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pixel based animation to CPP

create, convert and copy paste

Creating Pixel based animations for embedded systems like Arduino or ESP32 is unfortunately far away from beeing comfortable. We need to refer to some oldschool best practice to make the design process manageable and fun. The magic word is spritesheet 🙂 – First off – the creation comes first in a program of your choice – preferable a tool considered for pixel art – because they often come with the option to export finished spritesheets from animations. Aseprite is some kind of instance in this matter.

Creating some pixel based frames is the first step – pretty clear.
exporting the animation as finished spritesheet in 6×16 x16 horizontal

The image data then needs to be converted to a readable C++ Array for the popular display software.

Screenshot of LCD Image Converter

Adafruit Neopixel as one of the most popular software libs uses 16bit color encoding – from top left to bottom right. The Color Scheme R5G6B5 seems to work in the most cases – depening on the LED device you are using.

encoding options in LCD Image Converter need to be set up properly – otherwise Glitchy 🙂
// 96x16 pixel image - make sure, you deal with the right dimensions of your gfx - otherwise again - glitch ;)
// the PROGMEM tag sends this data to the memory of your chip to not dump your operating space
static const uint16_t FACES_MAP[] PROGMEM = {
0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5b7c, 0x5e7c, 0x5b7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5b7c, 0x5e7c, 0x5b7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 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};

As an outcome, you recieve a quiet complex array – you can simply copy and paste to you project – you won’t need to touch this very often later on.

This is a minimal version of a code running a ESP32 with a 16×16 RGB Matrix.

#include <Arduino.h>
#include <FastLED.h> // FastLED by Daniel Garcia
#include <Adafruit_NeoMatrix.h>
#include <trx_btn.h>

#define WHITE 0xffff
#define BLACK 0x0000
  
uint16_t BUFFER_BRUSH[256]; // our 16x16 pixel brush

// 96x16 pixel image - make sure, you deal with the right dimensions of your gfx - otherwise again - glitch ;)
// the PROGMEM tag sends this data to the memory of your chip to not dump your operating space
static const uint16_t FACES_MAP[] PROGMEM = {
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0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x0000, 0x0000, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5b7c, 0x5b7c, 0x5b7c, 0x5e7c, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x5e7c, 0x5b7c, 0x5b7c, 0x5e7c, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x5e7c, 0x5b7c, 0x5b7c, 0x5e7c, 0xa986, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0xa986, 0x5e7c, 0x5b7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0xa986, 0xa986, 0xa986, 0xa986, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5b7c, 0x5b7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x0000, 0x0000, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5b7c, 0x5b7c, 0x5b7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5b7c, 0x5b7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x0000, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5b7c, 0x5b7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0xa986, 0xa986, 0xa986, 0xa986, 0xa986, 0xa986, 0xa986, 0xa986, 0xa986, 0xa986, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5b7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0xffff, 0xffff, 0xffff, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5b7c, 0x5b7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5b7c, 0x5b7c, 0x5b7c, 0x5b7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5b7c, 0x5b7c, 0x5b7c, 0x5b7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5b7c, 0x5b7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c, 0x5e7c
};
 
 
int animtick = 0; // animation timeline ticker
int cframe = 0; // current frame of animation

int text_scroll = 0; // text scrolling pointer
int mode = 0; // mainmode
  
#define w 16
#define h 16
  
#define PIN 13
  
Adafruit_NeoMatrix matrix = Adafruit_NeoMatrix(w, h, PIN,
  NEO_MATRIX_TOP     + NEO_MATRIX_LEFT +
  NEO_MATRIX_COLUMNS + NEO_MATRIX_ZIGZAG,
  NEO_GRB            + NEO_KHZ800);


// BUTTON SETUP

aBTN btn1(5,false); // init button 1 on digipin 2
aBTN btn2(18,false);  // init button 2 on digipin 4

aBTN btn3(21,false); // init button 1 on digipin 2
aBTN btn4(19,false);  // init button 2 on digipin 4

// update a buffer brush --------------------

void updateBufferBrush(int _i, int _l){
  int i = 0;
  for(int y=0;y<16;y++){
    for(int x=0;x<16;x++){     
     BUFFER_BRUSH[i] = FACES_MAP[_i + x + y*96]; 
     i++;
  }}
}

  
void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
     delay(100);
  
     matrix.begin();
     matrix.setBrightness(22);
     matrix.clear();

}
 
 
void drawImage(){
 
  float xpos = 0;
  float ypos = 0;//sin(millis()*.003)*66+160;

  // make the image wiggle a bit
  xpos += sin(millis()*.00163)*2;
  ypos += sin(millis()*.0099)*2;

  matrix.drawRGBBitmap(0,ypos,BUFFER_BRUSH,16,16);
 
}
  
  
// -------------------------------------------------
  
void loop() {

// ---- operate all buttons in parallel
// -------------------------------
    btn1.operateBUTTON();
    btn2.operateBUTTON();
    btn3.operateBUTTON();
    btn4.operateBUTTON();
   
  if(mode==0){

  animtick++;
  if(animtick > 44){

    animtick = 0;
    cframe = int(random(6));
    updateBufferBrush(cframe*16, 256);
  }

  // fill screen with basic color ----------
  matrix.fillScreen(0x5e7c);
  drawImage();
  }else if (mode==1){

      matrix.fillScreen(WHITE);
      matrix.setCursor(text_scroll,4);
      matrix.setTextColor(BLACK);
      matrix.setTextWrap(false);
      matrix.print("Why run all the time?");

      text_scroll--;
      if(text_scroll<-140){
        text_scroll = 16;
      }

  }
 
  matrix.show();
  delay(11);
}


two row example

//64x32 pixel image - make sure, you deal with the right dimensions of your gfx - otherwise again - glitch ;)
static const uint16_t FACES_MAP[] PROGMEM = {
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};

a raw implementation to shuffle an char* array


// define the size of the array
const int ARRAY_SIZE = 10;

// the array to be copied and shuffled
char* array[ARRAY_SIZE] = {
  "apple",
  "banana",
  "cherry",
  "date",
  "elderberry",
  "fig",
  "grape",
  "honeydew",
  "ilama",
  "jackfruit"
};


// create a copy of the array
  char* copy[ARRAY_SIZE];
  for (int i = 0; i < ARRAY_SIZE; i++) {
    copy[i] = array[i];
  }

  // shuffle the copy of the array
  randomSeed(analogRead(0)); // seed the random number generator
  for (int i = 0; i < ARRAY_SIZE; i++) {
    int j = random(ARRAY_SIZE);
    char* tmp = copy[i];
    copy[i] = copy[j];
    copy[j] = tmp;
  }

/*
Note that this implementation of the shuffle algorithm is not as efficient as the one using the stdlib.h header file, because it does not use the shuffle() function, which is a optimized implementation of the Fisher-Yates shuffle algorithm. However, it should work fine for small arrays.

As in the previous example, this program uses C-style strings (i.e., arrays of char) to represent the fruit names. You could also use the String class, which is available in Arduino, if you prefer to work with string objects instead of char arrays.
*/
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