[Перевод] Прозрачный экран для Raspberry Pi в стеклянной сфере

Хотите верьте, хотите нет, но эта штука — компьютер. Здесь используется оптическая иллюзия, благодаря которой прозрачный дисплей кажется плавающим внутри стеклянного купола.

В основе этой машины лежит 16-гигабайтный Raspberry Pi 5. Соедините его с круглым LED дисплеем, стеклянным куполом, прозрачным акрилом, плюс немного базовой математики — и вы получите самый причудливый из компьютеров.

Почти ни один дизайн не является по‑настоящему оригинальным. Во многих современных классических решениях мы видим отголоски прошлого. Например, дизайн iPod 2001 года во многом позаимствован у радиоприемников 1950-х годов.

Зоркие глаза заметят сходство между тем, что мы создали, и биржевыми тикерами начала 1900-х годов. Эти тикеры сообщали цены на акции по телеграфной линии, которая шла в ваш офис. По проводу передавались сигналы, которые машина расшифровывала в трехбуквенные коды акций и цифры. Затем тикер печатал эти коды на тонкой бумажной ленте.

В нашем проекте стеклянный купол будет помещен поверх LED дисплея. 

В дисплее используется тот же принцип, что и в старой иллюзии дома с привидениями, известной как «Призрак Пеппера». Иллюзия работает за счёт отражения оригинального источника изображения на отражателе из прозрачного материала. Если вы хотите увидеть красивые реализации, то посмотрите на работу Джошуа Эллисона.

Форма отражателя внутри купола можно рассчитать следующим образом: отражатель расположен под углом 45 градусов к экрану, чтобы минимизировать любые искажения и показать точную версию того, что находится на источнике. Для отражателя, расположенного в стекле под углом 45 градусов к экрану, пересечение плоскости экрана и купола образует эллипс. Если мы назовем радиус стеклянного купола r, то эллипс, который нам нужно вырезать, имеет ширину 2r, умноженную на квадратный корень из 2, и высоту 2r.

После сборки компьютера мы поняли, что оптимальный угол отражателя зависит от того, с какой позиции вы на него смотрите. Если компьютер находится на уровне глаз, то оптимальным углом для отражателя будет 45 градусов. Однако если компьютер стоит на столе, то лучше выбрать угол в 60 градусов.

Мы создали онлайн‑калькулятор формы, который позволяет выбрать угол отражателя. Затем вы можете скачать изображение нужной вам формы. Видео содержит (по крайней мере) одну ошибку. Угол отражателя для купола, который стоит на столе, должен быть больше 45 градусов, а не меньше. Поэтому угол среза, который используется в калькуляторе формы, должен быть 60, а не 30 градусов.

Наш акрил был вырезан лазером, но вы можете просто нарисовать форму на прозрачном пластике и вырезать её ножницами.

Следующим этапом сборки будет установка кулера на Pi 5, а также основания для теплоотвода. Это необязательно, но Pi 5 без вентилятора будет быстро нагреваться, а мы этого точно не хотим.

Экран подключается с помощью разъёма DSi и устанавливается на Pi. Теперь устройство можно запитать через порт USB‑C на экране. Порт расположен таким образом, чтобы кабель можно было легче вставить в основание.

Видео с иллюзией «Призрак Пеппера» часто снимаются под углом, чтобы не показывать исходное изображение, которое отражается от прозрачной вставки. Мы решили эту проблему, добавив к экрану защитный экран, чтобы исходное изображение больше не было видно.

Ещё мы спроектировали несколько деталей в FreeCAD, чтобы сделать основание для купола, скрывающее различные электронные потроха. Затем покрасили основание в чёрный цвет, а обод — в латунный.

Для программного обеспечения мы просто внесли пару изменений в файл конфигурации операционной системы, чтобы Pi знал, что нужно включить новый экран (/boot/firmware/config.txt). Круглый дисплей нужно инвертировать и перевернуть, чтобы компенсировать отражение внутри купола. Это можно сделать с помощью одной команды — wlr‑randr ‑output DSI-2 ‑transform flipped-180.

Вот и всё, сборка завершена, и мы практически закончили. Готовое устройство представляет собой удивительно проворный настольный компьютер. Чтобы проверить реальность, мы запустили на нем видео для отправки на экран должно иметь разрешение 800×800)

Вот ещё пример того, что можно показать на куполе. Один из наших личных фаворитов — музыкальный визуализатор (Для визуализатора используйте cava в терминале, расширив его на экран).

Мы разместили все файлы и инструкции на нашем github, чтобы вы могли легко собрать его самостоятельно.

Источник