Superant els reptes del control a nivell de píxel de 2,4 GHz per a polseres LED

Per l'equip de LongstarGifts

A LongstarGifts, actualment estem desenvolupant un sistema de control a nivell de píxel de 2,4 GHz per a les nostres polseres LED compatibles amb DMX, dissenyades per al seu ús en esdeveniments en directe a gran escala. La visió és ambiciosa: tractar cada membre del públic com un píxel en una pantalla humana massiva, permetent animacions de color sincronitzades, missatges i patrons de llum dinàmics a través del públic.

Aquesta entrada de blog comparteix l'arquitectura principal del nostre sistema, els reptes que hem trobat, especialment en la interferència del senyal i la compatibilitat de protocols, i obre una invitació a enginyers amb experiència en comunicació per radiofreqüència i xarxes en malla per compartir idees o suggeriments.

Arquitectura del sistema i concepte de disseny

El nostre sistema segueix una arquitectura híbrida de "topologia en estrella + emissió basada en zones". El controlador central utilitza mòduls de RF de 2,4 GHz per emetre sense fil ordres de control a milers de polseres LED. Cada polsera té un ID únic i seqüències d'il·luminació precarregades. Quan rep una ordre que coincideixi amb el seu ID de grup, activa el patró de llum pertinent.

Per aconseguir efectes d'escena completa com animacions d'ones, gradients basats en seccions o polsos sincronitzats amb música, la multitud es divideix en zones (per exemple, per zona d'estar, grup de colors o funció). Aquestes zones reben senyals de control específics a través de canals separats, cosa que permet un mapatge i una sincronització precisos a nivell de píxel.

Es va triar la freqüència de 2,4 GHz per la seva disponibilitat global, baix consum d'energia i àmplia cobertura, però requereix mecanismes robustos de sincronització i gestió d'errors. Estem implementant ordres amb marca de temps i sincronització de batecs del cor per garantir que cada polsera executi els efectes de manera sincronitzada.

Casos d'ús: Il·luminar la multitud

El nostre sistema està dissenyat per a entorns d'alt impacte com ara concerts, estadis esportius i festivals. En aquests entorns, cada polsera LED es converteix en un píxel emissor de llum, transformant el públic en una pantalla LED animada.

Aquest no és un escenari hipotètic: artistes globals com Coldplay i Taylor Swift han utilitzat efectes d'il·luminació similars a les multituds en les seves gires mundials, generant una implicació emocional massiva i un impacte visual inoblidable. Les llums sincronitzades poden adaptar-se al ritme, crear missatges coordinats o respondre en temps real a les actuacions en directe, fent que cada assistent se senti part de l'espectacle.

Reptes tècnics clau

1. Interferència de senyal de 2,4 GHz

L'espectre de 2,4 GHz és notòriament saturat. Comparteix amplada de banda amb Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee i innombrables altres dispositius sense fil. En qualsevol concert o estadi, les ones de ràdio estan plenes d'interferències dels telèfons intel·ligents del públic, els encaminadors del recinte i els sistemes d'àudio Bluetooth.

Això crea riscos de col·lisió de senyals, comandes perdudes o latència que poden arruïnar l'efecte sincronitzat desitjat.

2. Compatibilitat de protocols

A diferència dels productes de consum estandarditzats, les polseres i els controladors LED personalitzats sovint utilitzen piles de comunicació pròpies. Això presenta una fragmentació del protocol: els diferents dispositius poden no entendre's entre si i la integració de sistemes de control de tercers esdevé difícil.

A més, quan es cobreixen grans multituds amb múltiples estacions base, les interferències entre canals, els conflictes d'adreces i les superposicions de comandes poden convertir-se en problemes greus, especialment quan milers de dispositius han de respondre en harmonia, en temps real i amb bateria.

Què hem provat fins ara

Per mitigar les interferències, hem provat el salt de freqüència (FHSS) i la segmentació de canals, assignant diferents estacions base a canals que no se superposen a tot el recinte. Cada controlador emet ordres de manera redundant, amb comprovacions CRC per a la fiabilitat.

Pel que fa al dispositiu, les polseres utilitzen mòduls de ràdio de baix consum que s'activen periòdicament, comproven si hi ha ordres i executen efectes de llum precarregats només quan l'ID del grup coincideix. Per a la sincronització horària, hem incrustat marques de temps i índexs de fotogrames a les ordres per garantir que cada dispositiu renderitzi els efectes en el moment correcte, independentment de quan hagi rebut l'ordre.

En les primeres proves, un únic controlador de 2,4 GHz podia cobrir un radi de diversos centenars de metres. En col·locar transmissors secundaris a costats oposats del recinte, vam millorar la fiabilitat del senyal i vam tancar els punts cecs. Amb més de 1.000 polseres funcionant simultàniament, vam aconseguir un èxit bàsic en la cursa de pendents i animacions senzilles.

No obstant això, ara estem optimitzant la nostra lògica d'assignació de zones i les estratègies de retransmissió adaptatives per millorar l'estabilitat en escenaris reals.

—————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————-

Crida a la col·laboració

A mesura que refinem el nostre sistema de control de píxels per a la implementació massiva, ens posem en contacte amb la comunitat tècnica. Si teniu experiència en:

• Disseny de protocol de RF de 2,4 GHz

• Estratègies de mitigació d'interferències

• Sistemes de xarxa sense fils en estrella o malla lleugers i de baix consum

• Sincronització horària en sistemes d'il·luminació distribuïda

—ens agradaria molt saber de tu.

Això no és només una solució d'il·luminació, sinó un motor d'experiència immersiva en temps real que connecta milers de persones a través de la tecnologia.

Construïm alguna cosa brillant junts.

— L'equip de LongstarGifts