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Kindle Paperwhite を Raspberry Pi で収集したセンシングデータの表示パネルとして使う方法を紹介します．
はじめに
Kindle Paperwhite をディスプレイとして見た場合，以下のスペックとなります．
- 解像度
- 1072×1448．
FullHD には足りませんが，720p よりも画素数が多いです． - 色深度
- 4bit グレースケール．
単純な白黒では無いので，境界部分にアンチエイリアスが適用された綺麗な表示ができます． - DPI
- 300．
最近の iPhone が 326 なので，ほとんど遜色ありません．
というわけで，白黒表示させるだけであれば，性能は十分．
表示例
実際にパネルとして使ってみるとこんな感じの表示になります．
コントラストが圧倒的で，ディスプレイや白黒液晶とは段違いの視認性が得られます．それでいて，低消費電力．言うことなしです．
このような表示を行うための全体の流れは次のようになります．
- 表示したい内容を画像ファイルとして生成
- 画像ファイルを Kindle の画面に描画
以下，それぞれについて具体的な内容を説明します．
コード
まず，Kindle に表示したい内容の画像を標準出力に出力するスクリプトを用意します．この際，画像ファイルは 1072×1448 サイズでグレースケール 8bit の PNG ファイルの形式とします．
Python の PIL を使う場合，以下のようにします．
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img = PIL.Image.new('L', (1072, 1448), '#FFF') # (中略) img.save(sys.stdout, 'PNG') |
私の場合，下記のような画像を生成するコードを用意しました．スクリプト全体を記事の末尾につけてありますので参考にしてください．
次に，この画像データを定期的に Kindle に送りつけて表示するために，下記のようなスクリプトを用意します．
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#!/usr/bin/env python # -*- coding: utf-8 -*- import paramiko import subprocess import time KINDLE_IP = '192.168.2.193' UPDATE_SEC = 60 REFRESH = 60 ssh = paramiko.SSHClient() ssh.set_missing_host_key_policy(paramiko.AutoAddPolicy()) ssh.connect(KINDLE_IP, username='root', password='mario', allow_agent=False, look_for_keys=False) ssh.exec_command('initctl stop powerd') ssh.exec_command('initctl stop framework') i = 0 i = 0 while True: ssh_stdin = ssh.exec_command( 'cat - > draw.png && eips %s -g draw.png' % ( '-f' if (i % REFRESH) == 0 else '' ), )[0] proc = subprocess.Popen(['python' , 'create_image.py'], stdout=subprocess.PIPE) ssh_stdin.write(proc.communicate()[0]) ssh_stdin.close() ssh_stdin = None time.sleep(UPDATE_SEC) i += 1 |
KINDLE_IP および ['python' , 'create_image.py'] は環境に合わせて書き換えてください．
実行すると，Kindle に SSH ログインした上でホスト側から流し込んだ画像データを draw.png という名前で保存し，そのファイルを eips コマンドで表示します．なお，最初に powerd および framework を停止しています．
eips, powerd, framework については『Kindle Paperwhite のパネル化』で紹介しています．
あとは，ホスト側にて cron + setlock の組み合わせでこのコマンドが自動実行されるようにすれば，ディスプレイの完成です．
画像生成コード例
最後に，私がセンシングデータの描画のために使っている画像生成コードを紹介します．
フォントを使い分けるため PIL で地道に描画しているのコードはちょっと長めですが，やっていることは以下の内容です．
- InfluxDB の REST API を使って，センシングデータを取得．
- レイアウトを意識しながら画像として描画 (大半がこの部分のコード)
- 生成した画像を PNG 形式で標準出力に出力
なお，フォントの使い分けしないのであれば，イラストソフトで SVG を作っておき，数字だけ文字列置換してから SVG から PNG に変換するのが手軽だと思います．
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#!/usr/bin/env python # -*- coding: utf-8 -*- import sys import datetime import requests import numpy as np import PIL.Image import PIL.ImageDraw import PIL.ImageFont import functools CALENDAR_ICON_PATH = '../img/calendar.png' POWER_ICON_PATH = '../img/power.png' FONT_PATH = '/usr/share/fonts/opentype/' FONT_MAP = { 'SHINGO_REGULAR' : 'ShinGoPro/A-OTF-ShinGoPro-Regular.otf', 'SHINGO_MEDIUM' : 'ShinGoPro/A-OTF-ShinGoPro-Medium.otf', 'SHINGO_BOLD' : 'ShinGoPro/A-OTF-ShinGoPro-Bold.otf', 'FUTURA_COND_BOLD': 'Futura/FuturaStd-CondensedBold.otf', 'FUTURA_COND' : 'Futura/FuturaStd-Condensed.otf', 'FUTURA_MEDIUM' : 'Futura/FuturaStd-Medium.otf', 'FUTURA_BOLD' : 'Futura/FuturaStd-Bold.otf', } FACE_MAP = { 'date_large' : { 'type': 'FUTURA_COND_BOLD', 'size': 120, }, 'wday_large' : { 'type': 'SHINGO_BOLD', 'size': 100, }, 'power_large' : { 'type': 'FUTURA_COND_BOLD', 'size': 200, }, 'power_detail_label': { 'type': 'FUTURA_MEDIUM', 'size': 50, }, 'power_detail_value': { 'type': 'FUTURA_MEDIUM', 'size': 70, }, 'temp_large' : { 'type': 'FUTURA_COND_BOLD', 'size': 210, }, 'humi_large' : { 'type': 'FUTURA_COND_BOLD', 'size': 210, }, 'unit_large' : { 'type': 'FUTURA_MEDIUM', 'size': 40, }, 'place' : { 'type': 'SHINGO_MEDIUM', 'size': 40, }, 'temp' : { 'type': 'FUTURA_COND_BOLD', 'size': 170, }, 'humi' : { 'type': 'FUTURA_COND_BOLD', 'size': 170, }, 'co2' : { 'type': 'FUTURA_COND_BOLD', 'size': 80, }, 'unit' : { 'type': 'SHINGO_REGULAR', 'size': 40, }, 'time' : { 'type': 'SHINGO_REGULAR', 'size': 20, }, } UNIT_MAP = { 'power' : u'W', 'temp' : u'℃', 'humi' : u'％', 'co2' : u'ppm', } PANEL = { 'width' : 1072, 'height' : 1448, } MARGIN = { 'panel' : [30,30], } def get_font(face): font = PIL.ImageFont.truetype( FONT_PATH + FONT_MAP[FACE_MAP[face]['type']], FACE_MAP[face]['size'] ) return font def draw_text(img, text, pos, face, align=True, color='#000'): draw = PIL.ImageDraw.Draw(img) draw.font = get_font(face) next_pos_y = pos[1] + draw.font.getsize(text)[1] if align: # 右寄せ None else: # 左寄せ pos = (pos[0]-draw.font.getsize(text)[0], pos[1]) draw.text(pos, text, color) return next_pos_y ###################################################################### class SenseLargeHeaderPanel: def __init__(self, image, offset, width): self.image = image self.offset = np.array(offset) self.width = width self.power_icon = PIL.Image.open(POWER_ICON_PATH, 'r') def __get_temp_box_size(self): return get_font('temp_large').getsize('44.4') def __get_temp_unit_box_size(self): return get_font('unit_large').getsize(UNIT_MAP['temp']) def __get_humi_box_size(self): return get_font('humi_large').getsize('44.4') def __get_humi_unit_box_size(self): return get_font('unit_large').getsize(UNIT_MAP['humi']) def __get_power_box_size(self, value): # PIM が baseline を取得できないっぽいので，「,」ではなく「.」を使う return get_font('power_large').getsize(self.__get_power_str(value).replace(',', '.')) def __get_power_unit_box_size(self): size = get_font('unit_large').getsize(UNIT_MAP['power']) return (int(size[0] * 1.2), size[1]) def __get_power_max_label_box_size(self): return get_font('power_detail_label').getsize('max') def __get_power_min_label_box_size(self): return get_font('power_detail_label').getsize('min') def __get_power_detail_value_box_size(self): return get_font('power_detail_value').getsize(self.__get_power_str(2444).replace(',', '.')) def __get_power_str(self, value): return '{:,}'.format(value) def offset_map(self, data): box_size = { 'temp' : self.__get_temp_box_size(), 'temp_unit' : self.__get_temp_unit_box_size(), 'humi' : self.__get_humi_box_size(), 'humi_unit' : self.__get_humi_unit_box_size(), 'power' : self.__get_power_box_size(data['power']['mean']), 'power_unit' : self.__get_power_unit_box_size(), 'power_max_label' : self.__get_power_max_label_box_size(), 'power_min_label' : self.__get_power_min_label_box_size(), 'power_detail_value': self.__get_power_detail_value_box_size(), } offset_map = { 'power_icon_left': self.offset, 'power_max_value_right': self.offset + np.array([ self.width, 0 ]), 'power_min_value_right': self.offset + np.array([ self.width, box_size['power_detail_value'][1] + 45 ]), } offset_map['power_max_label_left'] = \ offset_map['power_max_value_right'] + np.array([ - box_size['power_detail_value'][0] - box_size['power_max_label'][0] - 20, box_size['power_detail_value'][1] - box_size['power_max_label'][1] ]); offset_map['power_min_label_left'] = \ offset_map['power_min_value_right'] + np.array([ - box_size['power_detail_value'][0] - box_size['power_max_label'][0] - 20, box_size['power_detail_value'][1] - box_size['power_min_label'][1] ]); offset_map['power_unit_right'] = \ np.array([ offset_map['power_max_label_left'][0] - 50, offset_map['power_max_value_right'][1] + box_size['power'][1] - box_size['power_unit'][1] ]); offset_map['power_right'] = \ np.array([ offset_map['power_unit_right'][0] - box_size['power_unit'][1] - 10, offset_map['power_max_value_right'][1] ]); return offset_map def draw(self, data): offset_map = self.offset_map(data) next_draw_y_list = [] ############################################################ # 電力 img.paste(self.power_icon, tuple(offset_map['power_icon_left'])) next_draw_y_list.append(draw_text( self.image, 'max', offset_map['power_max_label_left'], 'power_detail_label' )) next_draw_y_list.append(draw_text( self.image, 'min', offset_map['power_min_label_left'], 'power_detail_label' )) next_draw_y_list.append(draw_text( self.image, self.__get_power_str(data['power']['max']), offset_map['power_max_value_right'], 'power_detail_value', False )) next_draw_y_list.append(draw_text( self.image, self.__get_power_str(data['power']['min']), offset_map['power_min_value_right'], 'power_detail_value', False )) next_draw_y_list.append(draw_text( self.image, UNIT_MAP['power'], offset_map['power_unit_right'], 'unit_large', False )) next_draw_y_list.append(draw_text( self.image, self.__get_power_str(data['power']['last']), offset_map['power_right'], 'power_large', False )) return int(max(next_draw_y_list)) + 20 ###################################################################### class SenseLargeFooterPanel: def __init__(self, image, offset, width): self.image = image self.offset = np.array(offset) self.width = width self.calendar_icon = PIL.Image.open(CALENDAR_ICON_PATH, 'r') def __get_date_box_size(self, value): return get_font('date_large').getsize('12331') def __get_wday_box_size(self): return get_font('wday_large').getsize(u'(金)') def offset_map(self, data): box_size = { 'date' : self.__get_date_box_size(data['date']), 'wday' : self.__get_wday_box_size(), } return { 'calendar_icon_left': self.offset + np.array([ 0, 0 ]), 'date_right': self.offset + np.array([self.width - box_size['wday'][0], 0]), 'wday_right': self.offset + np.array([self.width, box_size['date'][1] - box_size['wday'][1]]), } def draw(self, data): data['date_str'] = '{0:%-m/%-d}'.format(data['date']) data['wday_str'] = u'(%s)' % ([u'月',u'火',u'水',u'木',u'金',u'土',u'日'][data['date'].weekday()]) offset_map = self.offset_map(data) next_draw_y_list = [] ############################################################ # 日付 # img.paste(self.calendar_icon, tuple(offset_map['calendar_icon_left'])) next_draw_y_list.append(draw_text( self.image, data['date_str'], offset_map['date_right'], 'date_large', False, '#666' )) next_draw_y_list.append(draw_text( self.image, data['wday_str'], offset_map['wday_right'], 'wday_large', False, '#666' )) return int(max(next_draw_y_list)) ###################################################################### class SenseDetailPanel: def __init__(self, image, offset, width): self.image = image self.offset = np.array(offset) self.width = width def __get_place_box_size(self): font = get_font('place') max_size = np.array([0, 0]) for label in PLACE_LIST: size = np.array(font.getsize(label)) max_size = np.maximum(max_size, size) return max_size + np.array([ font.getsize(u' ')[0], 0 ]) def __get_temp_box_size(self): return get_font('temp').getsize('44.4') def __get_temp_unit_box_size(self): size = get_font('unit').getsize(UNIT_MAP['temp']) return (int(size[0] * 1.2), size[1]) def __get_humi_box_size(self): return get_font('humi').getsize('44.4') def __get_humi_unit_box_size(self): size = get_font('unit').getsize(UNIT_MAP['humi']) return (int(size[0] * 1.2), size[1]) def __get_co2_box_size(self): return ( get_font('co2').getsize('4,444')[0], get_font('co2').getsize('4')[1], ) def __get_co2_unit_box_size(self): # PIM が baseline を取得できないっぽいので，descent が無い「m」を使う return get_font('unit').getsize('m' * len(UNIT_MAP['co2'])) def offset_map(self): box_size = { 'place' : self.__get_place_box_size(), 'temp' : self.__get_temp_box_size(), 'temp_unit' : self.__get_temp_unit_box_size(), 'humi' : self.__get_humi_box_size(), 'humi_unit' : self.__get_humi_unit_box_size(), 'co2' : self.__get_co2_box_size(), 'co2_unit' : self.__get_co2_unit_box_size(), } col_gap = (self.width + box_size['place'][0] - \ functools.reduce((lambda x, y: x + y), map(lambda x: x[0], box_size.values()))) / 2 max_height = max(map(lambda x: x[1], box_size.values())) offset_map = { 'place-left': (0, 0), 'temp-right': (box_size['temp'][0], box_size['place'][1]*1.2), } offset_map['temp_unit-right'] \ = np.array([offset_map['temp-right'][0], offset_map['temp-right'][1]]) + \ np.array([box_size['temp_unit'][0], max_height - box_size['temp_unit'][1]]) offset_map['humi-right'] \ = np.array([offset_map['temp_unit-right'][0], offset_map['temp-right'][1]]) + \ np.array([col_gap + box_size['humi'][0], max_height - box_size['humi'][1]]) offset_map['humi_unit-right'] \ = np.array([offset_map['humi-right'][0], offset_map['temp-right'][1]]) + \ np.array([box_size['humi_unit'][0], max_height - box_size['humi_unit'][1]]) offset_map['co2-right'] \ = np.array([offset_map['humi_unit-right'][0], offset_map['temp-right'][1]]) + \ np.array([col_gap + box_size['co2'][0], max_height - box_size['co2'][1]]) offset_map['co2_unit-right'] \ = np.array([offset_map['co2-right'][0], offset_map['temp-right'][1]]) + \ np.array([box_size['co2_unit'][0], max_height - box_size['co2_unit'][1]]) for key in offset_map.keys(): offset_map[key] += self.offset offset_map['line_height'] = box_size['place'][1] + max_height * 1.40 return offset_map def draw(self, data_list): offset_map = self.offset_map() next_draw_y_list = [] i = 0 for data in data_list: line_offset = np.array([ 0, (offset_map['line_height'] * i) ]) next_draw_y_list.append(draw_text( self.image, data['place'], offset_map['place-left'] + line_offset, 'place' )) next_draw_y_list.append(draw_text( self.image, '%.1f' % (data['temp']), offset_map['temp-right'] + line_offset, 'temp', False )) next_draw_y_list.append(draw_text( self.image, UNIT_MAP['temp'], offset_map['temp_unit-right'] + line_offset, 'unit', False )) next_draw_y_list.append(draw_text( self.image, '%.1f' % (data['humi']), offset_map['humi-right'] + line_offset, 'humi', False )) next_draw_y_list.append(draw_text( self.image, UNIT_MAP['humi'], offset_map['humi_unit-right'] + line_offset, 'unit', False )) next_draw_y_list.append(draw_text( self.image, '{:,}'.format(data['co2']), offset_map['co2-right'] + line_offset, 'co2', False )) next_draw_y_list.append(draw_text( self.image, UNIT_MAP['co2'], offset_map['co2_unit-right'] + line_offset, 'unit', False )) i += 1 return int(max(next_draw_y_list)) + 40 ###################################################################### class UpdateTimePanel: def __init__(self, image, offset, width): self.image = image self.offset = np.array(offset) self.width = width def __get_time_box_size(self): return get_font('time').getsize( u'{0:%Y-%m-%d %H:%M} 更新'.format(datetime.datetime.now()) ) def offset_map(self, data): box_size = { 'time' : self.__get_time_box_size(), } max_height = max(map(lambda x: x[1], box_size.values())) return { 'time_right': self.offset + np.array([ self.width, -20 ]), } def draw(self, data): offset_map = self.offset_map(data) next_draw_y_list = [] next_draw_y_list.append(draw_text( self.image, u'{0:%Y-%m-%d %H:%M} 更新'.format(data['date']), offset_map['time_right'], 'time', False )) return int(max(next_draw_y_list)) + 40 ###################################################################### PLACE_LIST = [u'リビング', u'和室', u'家事室', u'書斎'] HOST_MAP = { u'リビング': 'rasp-meter-1', u'和室' : 'rasp-meter-2', u'家事室' : 'rasp-meter-4', u'書斎' : 'rasp-meter-3', u'電力' : 'rasp-meter-5', } # InfluxDB にアクセスしてセンサーデータを取得 def get_sensor_value(value, hostname): response = requests.get( 'http://localhost:8086/query', params={ 'db': 'sensor', 'q': ( 'SELECT %s FROM "sensor" WHERE "hostname" = \'%s\' AND time > now() - 1h ' + \ 'ORDER by time desc LIMIT 1' ) % (value, hostname) } ) columns = response.json()['results'][0]['series'][0]['columns'] values = response.json()['results'][0]['series'][0]['values'][0] data = {} for i, key in enumerate(columns): data[key] = values[i] return data def get_sensor_data_map(): data = [] for place in PLACE_LIST: value = get_sensor_value('*', HOST_MAP[place]) value['place'] = place data.append(value) return data def get_power_data_map(): return { 'last': get_sensor_value('last(power)', HOST_MAP[u'電力'])['last'], 'mean': get_sensor_value('mean(power)', HOST_MAP[u'電力'])['mean'], 'max': get_sensor_value('max(power)', HOST_MAP[u'電力'])['max'], 'min': get_sensor_value('min(power)', HOST_MAP[u'電力'])['min'], } ###################################################################### sense_data = get_sensor_data_map() img = PIL.Image.new('L', (PANEL['width'], PANEL['height']), '#FFF') next_draw_y = 0 sense_header_panel = SenseLargeHeaderPanel( img, np.array(MARGIN['panel']) + np.array([0, next_draw_y]), PANEL['width'] - MARGIN['panel'][0]*2 ) next_draw_y = sense_header_panel.draw({ 'power': get_power_data_map(), }) sense_detail_panel = SenseDetailPanel( img, np.array(MARGIN['panel']) + np.array([0, next_draw_y]), PANEL['width'] - MARGIN['panel'][0]*2 ) next_draw_y = sense_detail_panel.draw(sense_data) + 60 sense_footer_panel = SenseLargeFooterPanel( img, np.array(MARGIN['panel']) + np.array([0, next_draw_y]), PANEL['width'] - MARGIN['panel'][0]*2 ) next_draw_y = sense_footer_panel.draw({ 'date': datetime.datetime.now(), }) update_time_panel = UpdateTimePanel( img, np.array(MARGIN['panel']) + np.array([0, next_draw_y]), PANEL['width'] - MARGIN['panel'][0]*2 ) next_draw_y = update_time_panel.draw({'date': datetime.datetime.now()}) img.save(sys.stdout, 'PNG') |
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