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Der Weltenwechsler

Bei unserem Musical Interface, dem Weltenwechsler, handelt es sich um ein Weltradio in Form einer ästhetischen, in Holz gelaserten Weltkarte. Mit dieser Karte kann man in Echtzeit erfahren, welche Musik von Bewohnern der unterschiedlichsten Länder gerade gehört wird.


Musical Interfaces
Daniel Birnbaum
Nushin Yazdani
Dozent: Stefan Hermann
Wintersemester 2014/15
FH Potsdam


ERSTE IDEE
Ziel des Kurses war es, mit Hilfe der Arduino Entwicklungsumgebung und dem Teensy Mikrocontroller eigene Musikinstrumente beziehungsweise Musical Interfaces zu entwickeln.
In der ersten Idee ging es darum, einen Globus zu nutzen, um durch Drücken eines Landes Musik aus der jeweiligen Region abzuspielen. Dieser Globus sollte selbst konstruiert und durch das Teensy in ein Musical Interface verwandelt werden.

Der erste Prototyp auf dem Breadboard

HERANGEHENSWEISE
Bei der Umsetzung unserer Idee mussten wir folgende Aspekte beachten:
- der technische Aspekt (der Code, Mikrocontroller, Kabelverbindungen etc.)
- der physische Aspekt (die Konstruktion des Globus mit auswählbaren Ländern)
- der ästhetische Aspekt (die Gestaltung der Landkarte)

UMSETZUNG
Da uns die Haptik des Interfaces sehr wichtig war, entschieden wir uns letztendlich für die Umsetzung einer flachen (plan liegenden), großen Landkarte aus Birkenholz. Die spielbaren Länder sollten durch einen kleinen Versatz hervorgehoben werden, so dass intuitiv wahrnehmbar ist, um welche Länder es sich handelt. Wir entschieden uns auch dafür, auf kapazitive Sensoren zu verzichten, da wir aufgrund des taktilen Feedbacks die Nutzung von Tastern, die mit einem Klicken auslösen, vorzogen.
Die Karte sollte bzw. musste aus verschiedenen Schichten bestehen: Die sichtbare Karte, bestehend aus 3mm Birkensperrholz, obenauf. Darunter befindet sich eine 3mm dicke MDF Platte, die durch eine Pappe um einen weiteren Millimeter verstärkt wurde, um die Buttons darin versenken zu können. Dahinter findet sich Platz für die Technik und Verkabelung, welche abschließend durch eine Rückwand aus Vollpappe verdeckt wird. Von der Seite wird das MDF, die Pappe und die Rückwand durch Leisten aus Birkensperrholz umrahmt.

Unsere Karte wird gleich gelasert – die Spannung steigt

Und tatsächlich, es klappt!

Nun ließen wir zunächst unsere Weltkarte auslasern bzw. die Ländernamen und Illustrationen auf der Karte eingravieren. Dies war sehr nervenaufreibend, denn wir bearbeiteten die Weltkarte noch bis spät in die Nacht, um sie unseren Wünschen und der Physik entsprechend so zu gestalten, dass die Funktionen ausführbar und die Ästhetik ansprechend waren. Letztendlich hat alles gut geklappt und wir verließen glücklich und 100€ ärmer den Laserladen.

So sieht die Karte von hinten aus. Auf der darunterliegenden MDF-Platte werden die Bohrlöcher eingezeichnet.

In der Werkstatt

Nun werden die Löcher für die Buttons gebohrt.

Im nächsten Schritt galt es, Markierungen für die Bohrlöcher anzubringen, in die wir die Push-Buttons setzen wollten.
In der Holzwerkstatt der Fachhochschule bohrten wir nun 55 Löcher (Ø 10mm) und anschließend weitere 220 Löcher (Ø 1mm) für die Kontaktstifte der Taster. Um später die fertige Platine mit dem Teensy und den 7 Multiplexern gut zu verstecken, frästen wir eine Tasche an einer geeigneten Stelle der Karte.

Die 55 Bohrlöcher wären geschafft…

…nun fehlen noch die 220 Bohrungen für die Beinchen der Taster.

Daniel beim Anbringen der Leisten

Die Push-Buttons in die Löcher zu bekommen, sieht einfacher aus, als man denkt, denn sie sind sehr knapp bemessen

Anschließend fummelten wir die Taster in die kleinen Löcher der großen Löcher.

Zwischen den spielbaren Ländern und dem Push-Button im MDF stecken noch kleine Zellstoff-Stücke, um die Stabilität zu gewährleisten

Die ansatzweise 193 Länder werden auf zwei verschiedene Arten eingeklebt, je nachdem ob sie spielbar sind oder nicht

Elektronik-Prototyp mit ein paar Tastern

Die Karte von hinten zeigt die ganzen Kabelverbindungen zu den Tastern

Dann ging es an die Technik. Je zwei Beinchen eines jeden Tasters mussten über Kabel mit einem der Multiplexer verbunden werden. Dies bedeutete stundenlange Lötarbeit, ein Glück, dass das Spaß macht!

Beim Löten und Verkabeln des Teensys und der Multiplexer

Die Kabel der Taster werden an die Lochrasterplatine mit den Multiplexern gelötet

Außerdem wurden die Multiplexer, der Mikrocontroller sowie das Funkmodul auf die Platine gelötet und ebenfalls miteinander verbunden.

CODE
Der Code zum Herunterladen findet sich in der Seitenleiste.
Der Code besteht aus zwei Teilen: einem Arduino-Code und einem Apple Script-Code.
Durch das Drücken von einem der 55 Buttons, die unter den 47 Ländern und 4 Steuerungselementen liegen, wird ein Signal zunächst an einen der 7 Multiplexer und von dort aus an das Teensy-Board weitergeleitet. Jedem Button ist hier ein einzelnes Zeichen aus der ASCII-Tabelle zugeordnet, das über den Sender des Funkmoduls übertragen wird. Am Empfänger ankommende Signale werden von einem weiteren Mikrocontroller ausgelesen und über die serielle Schnittstelle an den Mac weitergeleitet. Auf diesem läuft wiederum ein Programm, unser Weltenwechsler. Die in Apple Script geschriebene Software sucht zunächst nach der richtigen seriellen Verbindung, liest diese dann aus und schickt Itunes den eingehenden Daten entsprechende Anweisungen, wie zum Beispiel das Abspielen eines bestimmten Radiostreams oder die Veränderung der Lautstärke.

Der Tag der Präsentation im Casino

Die fertige Karte

Beim Ausprobieren

ERGEBNIS
Unsere Weltenwechslerkarte hat ein Format von 90x60 (cm) und besteht größtenteils aus Birkensperrholz, MDF und Pappe. 47 Länder sind auswählbar und mit einer Radiostation des jeweiligen Landes verlinkt. Durch den Einsatz des Funkmoduls sowie eines via USB wiederaufladbaren Akkus kann die Karte vollkommen kabellos aufgehangen werden.
Das Beste: Sie hat tatsächlich ganz ohne Vorführeffekt auch bei der Präsentation einwandfrei funktioniert!

O-TÖNE BEIM AUSPROBIEREN

» Das macht so gute Laune! «
» Ich möchte gar nicht mehr aufhören! «
» Kann man das kaufen? «
» Das ist voll schön, wenn man verreisen möchte und nicht kann, dann kann man sich so einfach hinträumen. «
» Das habt ihr sehr, sehr gut gemacht. «
» Oh nein, mist, die habens auch mitgekriegt! « (Alaska bringt einen englischen Beitrag zu Pegida)
» Wie, das war ein Grundstudiumskurs? «
» Und in so einem Land ist Krieg. Bei solch schöner Musik... «
» Ist das für euren Master? «
» Toll finde ich, dass man die Länder so musikalisch vergleichen kann! «

FAZIT
Daniel: Der Kurs hat mich in vielerlei Hinsicht bereichert. Es gab eine Software-Ebene, die an erste entsprechende Erfahrungen aus meiner Schulzeit anknüpfte, eine Hardware-Ebene, auf der einmal mehr die Angst vor scheinbar unverständlicher Technik genommen wurde und nicht zuletzt einen Bereich, der sich mit dem Warum beschäftigte. Warum möchte ich meine Idee so umsetzen, wie ich es mir vorstelle? Warum soll sich der Motor drehen, wenn ich die Hand hebe? Warum mache ich das, was ich mache?
Zugegeben, das Warum wurde einem im Kurs nicht vorgekaut, es lag vielmehr in der Luft und wurde greifbarer, je länger & intensiver man sich mit seinem und den Projekten der Kommilitonen auseinandersetzte.
Ich persönlich musste zwar meine eigene Idee aus zeitlichen Gründen verwerfen, bekam dafür aber die wunderbare Gelegenheit mit Nushin an einem Projekt zu arbeiten, das in meinen Augen das „Warum“ und die Beziehung zwischen Mensch & Computer auf eine ganz eigene Art in den Mittelpunkt der Gestaltung stellte.
Zudem war die Zusammenarbeit mit Nushin natürlich formidabel ;-)

Nushin: Ich fand den Kurs sowie die Thematik unglaublich spannend, da ich sowohl im Bezug auf Musikinstrumente als auch im Bezug auf das Arduino/Teensy an Selbstsicherheit und Erfahrung gewinnen wollte. Stefan hat uns wunderbar in die große Arduinowelt eingeführt, uns jegliche Fragen ausführlich beantwortet und viele nützliche Tipps für unsere Idee gegeben. Danke dafür! Auf jeden Fall ein sehr zu empfehlender Kurs. Die Zusammenarbeit mit Daniel war sehr produktiv und lustig und hat mir persönlich sehr dabei geholfen, am Ball zu bleiben und sich gegenseitig zu ermuntern, weiterzumachen, wenn etwas nicht geklappt hat. Wir haben uns sowohl fachlich als auch in der Zusammenarbeit sehr gut ergänzt.

Art des Projekts

Studienarbeit im Grundstudium

Betreuung

Stefan Hermann

Zugehöriger Workspace

Musical Interfaces 2014

Entstehungszeitraum

Sommersemester 2015