Палитры FastLED: CRGBPalette16 и HeatColors_p

Аквариумную подсветку я раскрашивал вручную: семь остановок цвета, семь if в цикле, между ними мой «плавный переход», который на поверку выходил ступеньками — промежуточные оттенки я ленился считать. На 30-пиксельной ленте швы читались, как несглаженный график, и рыбы, честно говоря, не жаловали. Тогда я ещё не знал, что библиотека умеет дорисовывать градиенты сама, и вручную изобретал колесо, которое уже было в FastLED. Правильный инструмент я нашёл позже, при сборке гирлянды-метеора, и с тех пор вручную раскрашиваю разве что тесты на два цвета. Палитры закрывают именно эту боль: вы описываете несколько опорных цветов, а библиотека сама рисует переходы между ними с точностью до 1/256 круга. В этом уроке разберём CRGBPalette16, функцию ColorFromPalette и готовую раскладку пламени HeatColors_p — и в финале соберём лаву, где индексом цвета служит шум Перлина из прошлого урока.

CRGBPalette16 — массив из шестнадцати опорных цветов, 16 × 3 байта = 48 байт. Но просит палитра у вас не номер точки, а индекс 0–255: ColorFromPalette(палитра, индекс, яркость, LINEARBLEND) делит круг на 16 секторов и внутри каждого тянет градиент между соседними опорными цветами. Четвёртый аргумент задаёт режим: LINEARBLEND смешивает плавно, NOBLEND выдаёт жёсткие ступени — иногда это нужно, для «мозаики» или быстрой отладки раскладки. Третий аргумент — яркость — умножается на итоговый цвет: отдельная ручка поверх, удобная для мерцания без переписывания палитры. Проще всего представить палитру линейкой в 256 делений с 16 отметками: ColorFromPalette читает показание в любом делении, даже между отметками — там и живёт смешивание. Вернёмся к моей аквариумной раскладке: семь if сжимаются в палитру из семи опорных — а переходов становится ровно шесть, по числу пар соседей, и каждый — бесступенчатый. Сама структура цвета с её тремя байтами была разобрана в уроке про CRGB и fill_solid — палитра просто шестнадцать таких троек подряд. Отсюда и цена опечатки: один испорченный опорный цвет перекрашивает целый сектор круга. Я однажды ловил «порченый» градиент полчаса, пока не вывел все шестнадцать значений палитры в монитор порта и не увидел, где синий влез в оранжевый сектор.

Готовых палитр в библиотеке с десяток: RainbowColors_p, OceanColors_p, CloudColors_p, LavaColors_p, ForestColors_p, PartyColors_p и другие. Нас интересует HeatColors_p — раскладка пламени: чёрный, тёмно-красный, красный, оранжевый, жёлтый, белый. Она же сидит внутри HeatColor() из урока про огонь, с той разницей, что HeatColor жёстко привязана к формуле, а палитру можно крутить: сжимать градиент, перекрашивать, собирать свою. Для огня HeatColors_p остаётся эталоном — её и перекрашивать не хочется, разве что сжать, чтобы белые кончики показывались реже. Встроенные палитры объявлены через PROGMEM — они хранятся во flash-памяти и не занимают оперативку: 48 байт на Uno — это 2,3% всей RAM, и отдавать их под данные, которые никогда не меняются, расточительно. Чтение из flash медленнее, чем из RAM, но на шестнадцати-шестидесяти обращениях за кадр этого не видно. Названия подсказывают настроение: OceanColors_p держит сине-бирюзовый диапазон, ForestColors_p — зелень с охрой, PartyColors_p — кислотные пары. Я держу в закладках страницу документации с картинками всех палитр и выбираю по ней, а не по памяти. Есть у палитр и старший брат — CRGBPalette256, та же линейка со всеми 256 позициями в памяти; на Uno я его не держу — это 768 байт RAM, а вот на ESP32 он живёт свободно. Как устроена PROGMEM, я разбирал отдельно в уроке про память.

Обратите внимание на i * 4 в индексе: это шаг палитры между пикселями, аналог дельты в fill_rainbow. При 60 пикселях и шаге 4 весь градиент помещается на ленте один раз (60 × 4 = 240 из 256), при шаге 8 — дважды. Свой градиент собирает конструктор: CRGBPalette16 pal(CRGB::Black, CRGB::Red, CRGB::Orange, CRGB::Yellow); — четыре опорных цвета, между которыми библиотека дорисует всё сама. Двух цветов тоже достаточно: получится честная растяжка от и до. Собрать раскладку можно и функцией fill_gradient_RGB(target, c0, c1, c2) — она заполняет готовый CRGBPalette16 теми же переходами; конструктор короче, функция гибче: ей можно перезаписать и часть палитры, а не всю целиком. Если хочется длинного градиента через всю ленту — уменьшайте шаг; коротких повторяющихся полос — увеличивайте: зависимость та же, что у дельты в радуге. И не путайте шаг палитры со скоростью бега: i * 4 раскладывает градиент по ленте, а idx = idx + 2 гонит его вдоль — две независимые ручки, крутите по очереди, иначе не поймёте, что именно поменяли.

Сколько остановок брать под задачу — вопрос вкуса с границей здравого смысла. Для индикаторов хватает двух-трёх: красный — жёлтый — зелёный, и весь смысл в том, что между ними всё уже смешано заранее. Для «атмосферных» эффектов — закат, лава, вода — я обычно беру четыре-пять: глазами градиент из четырёх остановок на 60 пикселях неотличим от идеальной рампы. Больше восьми не брал ни разу: если нужна такая точность, проще взять готовую палитру библиотеки. Цвета останавливают пипеткой из фотографии — скрин заката, два-три замера, готово. Единственная ловушка: очень тёмные опорные. Чёрный ставьте явным CRGB::Black, а не «тёмно-тёмно-синим» — на ленте полутёмные цвета читаются грязью. Собранную раскладку проверяйте ритуалом: выведите ленту одним градиентом на пару секунд — глаз ловит грязные переходы мгновенно, даже там, где числа выглядели правильными. И палитра не обязана быть радугой — монохромная раскладка из трёх красных разной яркости даёт «тепловизор», а двухцветная — зебру из двух тонов с мягкой границей.

Палитр в движке симулятора нет, поэтому в сим-версии та же идея собрана руками — и это полезно тем, что показывает внутренность ColorFromPalette. Раскладка пламени из трёх остановок: чёрный в нуле, красный на индексе 128, жёлто-оранжевый на 255. Между остановками значения тянет map(): ровно то, что ColorFromPalette делает между шестнадцатью опорными, только грубее. Остановок три не случайно: столько нужно, чтобы увидеть и подъём, и спад, и полку раскладки — на четырёх-пяти ветвях принцип тот же. Индекс в симуляторе бежит по ленте — получается огненная волна; поменяете остановки — она перекрасится в закат или полярное сияние. Если захотите точности — увеличьте остановок до пяти: веток в if станет три, и это ровно то скучное ручное письмо, от которого палитры избавляют. А если ужесточить верхнюю ветвь — поставить вместо map() фиксированный hue = 45 — получится «двухфазный» огонь: сначала разгорание, потом ровное пламя. Полный код с настоящими палитрами — в блоках выше, для живой платы.