叶序：一块随声音起舞的 LED 灯板
文章摘要
Jagi Natarajan 在 2026 年 9 月 28 日发布的一篇制作记录，讲他如何把”叶序”（phyllotaxis）这种自然图案做成一块挂在墙上、会随房间里的声音律动的 LED 灯板。他一直着迷于用代码理解自然中的图案，”与宇宙中固有的涌现规律交流”。
从几行代码开始。 叶序就是向日葵花盘、多肉植物中心那种向外扩展的双螺旋。生成它的代码出奇简单：在圆的一条半径上等距取一串点，再把第 i 个点旋转 i 倍黄金比例（乘以一整圈），就得到一团已经很像向日葵的点云。他对点云做 Voronoi 剖分，得到的图案像种荚一样有机。玩了一阵之后他想到：如果把它做成实物，每个格子里放一颗可单独寻址的 RGB LED 呢？一种”细胞状”的 LED 矩阵。他高中时做过一块方形的 NeoPixel 矩阵，一直在等一个更有意思的形状来做下一块。
从数字到实物。 他把 Processing 草图里的格子边界数据导出，导入用 CadQuery 库写的 Python 脚本：先把所有 Voronoi 格子合并成一个整体，再把每个格子向内收缩后的体积挖掉，留下薄壁，并在每格中央挖出 LED 安装孔。整个形状按 3D 打印机的打印床大小切成四块。之后在 FreeCAD 里加上螺丝孔，又做了一块很薄的”面板”版本，在它背面粘上纸，再用螺丝固定到格子墙上。他找到一种透光很好的桑皮纸，纤维纹理很漂亮，光从后面透出来显得有机又俏皮。焊 89 颗 LED 很枯燥，但他进入心流后反而觉得放松。主控是手边一块闲置的 STM32 “blackpill” 板，他用 SPI 写了一个 NeoPixel 驱动。
像写着色器一样写灯效。 他搭了一个简单的草图框架，用查找表存下每颗 LED 在单位圆上的浮点坐标，于是可以写类似片元着色器的代码：遍历每个格子，转换成极坐标，用角度和半径组合出一个随时间移动的正弦螺旋来控制亮度。他很快发现自己最喜欢的是一种从中心向外脉动的径向正弦波，后来它成了声音响应程序的主要特征。
加入声音。 他希望灯板能对房间里的声音做出反应，”感觉是活的”。STM32 有浮点单元和 ARM DSP 指令，足以跑傅里叶变换。他加了一颗数字 I2S 麦克风 INMP441，数字信号接线简单，也不用担心模拟噪声。借助 ARM CMSIS 库做信号处理，加上自动增益控制和多频段拆分，就有了编写声音响应效果的基础。经过大量调参，以及一份”满是全局计时器和混乱状态”的草图，他得到了至今仍在板子上运行的那个程序。它第一次”活过来”时，放的是 Jon Hopkins 的《Neon Pattern Drum》。
收尾。 他把一块竹砧板用雕刻机修成圆形当背板，竹子的天然纹理和纸张很搭。最初的控制电路焊在洞洞板上、塞进一个带吉他效果器开关的 3D 打印盒子里，但接线不稳，盒子一动 LED 就闪。于是他学着画 PCB，做了一块正式的电路板，安放 blackpill、麦克风、按钮，还有一个电平转换芯片，好给 LED 输出稳定的 5V 信号。画 PCB 比他预想的容易。
第二版。 2026 年新年派对上大家都很喜欢，还有朋友说想要一个，他就开始做第二版，目标是更好组装、更结实。既然刚学会画 PCB，他决定直接用 PCB 当 LED 的背板，并把形状改成五重旋转对称：PCB 一次最少订 5 块，与其 3D 打印四块各不相同的部件，不如订 5 块一模一样的板子拼成一圈。结果用烙铁手焊 NeoPixel 更是噩梦，因为焊盘藏在灯珠底下，本来是要加热整块板子来焊的，项目因此搁置了一阵。2026 年夏天他去 Recurse Center 参加编程驻留，在那里认识的一位朋友很会用热风枪，两人一起焊完了所有灯珠，他又设计打印了能卡在 PCB 上的新格子墙。完成后，他把这件作品留在了 Recurse Center 做装置：主控换成 ESP32 以便接入 Wi-Fi，固件用 Rust 重写，控制器跑一个本地网站，RC 的参与者可以通过一个小型 WebAssembly 后端和极简 API 上传自己写的灯效和小游戏。
下一步。 他对项目仍不完全满意。喜欢它的人够多，他很想多做几个送朋友甚至出售，但两次焊接都很痛苦，贴纸工序麻烦，纸本身也脆、坏了难修。他列出了一些想试的改进：换更好手焊的 LED、直接让 PCB 厂贴片、加一层透明亚克力保护纸面、用磁铁固定纸面板。他说项目先歇一歇，时机到了就做第三版。
HN 评论精华
帖子 354 分、50 条评论，几乎全是正面反馈，作者 jagiii 也在评论区回答了几个技术问题。
五重对称怎么做的。 petsfed 很想自己做一个，翻到了作者的硬件仓库，希望作者补上许可证，并想知道五重对称是怎么实现的。作者回复说已加上 MIT 许可证；做法是把前面描述的点生成过程绕自身旋转 5 次，他也试过其他对称数，5 恰好最好看，又正好方便订 PCB。之后他让 AI 加了一个功能：把一个”五分之一扇区”的外接矩形绕形状旋转，找出使面积最小的格子划分方式，因为 PCB 价格随面积增长。throwaway219450 称赞用五重对称”用满打板配额”的思路很巧。
音频处理。 hajjamixcv2012 指出，基于黄金角的叶序螺旋是做径向音频可视化的理想坐标系，因为它避免了同心圆环那种内密外疏的失真；这类作品最难的是在瞬态响应和时间平滑之间取得平衡，免得频段繁忙时 LED 变成一片乱闪的噪点。他问作者是对 FFT 每个频段做衰减滤波，还是在上游做动态增益归一化。作者坦言自己对声音响应还不完全满意：两种方法都试过，最后把”按全局能量归一化的频段能量”和”按各频段最大能量归一化”混在一起，用了一个”非常随意但好像管用”的系数；他还为每个频段保留几份衰减速度不同的电平副本，这样灯效里对瞬态敏感的部分和依赖缓慢变化的部分可以分别取用。他说自己完全不是这方面的专家，靠的是大量试错。
焊接与生产。 XRG 建议直接让 PCB 厂贴片，物料这么简单几乎不加钱，还能省大量时间、减少过热和静电损伤；scoot 提醒文章”下一步”里已经写了这一条；asdfasdfe 则觉得这块板子手焊并不难。throwaway219450 分享了一个穷玩家早早学会的技巧：给贴片元件画稍大一点的焊盘，好有地方吃锡；NeoPixel（5050 封装）的焊盘延伸到侧面，其实还算好手焊，QFN 封装也能靠在中心焊盘下打一个大过孔从背面焊。Ccecil 补充 KiCad 对部分元件提供手焊封装，而且设计时就要考虑烙铁能不能伸进去，有时”容易返修”和”必须拆掉其他元件才能返修”之间只差一个 90 度旋转；他还提到 KiCad 现在可以直接导入 DXF 和 SVG 作为板框。petsfed 说手焊一块还行，多做几块简直是折磨，他得注意饮食、少喝咖啡来减少手抖。
纸怎么贴。 asdfasdfe 和 UncleOxidant 好奇纸是怎么固定的，担心胶水渗进纸里导致透光不均。作者说他用很薄的 3D 打印格子轮廓板在桑皮纸上描形、裁剪，再粘在轮廓板底面，然后把轮廓板拧到主体上；用普通胶棒就够了，而且纸被夹在两层塑料之间，不需要大面积上胶。他承认这是设计上最需要改进的地方，太脆弱了；好处是纸够薄，从上面压住能防止光在格子之间串色。
其他。 lukeify 说这和 Voria Labs 的产品 Lumanoi 非常像，也许是趋同演化；pbronez 指出共同点在于都用 Voronoi 剖分把散布的 LED 点映射成格子，asdfasdfe 则认为只是表面相似、内部完全不同。Already__Taken 认为文章低调带过了一个很有力的模式：在嵌入式 Rust 里用 wasmi 运行时加载第三方灯效，并用”燃料”（fuel）机制来计量加载和每帧耗时，比随意设超时合理得多；rishabhaiover 也很喜欢别人可以上传 Wasm 草图来贡献图案。yeehawjared 建议刷 WLED 固件做二维映射，h-c-c 推荐用（已停产的）Fadecandy 板，说它的抖动算法能做出最顺滑的渐变。shevy-java 不喜欢”phyllotaxis”这个名字，认为叶序是叶片为了采光生长出的排列，LED 跟这些无关，名字用错了；rglullis 回敬说”没有比命名上的吹毛求疵更糟糕的自行车棚讨论”，pierrec 则指出维基百科本身就把更宽泛的图案也称为”呈现叶序”。realo 提到他买过 Evil Genius Labs 的 Fibonacci128 小灯板，jan_Sate 说这让他想起小时候看旧版 Windows Media Player 可视化效果的时光，simlevesque 说”卖给发烧友能赚几百万”。Vakaiser 称赞演示曲目选得好。