Module, Platinen und Nodes

Herausforderungen und Lösungen in der Medientechnik & Programmierung

In der Programmierung und Mediensteuerung gibt es aktuell eine ganze Reihe von Themen, die uns auf Trab halten. 

Da wären zum einen die Module. Die Herausforderung ist hier die schiere Masse. Wir müssen in den Wochen bis zur MediaNight 36 Stück davon produzieren. Dabei besteht jedes Modul aus mehreren Komponenten, die es alle erst zu entwickeln und dann zu produzieren gilt. 
Eine Komponente ist das 3D gedruckte Gehäuse des Moduls. Es muss hauptsächlich zwei Anforderungen erfüllen. Die Module müssen eine angenehme Haptik und Optik haben, damit der Besucher gerne mit ihnen interagiert. Außerdem müssen sie genug Platz im Inneren für die gesamte Technik bieten, gleichzeitig dürfen sie aber auch nicht zu groß werden, damit Produktionszeit und -kosten im Rahmen bleiben. Bis die endgültige Form des Gehäuses gefunden wurde, waren einige Iterationen und Testdrucke nötig. Eine besondere Herausforderung war die Organisation des 3D Drucks. Durch die aktuelle Situation sind die Kapazitäten der HdM ein wenig eingeschränkt und der Druck aller Teile wird, laut Kalkulation, rund 260 Stunden in Anspruch nehmen. 

Die zweite Komponente ist die Kantenbeleuchtung der Module. Da die Module „nur“ eine Kantenlänge von 3,3cm haben, sind die Spalte in den Wänden ebenfalls sehr schmal. Dadurch müssen wir mit sehr schmalen, kleinen Bauteilen arbeiten, aber trotzdem eine gleichmäßig helle Ausleuchtung erreichen. Nach dem Prototyping verschiedener Ansätze haben wir hier zusammen mit dem Lichtteam einen guten Kompromiss zwischen Aufwand und Aussehen gefunden. 

Die letzte Komponente ist die elektronische Verbindung des Moduls mit der Basisstation. Um eine angenehme Benutzererfahrung zu bieten, wollten wir dabei auf das Stecker-Buchse Prinzip verzichten. Deshalb haben wir eine Platine entwickelt und bestellt, über deren großflächige Kontakte wir die Module ohne Steckverbindungen mit Strom und Daten versorgen können. So entstand, in Kombination mit der Software, das Somnium Module Interface (SMI). 
Zur signaltechnischen Verbindung der Module mit der Basisstation nutzen wir den CAN Bus. Für diesen gibt es bereits fertige Konverter, die das CAN Signal in ein SPI Signal umsetzen und es an den Arduino Nano im Modul weitergeben. Um den Aufwand und den Platzbedarf im Modul zu reduzieren, entwickelten wir eine zweite Platine. Diese ersetzt die nötigen Kabelverbindungen durch Leiterbahnen. Von unten wird dann nur noch der CAN-Konverter und von oben der Arduino aufgesteckt.

Zum SMI gehört auch eine Manager beziehungsweise Backend Software. Diese verwaltet die Module, liest die Signale der Moduleinheit aus und kümmert sich um die Verteilung der daraus resultierenden Informationen ans Frontend und den Audioausspieler. Nach längerer Überlegung entschieden wir uns dazu, die Software mit C# und dem .NET Framework umzusetzen, da ich in diesem Bereich schon einige Erfahrung sammeln konnte. 

Um das Frontend, in unserem Fall also die Projektion an der Decke, kümmert sich hauptsächlich Sophie Kergaßner mit der Software TouchDesigner. Dabei gilt es, die eingehenden Signale von der Backend Software, beziehungsweise der Moduleinheit, entsprechend in eine stimmige und funktionierende Projektion umzusetzen. In TouchDesigner können wir mithilfe einer nodebasierten Programmierung die Funktionalität jedes einzelnen Moduls abbilden. Die digitalen Module werden später, unter Berücksichtigung verschiedener Abhängigkeiten, durch die Interaktion des Besuchers mit den realen Modulen „zusammengesteckt“. 
Die Audiosparte wird softwareseitig durch Ableton Live abgedeckt. Falko Groß implementiert die produzierten Audioinhalte so, dass diese wiederum durch Signale aus der Backend Software im richtigen Augenblick eingespielt und live durch Filter verändert werden können.

Beitrag von Moritz Stuhlfauth

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