entwerfen die unsere Ansprüche erfüllte – Der Zedcon.  Wir wollten einen Controller, der es uns erlaubt, die LEDs per App zu steuern und die Fähigkeit der (digitalen) Lauflicht LEDs voll ausnutzt.

Wir brauchten nicht lang bis wir auf Arduino aufmerksam wurden. – das elektronische Werkzeug welches von nahezu jedem Hardware-Startup genutzt wird um die ersten Schritte bei der Umsetzung ihrer Idee zu gehen. Nach einer Weile merkten wir, dass es eine ganze Community gab die sich mit digitalen LEDs beschäftigt. Wie sich herausstellte gab es einige Experten und diverse Blogs die es Hobbybastlern erlaubte interessante Lichteffekte darzustellen.


Diese Communities arbeiteten zum damaligen Zeitpunkt fast ausschließlich mit Teensy, einem Arduino-kompatiblen Microcontroller, der eine Frequenzanalyse auf einen ganzen LED Stripe erlaubt. Das war das fehlende Puzzelteil! Wir konnten endlich die LEDs so beleuchten wie wir uns das vorgestellt haben. Natürlich mussten wir noch eine Menge Programmieren um eine Nutzerfreundliche App zu erstellen.


Musik in Licht wandeln

Nur noch eine letzte Funktion fehlt uns um die ursprüngliche Idee  eines Lautsprechers der zu seiner eigenen Musik leuchtet real werden zu lassen. Zedcon musste in der Lage sein auf Musiksignale zu reagieren. Daran haben wir in den letzten Monaten verstärkt gearbeitet – Zweieinhalb Jahre nach dem Beginn unsers Abenteuers.  

Wir haben herausgefunden, dass der Teensy in der Lage ist eine sehr detaillierte Klang-Frequenzanalyse durchzuführen. Aber weniger ist ja bekanntlich manchmal mehr. Soll heißen, dass die direkte Übertragung der Bandpassanalyse in den meisten Fällen zu einem wilden zucken führt, das wenig harmonisch wirkt. So haben wir nach wochenlangen Tests von dieser Variante Abstand genommen und uns auf das Bilden von drei Bandpassfiltern konzentriert. Jeder Ton wird in Hoch-, Mittel- und Tieftöne eingeordnet und kann hinterher je nach Lichtprogramm dargestellt werden. Eine weitere Methode Musik in Licht umzuwandeln, besteht in der Darstellung der Amplitude. Wir lieben diese Lichteffekte zur Musik und werden in Zukunft weitere Wege entwickeln, wie Licht mit Musik interagieren kann.  


Die nächsten Schritte

Wir hoffen Sie haben unsere Entstehungsgeschichte und zu den Lautsprechern die zu ihrer eigenen Musik leuchten genossen. Vielleicht haben wir dich ja inspiriert ein eigenes Projekt zu beginnen. Wenn du Fragen haben freuen wir uns wenn du uns über unsere Homepage zedfy.com kontaktierst. Wenn du einen Zedcon für deine eigenen LED Installation haben möchtest, melde dich für unseren Newsletter an – wir lassen dich sofort wissen sobald er verfügbar ist.

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