Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Pojdite za kulisami namestitve interaktivne razstave LED Art

Berlinski umetnik Simonne Jones - človek, ki uteleša združitev umetnosti, znanosti in tehnologije - me je prosil, da za svojo instalacijo izdelam interaktivni sistem razsvetljave.Skrivnosti vesolja (SOTU) je bila mešana medijska umetniška instalacija in glasbena predstava, ki jo je Simonne zasnovala med rezidenco njenega umetnika v Platoon Kunsthalle v Berlinu v Nemčiji.

Simonova vizija je bila ustvariti popolnoma poglobljeno izkušnjo, ki bi gledalce spodbudila, da raziščejo svojo radovednost o obstoju v znanstvenem kontekstu. Zasnovala je novo kombinacijo slik mešanih medijev, ki so raziskovale pojme v fiziki in kozmologiji (Simonne Jones), sistem za zaznavanje gibanja, brezžično krmiljen LED sistem osvetlitve (ArbitraryY… AKA me) in prilagojene vizualne podobe + izvedba VJ (Jem the Misfit) rezultat je bila resnično edinstvena predstava.

Prej sem 15 let preživel kot programski in sistemski inženir pri podjetju Boeing, razvijal programske in informacijske rešitve ter, čeprav nihče ni iskal, očaral proces sistemskega inženiringa. Koncepti delovanja, zahteve, simulacija, testiranje, oblikovanje, moj! Sistemsko razmišljanje me sili, kot da imam žepke, ki so preplavili Chick-O-Sticks.

SOTU je bila vrsta projekta, ki ga nikoli nisem imel priložnost, da bi bil del svoje kariere pri gradnji velikih stvari. Ta projekt bi zadovoljil mojo željo po izdelavi sistema od začetka do konca. Bilo je čarobno, kot sem mislil, da bo.

Vod Kunsthalle, Berlin, Nemčija.

(L) Simonne Jones in (R) Jemma Woolmore aka Jem Misfit nastopata v Platoon Kunsthalle

Kaj je storil SOTU?

Preprosto povedano, SOTU je bila serija interaktivnih, nadzorovanih, zaznavnih gibov LED osvetljenih slik. Sistem SOTU bi ob sprožitvi ustvaril osvetljevalno izkušnjo za opazovalca, ki je pohvalil predmet slike. Kako so delovali?

Prvič, med razstavo je bilo ljudem dovoljeno prečkati oder in sodelovati z umetniškim delom. Ko so vstopili v »aktivacijsko cono« (AZ, območje, ki ga je mogoče konfigurirati pred barvanjem), bi njegove LED-lučke osvetlile in tekle skozi programirano osvetlitev, dokler ne zapustijo tega območja. Če opazovalec stopi v (konfigurirano) »opozorilno območje« (WZ), bodo luči nenavadno utripale rdeče (aplikacija Cool Python), dokler ne zapustijo tega območja. To je umetniško delo, ki lahko opazovalcem pove, da se "odmaknejo od slike". (Mona Lisa potrebuje varnostni sistem, kot je ta.)

Način razstavljanja Način delovanja (ConOps)

Med nastopom je Simonne igrala svojo glasbo in brez težav uporabila slike kot orodje za uspešnost. Osvetlitev je aktivirala s plesom pred njimi in jih sprožila z arzenalom glasbil.

Način delovanja ConOps

Pregled sistema SOTU

V tem članku bom orisal strojno opremo in z njo povezane funkcije. Dotaknil bom se tudi programskih podsistemov, ki so bili bistveni za nadzor nad slikami z glasbili. Natančen opis sistema (ne pozabite, da sem bil na Boeingu programski inženir že več kot minuto, zato vas opozarjajo mrzli dokumenti) lahko najdete v opisu sistema SOTU.

Spodaj je prikazan diagram in opis vsake komponente. V središču SOTU je Raspberry Pi + Arduino mashup. Računalniška moč Raspberry Pi in operacijski sistem Raspbian Linux skupaj z zmogljivostmi za obdelavo podatkov v realnem času podjetja Arduino ustvarjajo majhen, poceni in mogočen računalniški duo, ki je bil idealen za to aplikacijo.

SOTU enota - Raspberry Pi Model B, Adafruit Pi Plate, Arduino Uno R3, Edimax USB 802.11n / g / b WiFi Dongle, 4GB SDHC kartica Razred 4, 10K potenciometer, Sparkfun Arduino Protoplate, Maxbotix LV-EZ1 senzor, Sparkfun 16 × 2 LCD zaslon, analogni RGB LED trakovi (30 LED / na trak), 12V 2A napajalnik (Arduino, LCD, senzor območja in LED napajanje), 5V 2A napajalnik (Raspberry Pi, WiFi dongle power)

Funkcije strojne in sistemske opreme

Raspberry Pi

Raspberry Pi je prevzel večino obdelovalne teže:

  • Komunikacijski strežnik - strežnik Open Sound Control (OSC), obdelal vsa dohodna sporočila OSC.
  • Spletni strežnik - Apache httpd. Za spletne nadzorne lučke
  • Oddaljeni dostop - SSH in VNC. SSH za oddaljeno razvoj programske opreme na Raspberry Pi in VNC za razvoj v Arduino IDE.
  • Brezžična povezljivost - Povezovanje z brezžičnim omrežjem SOTU
  • LED Control - Programska modulacija (PWM) za LED zatemnitev

Upoštevajte, da je bila vsaka Raspberry Pi enota povezana z zasebnim brezžičnim omrežjem, imenovanim "[PLTN]".

LED Driver Board

Naredil sem dva neodvisna vezja tranzistorjev in uporov, ki sta bila razporejena na Adafruit Pi-Plate, da bi poganjala LED. Ta plošča je bila nato priključena na Raspberry Pi I / O ploščo in je bila povezovalna točka za LED trakove. Vsaka slika je bila obložena z dvema neodvisno nadzorovanima trakoma.

LED vozniška plošča, izdelana iz Adafruit PiPlate.

Arduino in Protoshield

Arduino in protoshield sta bila odgovorna za naslednje:

  • Merjenje razdalje in merjenje razdalje - Izmerjena razdalja opazovalca
  • 12V in 5V razdelitev moči - napaja Arduino, Raspberry Pi, LED, LCD zaslon in senzor dometa
  • LCD zaslon - Prikazano ime slike

Arduino Uno in Protoplat SparkFun

Senzor dometa in LCD zaslon

V vsako platno razrežemo luknje, da lahko pritrdimo senzor razdalje (center slikanja) in LCD zaslon (spodaj desno). Senzor dometa je bil uporabljen za določitev oddaljenosti opazovalca od slike, ki je bila nazadnje uporabljena za aktiviranje LED. Na zaslonu LCD je prikazano ime slike.

(R) Senzor dometa in zaslon LCD povezan z Arduino Uno. (L) SOTU enota pritrjena na sliko.

Big Bang: rojstvo vesolja s Simonne Jones. Škiljenje ... senzor za območje je nameščen mrtvo središče

Proizvodnja

Trajalo je skoraj dva meseca od nabave, montaže in testiranja, da bi pripravili vseh šest enot. Moral sem kupiti in prejeti vse dele, spajati kot nor, namestiti operacijske sisteme in programsko opremo SOTU, funkcionalni test em in končno etiketno polje.

Takrat je moj dom postal laboratorij za elektroniko

SOTU enota pripravljena za montažo

Simonne in jaz združujeta skupino v Umetniškem laboratoriju pri vodu Kunsthalle

Programska oprema

SOTU je kompleksen programski sistem, sestavljen iz odprtokodnih modulov, programske opreme drugih proizvajalcev, programov po meri Arduino, algoritmov za obdelavo podatkov senzorjev razpona, kontrolnih programov po meri programiranih LED osvetlitev in knjižnic učinkov, komunikacijskega sloja, uporabniških vmesnikov, spremljanja stanja sistema, skript za vzdrževanje , Orodja OSS / COTS, orodja za testiranje in spletne kontrole. Dihajte. Programiral sem ves kodo po meri v Python in PHP.

SOTU arhitektura programske opreme in diagram pretoka podatkov

Slikanje s pomočjo glasbenih inštrumentov

Kritična sistemska funkcija je bila, da Simonnu omogoči mehanizem za osvetlitev slik s svojimi glasbili, in sicer s svojo MIDI tipkovnico in bobnom. Pritisnite tipko ali udarite boben in luči se vključijo. Zgradil sem več plasti abstrakcije, da bi mi olajšal programiranje funkcij razsvetljave in aktiviranje luči iz oddaljenih virov.

RGB LED zatemnitev (PWM)

Manipuliranje z RGB LED, priključenimi na Raspberry Pi, zahteva modulacijo širine impulzov (PWM). Model B ima samo en GPIO, ki je sposoben za strojno PWM. Ta omejitev je od mene zahtevala uporabo programske opreme PWM (strojna emulacija PWM). Ko sem zgradil SOTU, so bile najboljše knjižnice, ki so bile na voljo, RPi.GPIO v0.5.2a (Python paket, zelo zastarela različica zdaj) in pi-blaster. Jedro Raspbian Wheezy ni namenjeno za aplikacije v realnem času; tresenje je verjetno pri uporabi programske opreme PWM. pi-blaster je bil veliko manj nervozen kot ta različica RPi.GPIO.

pi-blaster vam omogoča regulacijo izhodne moči na danem GPIO pinu (tj. nadzorujte svetlost) tako, da preprosto zapišete decimalno vrednost v datoteko na datotečnem sistemu OS:

echo "2 = 0.2"> / dev / pi-blaster

To bi prilagodilo LED na 20% svetlosti.

Programska LED-kontrola s Pythonom

Naprej sem uporabil pi-blaster za izdelavo plasti za abstrakcijo s kontrolniki LED v Pythonu. Zgradil sem vrsto razredov, ki so mi omogočili programsko:

  • Nastavite katerokoli (RGB) barvo na katerikoli LED trak na sliki
  • Aktivirajte učinke na katerikoli trak LED na sliki:
    • bledi - zbledi med barvami
    • rotate - vrtenje skozi paleto barv
    • pulse - preklapljanje med barvami
    • flashFade - Nastavite barvo in jo zbrišite

Z uporabo teh funkcij sem ustvaril lastne sheme predvajanja osvetlitve, ki so spremljale vsako sliko s simulacijo fizikalnih načel, povezanih s temo slikarstva. Oglejte si predstavitev videoposnetka Big Bang: Rojstvo vesolja predvajalni skript, ki teče na mojem prototipu SOTU.

Prototip SOTU. Zgradil sem 1m x 1m platneni okvir, da bi zagotovil pravilno merjenje dolžine žice.

Raspberry Pi Control z OSC

Naslednja plast v SOTU je omogočila daljinski nadzor. Vnesite Open Sound Control. OSC je komunikacijski protokol, ki glasbenim instrumentom, digitalnim delovnim postajam (DAW), računalnikom in drugim multimedijskim orodjem omogoča medsebojno komunikacijo v omrežju. Protokol OSC uporablja preprost mehanizem odjemalskega strežnika; “odjemalec OSC” pošlje “OSC sporočila” na “strežnik OSC”, ki jih sprejema in obdeluje. Običajna obdelava vključuje sprožitev sistemske funkcije na podlagi prejetega posebnega sporočila (znanega kot »povratni klic«). Skupnost OSS je zopet imela moje hrbte… za uporabo je na voljo velika knjižnica, imenovana pyOSC.

S pomočjo pyOSC povratnega mehanizma sem ustvaril naslove OSC, ki so bili preslikani na nadzorne funkcije LED za Python (učinki, nastavljena barva itd.). Zdaj lahko vse funkcije LED na sliki izvedem tako, da preprosto pošljem OSC sporočila od vsakega odjemalca OSC (glejte SDD za podrobnosti o drugih strankah), kot je ta:

/ osc / led r1 1 trdna / osc / led b2 0,3 trdna

S tem se LED trak 1 do 100% osvetli rdeče in od 2 do 30% svetlobe modre barve.

mehanizem povratnega klica pyOSC je imel fleksibilnost, podobno taffyju. Uporabljal sem ga za številne druge stvari, kot so manipuliranje in spremljanje kritičnih storitev Linuxa (httpd, ssh, rangeSensor, itd.), Spremljanje zdravja sistemov (status storitve, itd. Z uporabo obdelave) in njihovo zaustavitev na daljavo (ko je pravilen ključ za avtorizacijo seveda).

Integracija uspešnosti

Simonne uporablja Ableton Live kot njen DAW skupaj z arzenalom MIDI kontrolerjev in instrumentov med nastopom v živo. Ableton Live uporablja MIDI in OSC za interno komunikacijo. Na primer, ko pritisnete tipko na priključenem zunanjem krmilniku, Ableton sprejme sporočilo o dogodku MIDI in ga uporabi za sprožitev dogodka, ki je konfiguriran v Abletonu (npr. Vzorec glasbe ali za predvajanje beležke iz sintetiziranega instrumenta). Ok, zdaj imamo dostop do sporočil, povezanih z njenimi pritiski na tipkovnici. Kaj pa udarni boben? Morali smo spremeniti obrnjen njen boben v MIDI napravo. Na boben smo priključili senzor tlaka in ga priključili na drugo MIDI krmilno napravo, ki je bila priključena na njen prenosni računalnik. Z vsakim udarcem bobna smo nato prejeli MIDI sporočila za vklop / izklop.

Simonnejev bobnar (Mathias Brendel) osvetli »Smrt vesolja« z vsakim udarcem bas bobna

Podjetje Ableton izpostavlja svoje notranje komunikacije MIDI in OSC. Zdaj sem imel dostop do vseh sporočil o dogodkih MIDI, ki so prihajali iz njene tipkovnice in bobna. Ableton Live je BizNiz.

Zadnji korak je bil, da vzamemo ta sporočila iz Abletona in jih usmerimo na različne slike, da jih osvetlijo.

Sporočilo Hungry Orodja za tretje osebe

Zadnja integracija me je zahtevala, da sem ta sporočila vzela iz Abletona, jih prevedla v SOTU sistemska sporočila OSC in jih usmerila na slike. Ni potrebe, da odkrivate kolo tukaj. OSCulator je neverjetno, cenovno ugodno MIDI / OSC usmerjevalno orodje, ki se ponaša tudi z naravno integracijo z Ableton Live. Zdaj je bilo nepomembno vzeti sporočila o dogodkih MIDI iz njenih instrumentov in jih usmeriti kot sporočila OSC, da jih pošljemo na slike.

Spodaj je vzorec konfiguracije OSCulatorja za razstavo SOTU:

SOTU OSCulator OSC / MIDI poti. Upoštevajte, da je bil naslovni prostor od takrat posodobljen za uporabo / osc namesto / pltn.

Tukaj OSCulator posluša vrata 9001 za dohodna sporočila. Če pritisnete tipko, ki ustreza sporočilu MIDI 99 na njeni tipkovnici, prejmete vrednost 1 (vključeno). OSCulator je konfiguriran tako, da pošilja ta sporočila OSC na sliko 3 (“PLTN3”), da jo obarva rdeče.

/ osc / led r1 1 trdna / osc / led r2 1 trdna

Ko je bil ta ključ sproščen, je OSCulator prejel vrednost 0 in preusmeril naslednje sporočilo OSC, da bi sliko izključil (ustvaril učinek bliskavice):

/ osc / vodil vseOff

Luči na vsaki sliki bi lahko prilagodili barvo in učinek ter jih nadzorovali s pomočjo glasbenih inštrumentov.

Torej, kako gre?

Slike so bile prikazane v polkrogu na odru, izdelani iz mlečnih zabojev, ki so bili podobni igralnemu polju Q-bert, ki je služila kot postavitev za razstavo in oder za Simonovo živo glasbeno predstavo. Predstava je bila zelo energična in množica je imela radi tisto, kar so videli:

Simonne »igra« svoje slike

Skozi poletje leta 2013 so bile skrivnosti vesolja razstavljene tudi na berlinskem festivalu remake, na festivalu umetnosti in glasbe v Berlinu, uporabile pa so se tudi pri njenem nastopu v nemškem Bremnu.

Simonne Jones v Bremnu, Nemčija

Festival Remake Berlin, Nemčija 2013

Berlin Remake Festival, Berlin Nemčija 2013

Zaključek

SOTU se je odlično predstavil na vsaki razstavi in ​​predstavi. Medtem ko je Raspberry Pi navadno touted kot hobi računalnik, lahko potrjujejo dejstvo, da je tudi odlična za resnično (ish) -time interaktivne umetnosti in uspešnosti aplikacij. Velik del našega uspeha pripisujem temu projektu robustnosti Raspberry Pi.

Izgradnja sistema s to stopnjo kompleksnosti je problem, ki je poln izzivov vmesnikov, logistike, razvoja, delovanja, testiranja in uvajanja. Vse te izzive sem prenašal pri gradnji SOTU-ja, s čimer sem izpopolnil obstoječe veščine in pridobil veliko novih. Dobro odigrana fundacija Raspberry Pi, opravljena misija.

SOTU je vrsta problema, ki združuje ustvarjalce iz različnih disciplin in tisto, ki nas vznemirja kot vse inženirje. Pri tem projektu sem pogosto sodeloval s kolektivnim poznavanjem vas, mojega najbolj dragocenega vira. Con Amor de ArbitraryY

Dodatki

Simonne opisuje svojo filozofijo in umetniško vizijo za skrivnosti vesolja v intervjuju za 3SAT TV.

Delež

Pustite Komentar