走马灯的制作

走马灯的制作

60 多年过去了，尽管辉光管已经停产，有很多工程师仍然对它情有独钟。我用 8 块液晶显示屏制作了一个拟辉光管时钟，感受复古元素的美感，表达对过去经典的敬意。

本作品由信息科技、物理和历史3门学科教研组共同研制而成。物理教研组从走马灯的原理角度进行分析，历史教研组从走马灯的历史角度进行设计，并将南京相关景点作为走马灯的灯笼面，信息科技教研组从技术实现角度进行设计，最终制作出精美的走马灯，如题图所示。本作品具备走马灯效果和数字人播报两种功能，通过光控传感器、RGB灯带、舵机模拟走马灯效果。用手机扫描二维码，可观看数字人播报走马灯历史的视频。

走马灯原理

走马灯的原理基于热空气上升的物理现象，原理示意如图 1 所示。走马灯内部有一个蜡烛或灯产生热量，当热量增加时，空气体积膨胀，形成一股向上的气流。这个上升的气流推动灯笼内部的叶轮旋转，叶轮通常与轮轴相连，轮轴上附有剪纸或类似图案。随着叶轮旋转，这些图案的影子被投射到灯笼的屏幕上，从而产生动态的视觉效果，给人一种图像连续运动的感觉。

图 1 走马灯的原理示意

走马灯的历史

正月十五元宵节，民间风俗要挂花灯，走马灯为其中一种，传统走马灯如图 2 所示。走马灯的外形多为宫灯状，在其内部粘一圈剪纸，将绘好的图案粘贴在其外部。燃灯后热气上升，叶轮旋转，灯屏上出现人马追逐、物换景移的影像。宋朝就已经有走马灯了，当时称为“马骑灯”。因在灯的各个面上都绘制了古代武将骑马的图画，灯转动时看起来好像几个人你追我赶，故名走马灯。

图 2 传统走马灯

本作品的功能设计为走马灯效果（灯面转动、RGB 灯光秀和数字人）。结构设计为灯笼安装、硬件搭建、电路连接等。文化设计体现南京地域文化。

硬件材料

制作本作品所需的材料清单见附表。

制作过程

电路连接

模拟环境光线传感器连接 DFRduino UNO R3主 控 板 的 A1 引 脚，WS2812 RGB 全 彩 灯 带 连 接DFRduino UNO R3 主控板的 D5 引脚，舵机连接DFRduino UNO R3 主控板的 D8 引脚，具体连线如图 3 所示。

图 3 电路连线

程序编写

将走马灯效果定义为一个函数，在该函数中编写控制 WS2812 RGB 全彩灯带和舵机的程序，如图 4所示。WS2812 RGB 全彩灯带彩色灯光亮起的函数如图 5 所示，WS2812 RGB 全彩灯带红色灯光逐个亮起的函数如图 6 所示。通过模拟环境光线传感器来判断是否执行走马灯效果程序。

结构制作

1.为了能够将南京的特色景点画面留在灯笼表面上，本作品使用了灯箱布，将特色景点的图片印刷上去，灯笼整体采用六面体结构。

2.灯柱部分起到 WS2812 RGB 全彩灯带粘贴及舵机固定的作用。分别在立柱 4 个面开孔，方便 WS2812 RGB 全彩灯带与底座 DFRduino UNO R3 主控板连接，顶部舵机孔用于舵机安装。

3.底座部分主要用于固定 DFRduino UNO R3 主控板及内部走线，在其中一个侧面上固定模拟环境光线传感器，顶部圆孔用于将舵机、WS2812 RGB 全彩灯带与 DFRduino UNO R3 主控板连接。

4.组装结构件及硬件。

5.测试运行。

制作数字人

1.打开如影网站页面并完成用户注册，进入工作台，制作数字人短视频。

2.选择视频模式为横屏模式。

3.单击“数字人库”，选取适合的数字人形象。

4.单击“数字人编辑”，在红框中输入需要播报的文本内容。

5.单击“字幕”选项卡，设置字幕样式。单击“合成视频”, 生成数字人视频。

6.登录 KIVICUBE 平台。

7.进入平面 AR 界面，单击“上传素材”，将先前生成的数字人视频导入，并将其拖曳到合适的位置。

8.单击“视频控制”，在弹出的对话框中设置视频为“video”，类型为“播放”，触发条件为“场景开始”。

9.对当前工作进行保存，并保存观看视频的二维码。

10.手机打开 KIVICUBE 小程序，扫描二维码，即可观看数字人解说视频。