Skip to main content

project-summary

STHDF-LEDPIAN> Project summary​

ID projektu: STHDF-LEDPIANO
Názov projektu: Svetelná pomôcka na učenie hry na klavíri
Názov výrobku: LED Piano Trainer

Členovia tímu​

  • Samuel Kohút – systémový dizajnér, vývojár hardvéru & firmvéru, dokumentácia

Rola: end-to-end zodpovednosť za koncept, implementáciu, testovanie a dokumentáciu.

Účel​

Vytvoriť fyzickú pomôcku na učenie pre klavírnych začiatočníkov, ktorá používa 3D-tlačený LED pás nad klávesmi na ukázanie, ktorý kláves stlačiť. Precvičovanie by malo pôsobiť viac ako rytmická hra, než čítanie nôt, a projekt má spojiť moje softvérové zručnosti s reálnym hardvérom a nástrojmi makerspacu.

Individuálne vízie​

  • Vytvoriť niečo užitočné pre moju mladšiu sesternicu, aby bolo učenie klavíra zábavnejšie.
  • Skombinovať embedded programovanie (Raspberry Pi Pico), 3D tlač a systémové myslenie do jedného koherentného projektu.
  • Zanechať po sebe replikovateľnú, dobre zdokumentovanú zostavu, ktorú môžu ostatní znovu postaviť alebo rozšíriť.

Vízia tímu​

Aj keď ide o jednočlenný projekt, vízia je:

  • Mať plne funkčný demo setup (MIDI klavír + LED lišta + riadiaca krabička).
  • Udržiavať jasnú dokumentáciu a znalostné príspevky (GitHub + OneNote).
  • Poskytnúť krátke demo video a finálnu prezentáciu, ktoré ukážu skutočnú hodnotu pre učenie, nie len blikanie LED.

Misia tímu​

  • Navrhnúť a vytlačiť modulárnu LED nadstavbu, ktorá sedí nad klávesmi a osvetlí presne jeden box na kláves.
  • Implementovať firmvér na Raspberry Pi Pico, ktorý bude ovládať WS2812B LED pás podľa dát skladby.
  • Experimentovať s PC pipeline (YouTube → audio → MIDI → noty → LED).
  • Zhodnotiť, nakoľko systém podporuje učenie a čo by bolo potrebné, aby sa z neho stal „skutočný“ výrobok.

Stratégia​

  • Použiť jednoduchý a bezpečný hardvérový návrh: žiadne zásahy do klavíra.
  • Použiť adresovateľné LED WS2812B pre jednoduché zapojenie a farebné ovládanie každého klávesu.
  • Udržať firmvér na Pico jednoduchý a náročné spracovanie (MIDI, transkripcia, spracovanie skladieb) posunúť na laptop.
  • Iterovať v malých krokoch: blikacie testy → mapovanie klávesov → jednoduché melódie → funkcionality na precvičovanie.
  • Dokumentovať všetky dôležité kroky textom a fotkami v OneNote a GitHube.

Koncový zákazník​

  • Primárny: úplní začiatočníci na klavíri (deti, študenti), ktorí uprednostňujú vizuálnu a hravú formu učenia.
  • Sekundárny: rodičia a učitelia hudby hľadajúci motivačnú tréningovú pomôcku.

Očakávaná náročnosť​

  • Hardvérový dizajn, 3D tlač, kabeláž: 15–25 hodín
  • Firmvér (MicroPython na Pico), mapovanie, melódie: 10–20 hodín
  • Dokumentácia, znalostné príspevky, demo, prezentácia: 25–35 hodín

Ciele a očakávania​

  • Funkčný prototyp pre dve oktávy na AKAI LPK25, s jednou LED pre každý klávesový box.
  • Aspoň 2–3 skladby z Youtube piano coverov prehrateľné ako LED sekvencie.
  • Kompletný GitHub repozitár so schémami zapojenia, 3D modelmi, inštrukciami a ukážkovým kódom.
  • Krátke demo video použité vo finálnej prezentácii.
  • Reflexia, ako projekt ilustruje systémové myslenie (hardvér, softvér, používateľ, dokumentácia, ekosystém).

Popis riešenia​

Hardvér

  • AKAI LPK25 MIDI keyboard (25 klávesov, dve oktávy).
  • WS2812B adresovateľný LED pás vedený cez 3D-tlačenú svetelnú lištu (jeden svetelný box na kláves).
  • Raspberry Pi Pico WH ako riadiaca jednotka.
  • Breadboard, kábliky, odpory a 3D-tlačená krabička na elektroniku a napájanie.

Firmvér

  • MicroPython kód s PIO Neopixel driverom.
  • Mapovanie z indexu klávesu / MIDI noty na index LED.
  • Prehrávač skladieb, ktorý rozsvieti noty v sekvencii s kontrolou tempa, s možnosťou neskoršej podpory akordov.

PC Pipeline (plánované)

  • Konverzia piano coverov (napr. z YouTube) do MIDI.
  • Vyčistenie a prispôsobenie skladieb pre rozsah LPK25.
  • Odosielanie note eventov cez USB serial do Pico pomocou jednoduchého textového protokolu.

Projektový plán​

Fáza 1 – Plánovanie a výskum (HOTOVÉ)​

  • Definované ciele, rozsah a cieľoví používatelia.
  • Analýza možností umiestnenia LED: zamietnuté interné LED, zvolená externá lišta.

Fáza 2 – Infraštruktúra (HOTOVÉ)​

  • Nastavenie Raspberry Pi Pico s MicroPythonom.
  • Overenie ovládania LED pásu a vytvorenie tutorialov ako znalostných príspevkov.

Fáza 3 – Hardvér a 3D tlač (HOTOVÉ / DOLAĎUJE SA)​

  • Vytlačené testovacie diely s rôznou hrúbkou stien na optimalizáciu difúzie svetla.
  • Vytlačená LED lišta pre dve oktávy + extra box pre posledný kláves.
  • Ohnutý a prispôsobený LED pás tak, aby sedel jeden LED na každý box.
  • Vytlačená krabička pre Pico a kabeláž.

Fáza 4 – Firmvér & Interakcia (PREBIEHA)​

  • Finalizácia mapovania kláves → LED.
  • Implementácia jednoduchého prehrávania melódií a kontroly tempa.

Fáza 5 – Integrácia & Vyhodnotenie (PLÁNOVANÉ)​

  • Prototyp PC pipeline na odosielanie note eventov.
  • Testovanie s reálnymi používateľmi a získanie spätnej väzby.

Fáza 6 – Finalizácia (PLÁNOVANÉ)​

  • Vyleštenie kódu a dokumentácie.
  • Nahratie demo videa a príprava finálnej prezentácie.

Dosiahnuté výsledky​

  • Funkčná hardvérová platforma: Raspberry Pi Pico + WS2812B pás + napájanie + MIDI klavír.
  • Plne funkčná 3D-tlačená LED nadstavba a krabička na elektroniku, upevnená na klavíri.
  • LED dokážu svietiť v jednotlivých boxoch s dobrou difúziou a zarovnaním.
  • GitHub a OneNote obsahujú úvodnú dokumentáciu, fotky a setup tutoriály.

Skúsenosti​

  • Naučil som sa, že skutočné výrobky vyžadujú mechanické kompromisy (napr. zrieknutie sa interných LED po otvorení klavíra).
  • Vidno, že nástroje makerspacu (3D tlač, fyzické experimenty) sú kľúčové pre iteráciu dizajnu.
  • Lepšie som pochopil potrebu plánovať celý systém – kabeláž, mechaniku, kód, interakciu a dokumentáciu.

Knifes​

  • Nastavenie Raspberry Pi so svetelným LED pásom
  • Nastavenie Raspberry Pi s Thonny prostredím
  • Nastavenie AKAI MIDI klávesnice
  • Nastavenie brand účtu na YouTube (nie je súčasťou verejného repozitára)
  • Nastavenie brand účtu na LinkedIne (nie je súčasťou verejného repozitára)

Pozitívne skúsenosti​

  • Vidieť prvú plne osvetlenú LED lištu na klavíri bol obrovský motivačný moment – projekt pôsobil reálne.
  • Páči sa mi, že toto môže skutočne pomôcť mojej rodine, nielen splniť predmet.
  • Veľmi dobrý súlad medzi ekosystémom kurzu (GitHub, OneNote, KNIFES) a tým, ako prirodzene pracujem ako vývojár.

Potenciál na zlepšenie​

  • Pridať practice mode, kde LED čakajú, kým hráč stlačí správny kláves, s farbami pre správne/nesprávne noty.
  • Pridať jednoduché konfiguračné UI na výber skladieb a tempa.
  • Zlepšiť prenosnosť tak, aby LED lišta + box fungovali aj na iných 25- alebo 37-klávesových klavíroch.
  • Pretvoriť projekt na zdokumentovanú open-source stavebnicu pre študentov, učiteľov alebo makerspace centrá.