設計思想

256階調を超えて:FPGAとRP2040で「時間」のロジックを書き換える理由

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初めてBlackmagic Designのコンバーターを分解してから15年、私は原点に立ち返り、太陽のリズムを模倣するライティングエンジンを設計しています。

「自然な」変化へのこだわり

今日のデジタル照明の多くは「段階的」に感じられます。明るさを調整したり、色温度を変えたりすると、目にはかすかなちらつきが感じられ、自然界には存在しないデジタル特有の冷たさが漂います。

私の次の目標は、このちらつきをなくすことです。まるで静かな地平線に夕日が沈むような、滑らかな変化を実現したいのです。そのためには、標準的なマイクロコントローラ(MCU)では不十分かもしれません。。FPGAで実現する精度の高い調光と、(MCUではありますが)RP2040の柔軟性に着目しました。

リバースエンジニアリングから創造へ、15年の道のり

15年前、私はBlackmagic DesignのSDI-HDMIコンバーターを分解しました。グラント・ペティ率いるチームが、使いやすくも妥協のないプロフェッショナルツールをどのように作り上げたのかということに私は心を奪われました。その「魂」を理解するため、私は数カ月かけてSpartan-6 FPGA上でそのロジックを再現しました。

そして今、私は自身のブランド「Cool Backline Lab」のもと、その同じ厳密さを照明分野にも応用しています。

「ビフォー」の美しさ

上の写真にある赤い基板は、システムの心臓部、P26003A照明制御基板です。確かに、基板はフラックスで覆われています。RP2040周辺のハンダ付けには、数え切れないほどのデバッグ作業の痕跡が残っています。しかし、まさにここに魔法が宿っているのです。

現在はRP2040のデバッグと並行して、cocotbとPythonベースの検証ツールを使ってFPGAロジックを改良しています。なぜこのツールを使うのでしょうか?それは、品質とは最終的な仕上がりだけではなく、コードが厳密なタイミングでどうすることの保証が必要だからです。

この検証方法はまだ修得途中です。これが身に付くまでの間、品質を担保するために商品を出荷する際の全数検査が有効に機能しています。私のラボにあるMongoDBで作られたシステムには、出荷するすべての製品の出荷検査ログが残されています。

全数検査は開発時の検証方法を身に付けた後も継続するでしょう。製品の不具合は開発段階のもののみならず、製造工程に起因するものもあるからです。

クリエイターのためのツール

この白色の電子基板 P26002A (Lighting LED基板) は、2700Kと6500Kの2色LEDがアレイ状に実装されています。カスタムFPGAロジックまたはRP2040 MCUでこの2つの色温度を制御することで、午前6時の爽やかな夜明けから、深夜の作業スペースを照らす深みのある琥珀色まで、一日のあらゆる瞬間を再現できます。

私は単なるPCB (プリント基板)を作っているのではありません。光を物語として捉えるデザイナーのためのキャンバスを創り上げているのです。

今後の予定は?

現在、Tindie向けに最初のロットを準備中です。しかしそれと同時にもう一つ挑戦があります。このボードで表現される24時間の自然光を5分間のタイムラプス映像に収めることです。

乞うご期待。「完璧な光」はもうすぐ完成します。

Technical Direction for Your Vision

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