灯光音乐播放器

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灯光音乐播放器是一个基于Quectel Pi M2智能主控板的多媒体演示项目。
该项目播放本地音乐文件,并实时分析音频信号,驱动16×16 WS2812 RGB全彩显示屏显示出与音乐节奏同步变化的灯光效果,实现音乐与灯光的联动。

本项目主要用于展示Quectel Pi M2在音频处理、SPI外设控制以及多线程实时显示方面的能力,可作为音乐可视化、氛围灯及LED显示类应用的参考示例。

开发资源汇总

开发配件清单

配件名称

数量

规格参数

Quectel Pi M2智能主控板


1块

Quectel Pi M2智能生态开发板

16×16 WS2812 RGB全彩显示屏


1块

WS2812 RGB全彩显示屏LED点阵模块点阵屏点阵模组

2Pin PH1.25接口喇叭


1个

2030腔体喇叭8Ω 2W方形喇叭高音质小体积扬声器2PIN PH1.25接口

电源适配器


1个

27W USB Type-C接口充电器1.2米线长中规电源PD电源适用于树莓派5代

HDMI A 型对公线


1根

HDMI 2.0;线长1 m;接口:HDMI-A(公头)-HDMI-A(公头)

网线


1根

线长:1米;传输速率:千兆;

HDMI显示器


1个

24英寸HDMI显示器

配件实物参考

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快速上手

开发准备

Quectel Pi M2智能主控板出厂默认搭载 Debian 13 系统镜像,因此无需再次烧录镜像,按如下步骤操作即可。

硬件连接

接口外设连接

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  1. 显示连接:HDMI线一端接主控板HDMI接口,另一端接显示器HDMI接口;

  2. 网络连接:千兆网线一端接主控板千兆网口,另一端接路由器网口(替代方案:通过Wi-Fi接入同一局域网);

  3. 输入设备连接:USB键盘、鼠标接入主控板的两个USB-A接口,无线输入设备则将接收器插入USB口即可;

  4. 供电连接:USB-A电源线的USB-A端接电源适配器,USB-C端接入主控板标注 POWER IN 的电源口。

16×16 WS2812连接

16×16 WS2812 RGB全彩显示屏通过 SPI接口 与Quectel Pi M2智能主控板连接,其数据输入端应连接至Quectel Pi M2的对应引脚(接线方式见下图)。

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项目实现

安装前置

确认有网络连接后,打开终端输入如下命令:

sudo apt update && sudo apt install -y pulseaudio-utils python3-numpy python3-spidev ffmpeg

上述命令将更新软件源并安装项目运行所需的一些库,具体包括:

  • pulseaudio-utils:提供 pacat 等音频工具,用于在系统中播放解码后的PCM音频数据;

  • python3-numpy:用于音频信号的FFT频谱分析和数值计算,支持频谱灯光效果显示;

  • python3-spidev:提供Python访问SPI接口的能力,用于驱动WS2812 RGB全彩显示屏;

  • ffmpeg:用于将MP3、WAV等格式的音频文件解码为PCM数据流,供音频播放与实时分析使用。

获取代码

前往 GitHub仓库 获取代码,并下载到Quectel Pi M2。若为远程访问,文件传输方法请参考 SCP文件拷贝。

音乐文件准备

将音乐文件(支持MP3和WAV格式)复制到用户的Music目录下,如:/home/pi/Music。

程序启动后将自动扫描该目录中的音乐文件并生成播放列表。

应用演示

运行程序

在项目目录下执行以下命令启动程序:

cd demo-light_music_player/src
sudo python3 light_music_player.py 

灯光效果可配置为 mode1 或 mode2,程序启动后,将自动播放音乐,并在16×16 WS2812 RGB全彩显示屏上显示随音乐节奏变化的灯光效果。

运行程序后,终端提示按键操作(n 切换下一首,u 切换上一首,q 或 Ctrl+C 可以退出程序)

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灯光效果说明

注意事项:16×16 WS2812灯板排列

由于不同厂商的16×16 WS2812 RGB全彩显示屏的灯板在物理走线方式上可能存在差异,本项目所使用的灯板的物理排列方式如下:

  • 起始LED位置:左下角(LED 0)

  • 第一行方向:自左向右(LED 0 → LED 15)

  • 行方向:自下向上

  • 走线方式:蛇形(Serpentine)排列

即第一行自左向右排列,第二行自右向左折返,依次向上延伸。

程序内部的灯光效果(频谱方向、雨滴方向等)均基于上述排列方式进行坐标映射。

若实际使用的显示屏的灯板走线方式与上述描述不一致,可能出现显示方向颠倒或错位,此时需根据灯板实际走线方式调整LED矩阵映射配置。

mode1频谱推进效果

1

该模式基于音频的16频段频谱分析结果:

  • LED矩阵的每一列对应一个频段能量;

  • 柱状高度随频谱能量实时变化;

  • 支持平滑上升、缓慢回落以及峰值保持效果;

  • 在音乐节奏突变时,整体画面会产生明显的推进视觉效果。

mode2雨滴灯光效果

2

该模式模拟雨滴从显示屏顶部向下坠落的视觉效果:

  • 雨滴生成频率随音乐强度动态变化;

  • 支持尾迹显示与背景色填充;

  • 音量越大,雨滴越密集、亮度越高。

技术支持与贡献

如在使用过程中遇到问题,欢迎在 移远官方论坛 提交技术咨询,移远技术支持团队将及时为您解答。

项目开源地址:https://github.com/Quectel-Pi/demo-light-music-player

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