Отидете зад сцената на инсталиране на интерактивна експозиция на изкуството - 💡 Fix My Ideas

Отидете зад сцената на инсталиране на интерактивна експозиция на изкуството

Отидете зад сцената на инсталиране на интерактивна експозиция на изкуството


Автор: Ethan Holmes, 2019

Берлинският художник Симоне Джоунс - човек, който олицетворява сливането на изкуството, науката и технологията - ме помоли да създам интерактивна осветителна система за нейното инсталиране.Тайните на Вселената (SOTU) е смесена медийна арт инсталация и музикално представление, замислено от Симоне по време на резиденцията на художника си в Platoon Kunsthalle в Берлин, Германия.

Визията на Симоне беше да създаде напълно потапящо преживяване, което би насърчило зрителите да изследват своето любопитство за съществуването в научен контекст. Тя измисли нова комбинация от смесени медии, които изследваха понятията във физиката и космологията (от Симон Джоунс), детектиращо движение, безжично управляема светодиодна осветителна система (от ArbitraryY… AKA me) и персонализирани визуализации + VJ изпълнение (от Jem the Misfit) това доведе до наистина уникално шоу.

Преди това бях прекарал 15 години като софтуерен и системен инженер в Boeing, разработвайки софтуерни и IT решения и докато никой не гледаше, очарование за процеса на инженеринг на системи. Концепции за операции, изисквания, симулация, тестване, дизайн, о! Системното мислене ме кара да слюнка, сякаш имам препълнени джобове с Chick-O-Sticks.

SOTU е типът проект, който никога не съм имал шанс да бъда част от кариерата си. Този проект ще задоволи желанието ми да създам система от начало до край. Беше толкова магично, колкото си мислех.

Взвод Kunsthalle, Берлин, Германия.

(L) Симоне Джоунс и Джемма Уолмър, известна като Джем Неподготвените изпълнения в Platoon Kunsthalle

Какво е направил SOTU?

Просто казано, SOTU е серия от интерактивни, контролируеми, детектиращи движение светодиодни картини. Когато се задейства, системата SOTU ще създаде осветително изживяване за наблюдателя, който допълни предмета на картината. Как функционираха те?

Първо, по време на изложбата на хората беше позволено да преминават през сцената и да си взаимодействат с произведенията на изкуството. Когато влязоха в "Активираща зона" (AZ, зона, която може да се конфигурира пред боя), нейните светодиоди щяха да се осветят и да преминат през програмирана схема на осветление, докато не излязат от тази зона. Ако даден наблюдател е стъпил в (конфигурируемата) "зона за предупреждение" (WZ), светлините ще светят в червено (хладно приложение на Python) докато излязат от тази зона. Това е произведение на изкуството, което може да каже на наблюдателите: „Отдалечете се от картината.“ (Мона Лиза се нуждае от подобна система за сигурност).

Концепция за режима на изложба (ConOps)

По време на изпълнението си, Симоне свири своята музика и използва картините безпроблемно като инструмент за представяне. Активира светлините, танцувайки пред тях и ги задейства с арсенала от музикални инструменти.

Режим на изпълнение ConOps

Общ преглед на системата SOTU

В тази статия ще очертая хардуера и свързаните с него функции. Ще се докосна и до софтуерните подсистеми, които са от съществено значение за контролиране на картините с музикални инструменти. Трудното описание на системата (не забравяйте, че аз бях Софтуерен инженер в Boeing повече от минута, така че ненавиждащите документи трябва да бъдат предупредени) могат да бъдат намерени в SOTU System Description Document.

По-долу е дадена диаграма и описание на всеки компонент. В основата на SOTU е Raspberry Pi + Arduino mashup. Изчислителната мощ на Raspberry Pi и операционната система Raspbian Linux, съчетани с възможностите за обработка в реално време на Arduino, създават малък, евтин и мощен изчислителен дует, идеален за това приложение.

SOTU единица - Raspberry Pi Модел B, Adafruit Pi плоча, Arduino Uno R3, Edimax USB 802.11n / g / b WiFi Dongle, 4GB SDHC карта Клас 4, 10K потенциометър, Sparkfun Arduino Protoplate, Maxbotix LV-EZ1 сензор, Sparkfun 16 × 2 LCD дисплея, аналогови RGB LED ленти (30 LED / на лента), 12V 2A захранване (Arduino, LCD, сензор за обхват и LED захранване), 5V 2A захранване (Raspberry Pi, мощност на WiFi донгъл)

Хардуерни и системни функции

Малина Пи

Raspberry Pi изтегли по-голямата част от теглото за обработка:

  • Комуникационен сървър - сървър за отворен звук (OSC), обработва всички входящи OSC съобщения.
  • Уеб сървър - Apache httpd. За уеб базирани LED контроли
  • Отдалечен достъп - SSH и VNC. SSH за отдалечено разработване на софтуер на Raspberry Pi и VNC за разработване на Arduino IDE.
  • Безжична свързаност - Свързване към безжичната мрежа SOTU
  • LED Control - софтуер за модулация на импулсна ширина (PWM) за LED затъмняване

Забележете, че всяка единица Raspberry Pi е свързана с частна безжична мрежа, наречена “[PLTN]”.

LED Driver Board

Направих две независими схеми на транзистори и резистори, подредени върху Adafruit Pi-Plate, за да захранват светодиодите. Тази платка беше прикрепена към Raspberry Pi I / O панела и беше точката на свързване на LED лентите. Всяка картина беше облицована с две независимо контролируеми ленти.

Светодиодна платка за управление, създадена от Adafruit PiPlate.

Ардуино и Протошилд

Ардуино и протошилин отговаряха за следното:

  • Измерване на обхвата и измерване на разстояния - Измерено разстоянието на наблюдател
  • 12V и 5V захранване - захранва Arduino, Raspberry Pi, светодиоди, LCD екран и сензор за обхват
  • LCD екран - Показва името на картината

Arduino Uno и Protoplate на SparkFun

Датчик за обхват и LCD екран

Нарязваме дупки във всяко платно, за да монтираме сензора за обхват (център на рисуване) и LCD екран (долу вдясно). Сензорът за обхват беше използван за определяне на разстоянието на наблюдателя от картината, което в крайна сметка беше използвано за активиране на светодиодите. На LCD екрана се показва името на картината.

(R) Сензор за обхват и LCD екран, свързани с Arduino Uno. (L) SOTU единица монтирана към боята.

Голям взрив: Раждането на Вселената от Симон Джоунс. Скърч ... сензорът за обхват е монтиран в мъртва точка

производство

Отнемаха почти два месеца от поръчките, сглобяването и тестването, за да бъдат готови всичките шест единици. Трябваше да купувам и получавам всички части, спойка като луд, да инсталирам операционни системи и софтуер SOTU, функционален тест em и накрая кутия с етикети.

Тогава домът ми стана лаборатория по електроника

Сглобена единица SOTU, готова за монтаж

Симон и аз обединихме екипа си в лабораторията на художника при взвод Kunsthalle

Софтуер

SOTU е сложна софтуерна система, състояща се от модули с отворен код, софтуер от трети страни, потребителски програми Arduino, алгоритми за обработка на данни от сензори за обхват, потребителски програмни светодиодни контроли и библиотеки с ефекти, комуникационен слой, потребителски интерфейси, мониторинг на състоянието на системата, скриптове за поддръжка , Инструменти OSS / COTS, инструменти за тестване и уеб контроли. Дишайте. Програмирах целия потребителски код в Python и PHP.

SOTU софтуерна архитектура и диаграма на потока от данни

Контрол на боядисването чрез използване на музикални инструменти

Критичната функция на системата е да осигури механизъм за Simonne да осветява картините с музикалните си инструменти, а именно, с нейната MIDI клавиатура и ударния барабан. Натиснете клавиш или бутнете барабана и светлините се активират. Направих няколко слоя абстракция, за да направя по-лесно програмирането на потребителски функции на осветление и активиране на светлините от отдалечени източници.

RGB LED димиране (PWM)

Манипулирането на RGB светодиодите, свързани към Raspberry Pi, изисква модулация на импулсна ширина (PWM). Модел В има само един GPIO пин, който може да бъде оборудван с хардуерен PWM. Това ограничение изисква от мен да използвам софтуерна PWM (хардуерна PWM емулация). Когато създадох SOTU, най-добрите налични библиотеки бяха RPi.GPIO v0.5.2a (пакета на Python, много остаряла версия сега) и pi-blaster. Ядрото на Raspbian Wheezy не е предназначено за приложения в реално време; трептене е вероятно при използване на софтуер PWM. Пи-бластерът е много по-малко нервен от тази версия на RPi.GPIO.

pi-blaster ви позволява да регулирате изходната мощност към даден пин GPIO (т.е. да контролирате яркостта), като просто напишете десетично число във файл в OS файловата система по следния начин:

echo "2 = 0.2"> / dev / pi-бластер

Това ще нагласи прикрепения светодиод до 20% яркост.

Програмен LED контрол с Python

След това използвах пи-бластер за изграждане на слой за абстракция на светодиодите в Python. Създадох серия от класове, които ми позволиха програмно:

  • Задайте всеки (RGB) цвят на всяка LED лента върху картина
  • Активирайте ефектите върху всяка LED лента върху картина:
    • Избледняване - Избледняване между цветовете
    • rotate - завъртане през набор от цветове
    • pulse - превключване между цветовете
    • flashFade - Задайте цвят, след което го избледняйте

С помощта на тези функции създадох собствени схеми за възпроизвеждане на осветление, които придружаваха всяка картина чрез симулиране на физическите принципи, свързани с темата на картината. Разгледайте видео демонстрация на Големият взрив: Раждането на Вселената възпроизвеждане на скрипт, който се изпълнява на моя SOTU прототип.

SOTU прототип. Построих рамка от 1 м х 1 м платно, за да гарантирам, че дължините на проводниците са правилно измерени.

Управление на Raspberry Pi с OSC

Следващият слой в абстракцията в SOTU беше да позволи дистанционно управление. Отворете Open Sound Control. OSC е комуникационен протокол, който позволява на музикални инструменти, цифрови аудио работни станции (DAW), компютри и други мултимедийни средства да комуникират помежду си в мрежа. Протоколът OSC използва прост механизъм на клиентски сървър; “OSC клиент” изпраща “OSC съобщения” на “OSC сървър”, който ги получава и обработва. Типичната обработка включва задействане на системна функция въз основа на полученото специфично съобщение (известно като „Обратно обаждане“). За пореден път общността на OSS имаше моя гръб… има голяма библиотека, наречена pyOSC, достъпна за всички.

Използвайки pyOSC механизма за обратно извикване, аз създадох OSC адреси, които бяха приписани на контролните функции на Python LED (ефекти, зададен цвят и т.н.). Вече можех да изпълнявам всички функции на LED върху картина, като просто изпращам OSC съобщения от всеки клиент на OSC (вижте SDD за подробности за други клиенти) по следния начин:

/ osc / led r1 1 твърдо / оск / светодиод b2 0.3 твърдо

Това ще превърне LED лентата 1 до 100% червена яркост и лента 2 до 30% синя яркост.

механизмът за обратно извикване на pyOSC има гъвкавост, подобна на тафи. Аз бях в състояние да го използвам за много други неща, като манипулиране и наблюдение на критични услуги на Linux (httpd, ssh, rangeSensor и др.), Наблюдение на здравето на системите (статус на услугата и т.н. с използване на обработка) и тяхното изключване дистанционно (когато правилното Разбира се, е предоставен и ключ за оторизация).

Интеграция на изпълнението

Симон използва Ableton Live като своя DAW заедно с арсенал от MIDI контролери и инструменти по време на изпълнения на живо. Ableton Live използва MIDI и OSC за своите вътрешни комуникации. Например, когато се натисне клавиш на свързан външен контролер, Ableton получава съобщението за събитие в MIDI и го използва за задействане на събитие, конфигурирано в Ableton (например музикална мостра или за възпроизвеждане на бележка от синтезиран инструмент). Добре, сега имаме достъп до съобщения, свързани с натисканията на клавиатурата й. Какво ще кажете за ударния барабан? Трябваше да превърнем обърнатия й барабан в MIDI устройство. Прикачихме сензор за налягане към барабана и го свързахме с друго контролно устройство, свързано с лаптопа. С всеки удар с барабан получаваме съобщения за включване / изключване на MIDI.

Барабанистът на Симоне (Матиас Брендел) осветява "Смъртта на Вселената" с всеки удар на бас барабан

Ableton представя вътрешните си MIDI и OSC комуникации. Сега имах достъп до всички съобщения за събития в MIDI, които идваха от клавиатурата и барабана. Ableton Live е BizNiz.

Последната стъпка беше да извади тези съобщения от Аблтън и да ги насочи към различните картини, за да ги запали.

Съобщение Гладни Инструменти на трети страни

Последната интеграция ме накара да извадя тези съобщения от Ableton, да ги преведа в OSC съобщенията на системата SOTU и да ги насоча към картините. Няма нужда да изобретявате колелото тук. OSCulator е удивителен, разумно ценен MIDI / OSC маршрутизиращ инструмент, който също може да се похвали с родната интеграция с Ableton Live. Сега беше тривиално да се вземат съобщения от MIDI събития от инструментите й и да се насочат като OSC съобщения, за да ги изпратят на картините.

По-долу е даден пример за конфигурацията на OSCulator за SOTU шоуто:

SOTU OSCulator OSC / MIDI маршрути. Имайте предвид, че адресното пространство оттогава е било актуализирано, за да се използва / osc на мястото / pltn.

Тук OSCulator изслушва порт 9001 за входящи съобщения. Ако клавишът, съответстващ на MIDI съобщение 99, бъде натиснат на нейната клавиатура, се получава стойност 1 (включена). OSCulator е конфигуриран да изпраща тези OSC съобщения до картина 3 (“PLTN3”), за да я превърне в червено.

/ osc / led r1 1 твърдо / оск / светодиодно r2 1 плътно

Когато този ключ е бил освободен, OSCulator е получил стойност 0 и пренасочи следното OSC съобщение, за да изключи картината (създавайки флаш ефект):

/ osc / доведе всички Оф

Светлините на всяка картина могат да бъдат персонализирани по цвят и ефект и контролируеми с помощта на музикалните инструменти.

И така, как е?

Картините бяха представени в полукръг на сцена, изработена от млечни щайги, наподобяващи Q-bert игрално поле, което служи като оформление на изложбата и сцената за музикалното изпълнение на Симоне. Шоуто беше високо енергично и тълпата обичаше това, което видяха:

Симон „възпроизвежда“ картините си

През лятото на 2013 г. Тайните на Вселената също бяха изложени на фестивала за римейк в Берлин, на Берлинския фестивал на изкуствата и музиката и се използва по време на изпълнението й в Бремен, Германия.

Симоне Джоунс в Бремен, Германия

Фестивал на римейк Берлин, Германия 2013

Фестивал за римейк в Берлин, Берлин Германия 2013

заключение

SOTU се представи изключително добре във всяка от изложбите и представленията. Макар че Raspberry Pi обикновено се рекламира като компютър за хоби, мога да потвърдя факта, че той също е отличен за реални (ish) време интерактивни арт приложения и приложения. Отдавам голяма част от нашия успех на този проект на стабилността на Raspberry Pi.

Изграждането на система с такова ниво на сложност е проблем, изпълнен с предизвикателства, свързани с интерфейса, логистиката, разработването, експлоатацията, тестването и внедряването. Преживях всички тези предизвикателства, докато изграждах SOTU, в резултат на което усъвършенствах съществуващите умения и придобих много нови. Добре играна фондация Raspberry Pi, мисия изпълнена.

СОТУ е типът проблем, който обединява творци от различни дисциплини и този, който ни вълнува като всички инженери. По време на този проект, моят най-ценен ресурс, често използвах колективните познания на всички вас. Con Amor de ArbitraryY

Екстри

Симон описва философията и художествената си визия за Тайните на Вселената в интервюто си за 3SAT TV.



Може Да Се Интересувате

Архитект за кресло

Архитект за кресло


Самостоятелен репликатор с отворен код

Самостоятелен репликатор с отворен код


Makerbeam

Makerbeam


Марта + СВП (Певица, Пфаф, Хускварна Викинг) - снимки

Марта + СВП (Певица, Пфаф, Хускварна Викинг) - снимки