Incom ist die Kommunikations-Plattform der Fachhochschule Potsdam

In seiner Funktionalität auf die Lehre in gestalterischen Studiengängen zugeschnitten... Schnittstelle für die moderne Lehre

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HS2000

Der HS2000 (Handsynthesizer 2000) ist ein Versuch, die elektronische Musik auf der Bühne lebendiger werden zu lassen.

Einleitung

Als 87er Jahrgang habe ich die 80er Jahre leider nicht ganz bewusst
miterlebt. Es faszinierte mich, was die Menschen aus den neu gegebenen
Möglichkeiten des technischen Fortschritts gemacht haben. Nicht nur,
dass sie mittels Computer Börsenkurse vorhersehen konnten, auch die
Computerspielindustrie wurde ein immer größerer Markt. Künstler
begannen vermehrt Computer einzusetzen, um Töne zu erzeugen und zu
verändern.
1982 war das Geburtsjahr von MIDI. Aus einem ganz klaren Bedürfnis
hervorgegangen, bot diese digitale Schnittstelle für Musikinstrumente
Musikern die Möglichkeit, einfacher ihrem Ziel näher zu kommen.
Inspiriert durch den Geist der 80er begab ich mich also an's Werk und
dachte dabei weniger daran, etwas grundlegend Neues zu erfinden. Mein
Anspruch war wesentlich niedriger gesteckt. Hauptmotivation war ganz
einfach, dass der Benutzer Spaß bei der Bedienung und Erzeugung von
tollen Synthesizerklängen hat.

Am Anfang war das Keyboard

In den ersten Kurstagen gab es einen Arduino Kuchen, einige zerstörte
Tastaturen und viele fragende Blicke, während Stefan uns langsam an das Thema Mikroelektronik heranführte.

Von der Tastatur zum elektronischen Schlagzeug

Für den Anfang also, wurden wir mittels schon vorhandener
Mikrocontroller an das Thema herangeführt. In einer Tastatur befindet
sich eine Platine, welche die Eingaben vom Keyboard empfängt und via
serieller Schnittstelle mit dem Computer kommuniziert.
Es war mir ein großes Vergnügen zu sehen, wie mit vergleichsweise
geringem Aufwand (Steckbrücke legen) eine Reaktion im Computer
hervorgerufen wurde. Das Prinzip war mir schon lange Zeit bekannt, nur
ergab sich nie eine Gelegenheit, das einfach einmal auszuprobieren. Der
Grundstein war gelegt. Aus den ersten Schritten wuchs schnell eine
konkrete Vorstellung von dem, was man damit machen konnte. Ein einfaches
elektronisches Schlagzeug kostet in einem Musikfachgeschäft mehrere
hundert Euro. Das geht auch billiger - wenn man es selbst machte.

Das elektronische Schlagzeug - Die Hardware

Mit etwas mehr als 7 Tagen Zeit begab ich mich als erstes zu Modulor.
Dort angekommen wurde ich schnell fündig. Die Rollen, bestehend aus
festem Karton von einer 2m Stange vor Ort gesägt, vier gleich lange
Stücken. Ein etwas längeres Stück für die Bassrolle. Als Obermaterial
entschied ich mich für Silikon. Der Werkstoff gab für meine Bedürfnisse
genügend nach und federte dennoch ausreichend ab und nahm schnell seine
Ursprungshaltung wieder ein. Kein echtes Fell zwar, jedoch nah dran. Zum
Fixieren besorgte ich mir zusätzlich dünne Muffen, welche um die Rollen
geschraubt werden konnten. Das machte das Spannen der Silikonoberfläche
etwas einfacher. Die Basis bildete eine schwarze Forexplatte.
Kabel, Lötgeraffel, Heißklebermunition und schwarze Sprühfarbe waren
mit im Einkaufskorb. Ich war zwar arm, aber glücklich und freute mich
auf's Basteln.

Bis zum Abend vor der Präsentation spielte ich vergnügt auf meinem
eigenen elektrischen Schlagzeug und freute mich auf die
Keyboardhackparty. Beim Aufbau am nächsten Tag, musste ich leider
feststellen, dass die Platine abgeraucht war und es war mir in der
kurzen Zeit nicht mehr möglich, der neuen Platine die Pins zu entlocken,
sodass ich mein Schlagzeug leider nicht präsentieren konnte. Eine erste
große Lektion war also: Genügend Zeit zwischen Fertigstellung und
Präsentation übrig zu haben, um eventuelle Fehler auszubügeln. Aus Frust
wurde am Ende also Erfahrung, die ich direkt in das nächste, eigentliche,
große Projekt, mit einfließen lassen konnte.

Der HS2000 - die Inspirationsquellen

Eingangs erwähnte ich bereits, dass mich die damalige Popkultur
fasziniert. Das beginnt bei Sci-Fi-Filmen wie Star Wars, Blade Runner
oder Zurück in die Zukunft. Die Musik war stark von elektronischen
Klängen von Synthesizern geprägt und von der Kleidung der damaligen
Protagonisten gar nicht zu sprechen. Im Besonderen kann man an dieser
Stelle erwähnen, dass neuartige Interaktionsformen zur Bedienung von
Spielekonsolen und Musikinstrumenten erdacht und umgesetzt wurden. Für
Nintendo gab es Zusatzgeräte, mit denen das Spielen von Videospielen in
eine neue interaktive Ebene gehoben wurde. Aus den Arcadespielhallen
direkt in's Wohnzimmer, konnte man Zuhause nun mit einer Pistolenattrappe
auf den Super-Bösewicht ballern. Ebenfalls deutlich wurde dieser Trend
in Filmen. Dort hatten die Protagonisten Gadgets, die die eigene
Reichweite erheblich vergrößerten.

Von der Idee zur Umsetzung

Ganz im Sinne der körperlichen Erweiterung zur Erzeugung von Musik, ohne
die Bewegung einschränken zu müssen, spielte ich mit verschiedenen
attraktiven Gedanken. Dabei kam ich am Synthesizer kaum vorbei und
übertrug das Prinzip in eine Form, die es mir trotzdem ermöglicht, mich
frei auf der Bühne zu bewegen. Am Beispiel Kraftwerk konnte man gut
festmachen, welche Defizite die mit Hilfe von elektronischen Geräten
erzeugte Musik hervorbrachte. Unabhängig von der grandiosen Musik waren
die Live -Auftritte dieser Band weniger was für's Auge. Es wurde versucht,
mittels kluger Lichtinstallationen und Visuals im Hintergrund eine
Atmosphäre zu erzeugen, die zwar berauschend war, jedoch standen die
Künstler weiterhin kopfnickend hinter ihren Instrumenten und waren
sprichwörtlich wie Roboter. Das geht anders, wie man bei der Blue Men
Group sehr schön sehen konnte. Schöne Choreografien, verbunden mit guter
Musik, Charme und Witz, machte die Gruppe in der ganzen Welt berühmt. Am
Ende war für mich eine Symbiose aus beiden Extremen ein reizvoller
Gedanke, welchen ich mit dem HS2000 etwas unterstützen wollte.

Aufbau & Funktion

Die Kriterien waren mir fast vorgegeben, was es mir etwas erleichterte,
eine klare Linie in dem Entwurfsprozess zu manifestieren. Ein handliches
Gerät zur Erzeugung von Klängen. Einhändig war dabei ein wichtiger
Faktor, da man am Ende mit zwei Geräten seiner musikalischen Entfaltung
freien Lauf lassen konnte, wenn man das wollte. Es begann mit Skizzen
und Recherche. Ein alter Joystick, welchen ich noch von meinen
Flugsimulator -Spielen im Keller hatte, stand mir dabei Modell.
Es dauerte nicht lang, bis ein erster Prototyp entstand. Damit war mir
schon die Möglichkeit einer ersten Testphase gegeben, die viele
Umständlichkeiten und grobe Schnitzer aufzeigte.

Was mehr einer Bombe ähnelte, hatte schon die Grundfunktionen, welche das
Gerät am Ende ausmachen sollten, verbaut. In dieser Phase war es mir
bereits möglich, ihn in andere Hände zu geben und die ersten Probanden zu
befragen. Grundlegende Eigenschaften wie Form, Gewicht, Bedienung und
Einiges mehr waren umständlich und es machte wenig Spaß damit Klänge zu
erzeugen. Als nächstes setzte ich mich konkret mit Werkstoffen, Form und
Haptik auseinander. Dabei war die Makulaturkiste in der Werkstatt ein
willkommene Fundgrube.

Die technische Umsetzung

Mittels digitaler und analoger Sensoren wurden MIDI Signale via USB an
den Computer gesendet. Verbaute Sensoren waren 1x Pushbutton (zur
Aktivierung des Gerätes), 1x Folienpotentiometer (analoger Sensor,
welcher die Oberfläche eines Synthesizer simuliert) und ein
Drehpotentiometer (zur Steuerung des MIDI Signals oder Pitch-Regelung).
Der Plan war, das Gerät in die rechte Hand zu nehmen, mit dem Daumen den
Pushbutton zu aktivieren und mit Hilfe der Finger auf dem
Folienpotentiometer die Töne zu erzeugen.

Der Körper

In Anlehnung an den Joystick modellierte ich einen Grundkörper, welchen
ich ebenfalls in verschiedene Hände legte. Das Feedback war wesentlich
positiver als zum ersten Prototyp. Der Körper hatte vorgeformte
Einkerbungen, welche der Hand ein entspanntes Halten und Spielen bot.
Zufrieden mit dem Ergebnis begab ich mich abermals in die Werkstatt und
setzte noch die Vorschläge um. Am Ende hielt ich einen Körper in der
rechten Hand, in denviele Einflüsse von außen eingegangen sind,
der mehrere Vorgänger hatte und sich am Ende wirklich gut anfühlte.

Der Code

Der Arduino Programmcode besteht grundsätzlich aus 5 Teilen und ist so einfach gehalten wie es mir möglich war. An erster Stelle werden die Speicherplätze für die drei Sensoren festgelegt und mit „value_old“ benannt. Dieser Name beschreibt die Variable, welche am Anfang gefüllt ist und sich bei einer Eingabe vom Sensor kommend zu „value_new“ neu befüllt.

int value1old = A0;
int value2old = A1;
int value3old = A2;

int buttonPin=6;

int value=0;

int value1new = 0;
int value2new = 0;
int value3new = 0;

Anschließend wird das Setup ausgeführt, in welchem der Modus der Pins festgelegt wird. Weiter wird dort beschrieben, dass eine ständige serielle Abfrage den Status der Sensoren erfassen soll.

Serial.begin(9600);
pinMode(buttonPin, INPUT_PULLUP);
digitalWrite(value1old, HIGH);
digitalWrite(value2old, HIGH);
digitalWrite(value3old, HIGH);

In der Programmschleife wird als erstes der Button beschrieben, welcher für die Aktivierung der restlichen Sensoren verantwortlich ist. Gleich darauf wird eine while-Schleife geöffnet, wenn der Button gedrückt ist.

void loop()
  {
    int buttonVal = digitalRead(buttonPin);
    //int pitch = value3new;


    while(digitalRead(buttonPin)==LOW) 
    {

Innerhalb der while-Schleife findet nun die ganze Magic statt. Hier werden die Eingaben vom Folien- und Drehpotentiometer empfangen, gemappt und als MIDI-Signal an den Rechner übertragen.

value1new = analogRead(A0);
      value2new = analogRead(A1);
      value3new = analogRead(A2);

      value1new = map(value1new,100,800,40,60);
      value2new = map(value2new,25,800,25,100);
      value3new = map(value3new,10,1000,0,127);

      if (value1old != value1new) {
        Serial.println(value1new);    
        usbMIDI.sendNoteOff(value1old, 100, 1);
        usbMIDI.sendNoteOn(value1new, 100, 1);
          delay(50);
        usbMIDI.sendNoteOff(value1new, 100, 1);
        usbMIDI.sendNoteOff(value2new, 0, 1);
        usbMIDI.sendNoteOff(value3new, 0, 1);
      }

Am Ende und außerhalb der while-Schleife befindet sich noch eine delay-Funktion, welche mit der Variable vom Drehpotentiometer multipliziert wird.

Fritzing

Fritzing ermöglicht Designer und Künstlern, ihre interaktiven Prototypen zu dokumentieren und aus diesen ein fertiges Produkt zu gestalten.

Ein wesentlicher Teil des Kurses bestand aus der Arbeit mit Fritzing. Mittels diesem Programm war es uns möglich, Schaltkreise nachzuvollziehen und am Computer selbst zu legen, ohne ein Kabel in die Hand nehmen zu müssen. Weiter bietet diese Software die Möglichkeit aus den Breadboard entwürfen ein Platine zu erstellen. Das passiert ganz automatisch und nach wenigen manuellen Handgriffen ist diese auch soweit, dass sie exportiert, hochgeladen und im Anschluss gefräst werden kann. So hält man am Ende eine Leiterplatine des eigenen Projekts in der Hand und kann das Breadboard und die Steckbrücken erst einmal sein lassen.

Auf den Abbildungen ist die Breadboardansicht meines HS2000 zu sehen, sowie die Leiterplatine.

Die Präsentation

Einen gebürtigen Rahmen für unsere Präsentation verlieh uns das Casino.
Es bot Platz und eine prima Musikanlage. Zu der finalen Präsentation
legte ich Drumspuren unter die live eingespielten Synthesizer -Klänge
des HS2000.

In den nächsten Wochen kommt noch ein bombastisches Supervideo, welches den HS2000 in Aktion zeigt.

Video zum Prototyp

Der Kurs itself

Zum Abschluss noch ein paar Worte zum Lehrenden Stefan Hermann und dem
Kurs selbst.
Es waren viele Interessierte gekommen und am Ende blieben auch viele
Kursteilnehmer übrig. Der Stoff wurde sehr gut vermittelt und es blieb
auch stets Zeit für individuelle Probleme einzelner Kursteilnehmer.
Stefan hat sich viel Zeit genommen, um uns die Grundlagen zu vermitteln und
war dabei sehr geduldig. Auch hat er es geschafft, uns die Deadlines
einzuhämmern, sodass der Fortschritt selten von Jemandem verschleppt
wurde. Der Austausch unter den Studenten war rege und
half dem ein oder anderen nochmals ein wenig auf die Sprünge, sodass am
Ende jeder sein Ziel erreichen konnte.

Entstanden an der FH Potsdam, Studiengang Interface-Design
Im Kurs Physical Interaction „Musical Interfaces“ bei Stefan Hermann
Wintersemester 2012/13
http://interface.fh-potsdam.de

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Ein Projekt von

Fachgruppe

Interfacedesign

Art des Projekts

Studienarbeit im Grundstudium

Betreuung

Stefan Hermann

Zugehöriger Workspace

Musical Interfaces 2012

Entstehungszeitraum

Wintersemester 2012 / 2013

zusätzliches Material