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Arduino的电路板互动艺术
互动科技动手做

【作者: 丁于珊】2012年04月26日 星期四

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一场音乐剧即将开始,奇怪的是这出音乐剧不像一般舞台剧不准观众录影,或在开演前总要提醒观众将手机关机或转为静音;相反的,他们鼓励观众拿起自己的智慧手机或平板电脑,在看演出的同时,到剧团的facebook上面打卡或留言。


演出到中间,观众的留言被投射在布幕上,随着舞台上钢琴家手指落在黑白键上,布幕上的文字被转化为影像或音乐符码。当钢琴家弹奏完一段音乐,这些文字被重新拼贴,成为剧中一段重要的讯息,让观众不仅是这场音乐剧的观赏着,也是参与演出的角色之一!


这种不同的表演方式称为互动艺术,另一个名字称为「新媒体」。


为了做到这样的互动表演,这场舞台剧的创作者-人力飞行乐团,找上了专门做互动科技的帝凯科技林义翔和刘士达。


这样看似简单的表演,其实背后需要一道又一道的程序才能够做到。光是从facebook撷取讯息转换为文字,就是一大工程。


facebook虽然有提供API,也开放了一些控制的方法,但仍然不完整。因此,必须先从复杂的结构中解析出所需的部分,再将这个部分利用JavaScript写出软体,且即时的传送到Arduino这端。


Arduino此时扮演与钢琴沟通的角色。当键盘触发Arduino后,Arduino反应到软体上,软体再撷取资料并将画面呈现于观众面前。但是,光让每个琴键连结到不同的讯息还不够,为了让这场表演更有生命力,Arduino还必须侦测钢琴家按下琴键时,随着不同的音高、力度及延音而有不同的呈现。


Arduino降低技术门槛

以前,软体和硬体上的高难度,让艺术家想要做到这样的表演,几乎是难如登天。但是现在,在Massimo Banzi团队开发出Arduino后,当硬体的开发变得容易,软体及硬体的结合变得更加简单,艺术家的创作也更为多元化。


举例来说,互动桌、互动墙或互动地板在20年前,已属于了不起的互动科技作品。但是现在可以做到不只是影像以及互动,在Arduino出现后,还加入了控制的元素。当这三者合而唯一,就不单只是墙或地板的想像空间,互动艺术变成可以是立体的,可以是穿在人身上的,或是可以建立在户外。


但是控制这件事情,在不同的领域有不同的解读。在工业控制领域,要控制一万个点是件小事;然而,换到建筑领域,就变成极其困难的一件事情。 Arduino的出现,让这些困难变得简单,许多艺术家天马行空的想像得以成真。


Arduino是什么?它是一个开源的单板机控制器,采用了开放原始码的软硬体平台,并且具有使用类似Java,C语言的Processing/Wiring开发环境。透过接收红外线、超音波、光敏电阻等各种传感器的讯号,Arduino可以感知环境,控制灯光、马达或其他驱动器。简单来说,Arduino就像是将传感器及驱动器黏在一起的胶水。


易于使用的硬体、软体平台,让艺术家、设计师或任何对互动有兴趣的人都能够将想法付诸实现。


此外,它最大的特点在于「社群」。 Arduino有完整及热络的社群,「有问题就到讨论区发问,全世界的工程师马上会帮你想出解决​​方案,我们遇到瓶颈就是这样找出方法」刘士达说道。


图一 : 剑舞楚天--越王句践剑展中的互动,让参展的人可以真正摸到宝剑,而不是仅止于在玻璃橱窗内观赏。(国立台湾博物馆)
图一 : 剑舞楚天--越王句践剑展中的互动,让参展的人可以真正摸到宝剑,而不是仅止于在玻璃橱窗内观赏。(国立台湾博物馆)

LED怎么玩?

有了开放硬体的加入后,互动科技有了不一样的呈现方法。以LED来说,他们就曾做过两种截然不同的互动设计。和他们合作的一个是豪华朗机工艺术创作团队,另一个是一间Pub的舞团。


为豪华朗机工作的是一件称为「日光域」的艺术作品。这件作品原先是由LED厂商赞助,后来赞助结束后,帝凯科技接下后续的设计。


在做好影像画面后,透过写好的软体程式,将讯号传送到Arduino,当Arduino接收软体命令后,再去控制灯泡亮度,让灯泡可以呈现极亮或极暗,让人仿佛有沐浴在阳光下的感觉。


除了艺术家之外,Pub的舞团也遇到技术上的问题。跳舞和科技,看似两个不同领域的东西却在Arduino的帮忙下,巧妙地结合在一起。


舞团想在表演上加入创新的元素。一开始,舞团的想法是做一颗发光球,当观众拍球时,球会不断的变换颜色。 「但是这在国外已经有人做过,我们觉得很无聊。」喜欢玩出不一样东西的两人提供舞团更多的想法,有些甚至是他们连想都没想过的。


就像LED灯条最常用的就是黏在招牌上面,吸引客人;没有人想过,有一天也可以穿在人身上,甚至拿来做表演。因此,他们最后决定,将LED穿在身上,「国外有人做,但是没有人做到这么fancy」,刘士达说道。


市面上一般的LED灯条发亮模式是固定的,只能做到开和关。但是有了Arduino,做到了控制LED灯发亮的时间点,且是即时的。只要先利用软体后制好LED影像呈现,再透过电脑发射无线讯号到Arduino,Arduino接收讯号后,控制每一位舞者身上的灯条,搭配上舞蹈,即可成为一整套完整的表演。


此外,不同于业界的使用的编辑程式,两人还利用如Premiere的影像剪辑软体,加入「时间轴」的概念。举例来说,LED厂商可以做出花俏的LED灯墙、绚丽的灯光,要制造出流星灯的效果更是小事一件。


不过要让这个效果从什么时候开始、到几秒结束,却是一件不容易的事情,而这对重视时间、节奏的舞者来说,却是非常重要的。有了时间轴的概念,舞者便可以更灵活地去运用、操作且编舞。


「如果对互动领域没有全盘的考量,做出来的设计会带来一些麻烦。」这是两人在经过多次经验后累积出来的感想。


图三 : 团员们正在讨论LED明暗的时间点,以便和舞蹈结合。
图三 : 团员们正在讨论LED明暗的时间点,以便和舞蹈结合。

兼具艺术与研发的工程师

他们两人在这之中所扮演的角色,除了与艺术家或客户在不断沟通后,提供技术上的支援,有时,他们也提供想法。当艺术家或表演者有了想法但是不完整的情况下,他们的介入会使的这个想法变的更加完整。


对于互动科技来说,构思很重要。在一些大公司里,不乏技术背景厉害的研发人员,但是如果没有互动的想法,即使有再好的技术,也会因为不晓得这个世界在互动什么,而做不出这些作品。


因此,对于两人来说,最困难的地方不在软体或硬体上的问题,而是客户对于互动的不理解,必须想办法说服。


一次,两人接到一通电话,一位客户希望在越王勾践剑的展览上做互动设计。一开始,客户想做的是点击触控萤幕,萤幕上开始一连串的历史介绍或是做到翻书这类的动作。他们将这称之为「导览教学式互动」。


触控这种方式只是用手取代了滑鼠、键盘等输入装置,并不是真正的互动。他们希望能够将互动拉到玻璃橱窗外,让观赏者能真正触碰到宝剑。


在经过讨论后,最后决定请客户复制一把假的勾践剑,只要用手握住宝剑,展场上的两盏聚光灯会打在握住宝剑的人身上,音乐响起,并开始有关宝剑的历史介绍。


和导览教学式互动不同的是,当手从剑上放掉,灯光消失,介绍也会跟着停止。 Arduino的作用在于利用红外线,侦测观赏者手和握把间的距离,启动或停止灯光、音效等装置。


这个难度在如何考虑到互动的周全性。红外线容易受到辐射灯的影响,但是在展场里却到处都有辐射灯,怎么做到宝剑和红外线的无缝结合是必须考虑的问题。


其二,「我们这间科技公司,是在帮你把科技隐藏起来,又可以达到互动的效果。」林义翔说道,观赏者在观赏作品时,看到一旁杂乱的线路难免扫兴,也会让这件作品扣分。因此,要将红外线装置架设在哪里,才能让观赏者不会发现,又不至于影响与宝剑间的感测也是必须考虑的事。


此外,这件作品的互动设计和一般控制厂商所做出来最大的差异在于,影片播放方式的不同。一般控制厂商在遇到软体方面的问题,大多是将影片利用播放程式完整的播放出来;但是在加入时间轴的概念后,利用Flash软体,Arduino可以控制影片的时间轴,让影片可以往前、后退或停止,做到真正的互动。


决不妥协的「互动专业性」

然而,在面对客户提出不合理的要求时,如何拒绝或使他们妥协,或者偶尔骗骗客户也是两人的工作之一。


在做完宝剑的互动设计后,其中一位负责人提出,是否能够让观赏者只要碰触到宝剑,这段历史介绍就能够重头到尾播放一次。而这样的想法,和两人的理念不合,他们认为这和导览教学式互动没有什么不同。经过一个多礼拜的反覆讨论后,他们仍然坚持维持原本的设计,并且告诉客户,做不到这样的设计。


对于这种「互动的专业性」,林义翔和刘士达绝不妥协。不只是将装置架设好,还必须考虑展场的环境,软体、多媒体的设计必须是灵活的。


以他们遇到的另外一件案例来说,他们曾看过一位互动设计者为一间小学做的互动设计,以为只要将红外线装置架设好就能够呈现互动科技。当然,在之后他遇上许多问题。


另外一个问题是,这件互动作品是设置在小学内,但这位互动设计者却把软体写死了,内容没有办法再做更动。对于容易玩腻的小朋友来说,这件作品固定的内容,没多久就不再吸引他们;老师若在以后想更动内容也没办法。林义翔表示,如果一位互动设计者只想到结案,而没有全面性的考量,这样的互动是失败的。


走在未来十年的路上

在谈到互动科技及开放硬体未来的发展,两人一致认为这会是未来的趋势。


尽管了解Arduino的人可能还不够多,不过它的开发资源多,且在网路社群中,也有大批网友分享自己的作品,所有想像的到、想像不到的软硬体结合都有网友尝试。


此外,面对需求增加,开发团队目前也正在研究32位元ARM的核心的Arduino,虽然开发难度很高,但是未来将有可能取代现有的核心,朝向ARM核心去发展。这将能解决Arduino遇到多点控制、马达数量越来越多的情况时,速度不够快、反应不够即时的问题。这些发展,都将为Arduino带来更多可能。


对此,林义翔和刘士达以十年来为自己的公司命名(帝凯=decade),希望能够走在未来的趋势当中。林义翔也说:「我们现在在做的事情,就是未来十年会发生的事情。」


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