Nature as Instrument
Das Projekt basiert auf der Metapher „Living in Harmony with Nature“, bei der die Natur als ein fortlaufender, musikalischer Prozess und nicht als statische Kulisse betrachtet wird.
Planet als eine Symphonie
Kein Element existiert isoliert, sondern jede Pflanze und jedes Lebewesen trägt eine Frequenz bei. Durch die Interaktion wird der Klangraum und das visuelle Muster beeinflusst, sodass sich Nutzende als Mitgestalter*innen eines lebendigen Ganzen erfahren können.
Natur als haptisches Interface
Das Projekt Nature as Instruments verwandelt organische Materialien in eine haptische Schnittstelle. Anstatt nur zu beobachten, lädt das Projekt zur Exploration ein, indem sich die Visualisierung und Klänge je nach Berührung und Material verändern. Das System nutzt die Kapazitätsänderung innerhalb des Stromkreises, die auftritt, wenn ein biologisches Objekt berührt wird. Diese elektrische Veränderung wird über die RC-Zeitkonstante gemessen (Widerstand-Kondensator-Prinzip) und durch audiovisuelle Signale sichtbar und hörbar.
#XY ungelöst (Iterative Pattern)
Brief | Kurzbeschreibung
Write code to generate a tiling pattern or textural composition, as for wallpaper or fabric. Give consideration to aesthetic issues like symmetry, rhythm, color; detail at multiple scales; precise control of shape; and the balance between organic and geometric forms.
Your pattern should be designed so that it could be infinitely tiled or extended.
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Schreiben Sie Code, um ein Kachelmuster oder eine Strukturkomposition zu erzeugen, beispielsweise für Tapeten oder Stoffe. Berücksichtigen Sie dabei ästhetische Aspekte wie Symmetrie, Rhythmus und Farbe, Details auf verschiedenen Ebenen, die präzise Steuerung der Form sowie das Gleichgewicht zwischen organischen und geometrischen Formen.
Ihr Muster sollte so gestaltet sein, dass es sich unendlich oft wiederholen oder erweitern lässt.
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Making It Meaningful | Bedeutung zuweisen
Pattern Is the starting point from which we perceive and impose order In the world. Examples of functional, decorative, and expressive pattern-makmg date from ancient times and take the form of mosaics, calendars, tapestry, quilting, jewelry, calhgraphy, furniture, and architecture. There is an intimate connection between pattern design, visual rhythm, geometry, mathematics. and IteratIve algorithms. This prompt invites the creator to hone their understanding of these relationships in formal terms. An important variation of this prompt is to realize designs physically, through either digital printing, fabrication in an unusual material, or at an unexpected scale. This can be a watershed moment of synthesis for software artists who crave making something physical.
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Muster sind der Ausgangspunkt, von dem aus wir die Welt wahrnehmen und ihr Ordnung verleihen. Beispiele für funktionale, dekorative und expressive Mustergestaltung reichen bis in die Antike zurück und finden ihren Ausdruck in Mosaiken, Kalendern, Wandteppichen, Quilts, Schmuck, Kalligraphie, Möbeln und Architektur. Es besteht eine enge Verbindung zwischen Mustergestaltung, visuellem Rhythmus, Geometrie, Mathematik und iterativen Algorithmen. Diese Aufgabe lädt den Schöpfer dazu ein, sein Verständnis dieser Zusammenhänge in formaler Hinsicht zu vertiefen. Eine wichtige Variante dieser Aufgabe besteht darin, Entwürfe physisch umzusetzen, sei es durch Digitaldruck, die Fertigung aus einem ungewöhnlichen Material oder in einem unerwarteten Maßstab. Dies kann ein entscheidender Moment der Synthese für Softwarekünstler sein, die sich danach sehnen, etwas Physisches zu schaffen.
In Spamgetto (2009), the Italian design agency Todo presents computationally generated wallpaper whose elements include text from thousands of spam emails.
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In „Spamgetto“ (2009) präsentiert die italienische Designagentur Todo computergenerierte Tapeten, deren Elemente Text aus Tausenden von Spam-E-Mails enthalten.
Georg Pólya's illustrations (1924) of the seventeen periodic plane symmetry groups had a profound influence on the algorithmic patternmaking of M. C. Escher.
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Georg Pólyas Darstellungen (1924) der siebzehn periodischen ebenen Symmetriegruppen hatten einen tiefgreifenden Einfluss auf die algorithmische Mustergestaltung von M. C. Escher.
Zellige terracotta tiles in Marrakech (17th century) form edge-to-edge, regular, and other tessellations.
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Zellige-Terrakottafliesen in Marrakesch (17. Jahrhundert) bilden Kante-an-Kante-Muster, regelmäßige Muster und andere Mosaikmuster.
Casey Reas's „One Non-Narcotic Pill A Day“ (2013) presents a dynamic collage pattern generated from a video recording.
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Casey Reas’ Werk „One Non-Narcotic Pill A Day“ (2013) zeigt ein dynamisches Collagenmuster, das aus einer Videoaufnahme generiert wurde.
Alison Gondek, a scenic design student at Carnegie Mellon studying introductory programming, used p5.js to create this pattern inspired by the “Circular Gallifreyan” language from Doctor Who.
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Alison Gondek, eine Studentin der Bühnenbildgestaltung an der Carnegie Mellon University, die einen Einführungskurs in die Programmierung besucht, hat mit p5.js dieses Muster entworfen, das von der Sprache „Circular Gallifreyan“ aus der Serie „Doctor Who“ inspiriert ist.
Vera Molnár was among the first artists to use a computer. Her 1974 untitled plotter drawing demonstrates patterns arising from the interaction between procedural iteration and randomized omission.
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Vera Molnár gehörte zu den ersten Künstlern, die einen Computer einsetzten. Ihre 1974 entstandene, unbetitelte Plotterzeichnung zeigt Muster, die aus dem Zusammenspiel von prozeduraler Iteration und zufälligen Auslassungen entstehen.
Leah Buechley explores the intersection of computation and craft. The design of her lasercut curtain (2017), generated in Processing, features multiple forms of iteration and controlled randomness.
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Leah Buechley beschäftigt sich mit der Schnittstelle zwischen Computertechnik und Handwerkskunst. Das Design ihres lasergeschnittenen Vorhangs (2017), das mit Processing erstellt wurde, zeichnet sich durch vielfältige Formen der Iteration und kontrollierte Zufälligkeit aus.
Recherche
Metaphern
Die Metaphern eröffnen unterschiedliche Perspektiven auf die Beziehung zwischen Mensch und Natur und zeigen, wie Handlungen des Menschen natürliche Muster formen, stören oder weiterentwickeln können. Sie können als konzeptionelle Grundlage dienen in denen der Mensch verschiedene Rollen einnimmt.
Nature as music living “in harmony with Nature“
Harmonie / Einheit / Beteiligung
Natur wird als fortlaufender, sich verändernder musikalischer Prozess beschrieben, in dem viele unterschiedliche Teile, ähnlich einer Symphonie oder Orchestrierung, harmonisch zusammenwirken. Alle Lebewesen, also auch der Mensch, tragen ihren Klang beziehungsweise ihren Teil bei, um die richtige Musik entstehen zu lassen.
Der Mensch nimmt die Rolle des Mitgestaltenden ein und wirkt durch seinen Input in der Interaktion am Gesamtbild mit.
https://meisner.ca/wp-content/uploads/2012/10/meisner-metaphors-of-nature.pdf
Die Symphonie übersetzt musikalisch, wie Menschen inmitten der Natur leben und ihre Abläufe miterleben.
Web-of-life Metapher
Vernetzung / Verantwortung / Ganzheitlich
Der Mensch ist ein Knotenpunkt im größeren Netz des Lebens und hat die Verantwortung, die komplexen Wechselwirkungen innerhalb des Ökosystems zu verstehen. Jede Handlung beeinflusst andere Arten und Komponenten, weshalb eine ganzheitliche Betrachtung und ein achtsames Handeln notwendig ist.
Der Mensch übernimmt die Rolle des reflektierten Teilhabers. Auf ihn wirken Umwelteinflüsse und gleichzeitig wirkt sein Handeln auf andere des Systems.
Das Zeitraffer-Video fängt durch tägliche Aufnahmen den Moment ein, in dem die Korallen verblassen. Die Erwärmung der Meere schädigt die Korallenriffe, wodurch ein Teil des Lebensnetzes verloren geht und sich ihr Rückgang auf andere Meeresbewohner auswirkt.
Parasit und Wirt (Schmarotzermetapher)
Parasit / Symbiose / Parabiose
Parasit: Der Mensch
Wirt: Die Natur beziehungsweise die Erde
Der Mensch nutzt Ressourcen, verschmutzt und zerstört Lebensräume. Dabei lebt er vom Ökosystem, schwächt es aber zugleich. Er lebt auf Kosten des Wirts auch oft, ohne dabei etwas zurückzugeben, manchmal sogar bis der Wirt stirbt.
Die Autoren schlagen vor, dass der Mensch sein parasitisches Verhältnis zu einer symbiotischen Beziehung (beide haben einen Nutzen) oder zu einer parabiotischen Beziehung (Mensch profitiert und schadet der Natur nicht) ändern sollte.
https://www.academia.edu/298908/KRIEG_GEGEN_DIE_NATUR_FEIND_OPFER_METAPHERN_UND_IHR_ERKENNTNIS
Foto von Leonid Danilov: https://www.pexels.com/de-de/foto/deponie-in-der-nahe-von-baumen-2768961/
Drei Konzeptideen
Konzeptidee 2.0
Die Grundidee, mithilfe von natürlichen Materialien Klänge auszulösen, bleibt erhalten und basiert weiterhin auf der Metapher „Living in harmony with nature“.
Neu ist ein stärkerer Fokus auf das Experimentieren, indem Nutzende durch Ausprobieren entdecken können, wie verschiedene Materialien klingen und wie sie das visuelle Muster verändern.
Pattern
Die gemessene RC-Zeitkonstante bestimmt, wie schnell sich die Emitter-Welle nach außen bewegt. Ein niedriger Wert (kurze Ladezeit, z.B. durch eine kurze Berührung oder Material mit wenig Wasseranteil) sorgt für eine schnelle Welle in Cyan-Tönen.
Ein hoher Wert bedeutet eine lange Ladezeit (starke Kapazitätsänderung, z.B. durch Halten oder wasserhaltiges Material). Die Ausbreitung der Welle ist langsamer und das Farbspektrum wird zu Gelb- und Peach-Tönen verschoben.
Das Pattern basiert auf Einzelelementen (Dots) die ein übergeordnetes Bild formen. Durch Emitter mit Farbverläufen, die sich vom Zentrum nach außen bewegen, wird das Raster in Bewegung versetzt.
Als Inspiration dienten Bilder, die Raster durch Verzerrungen auflösen oder durch die Manipulation von Einzelelementen räumliche Tiefe erzeugen.
Experimente
Farben und Klang je nach Sensordaten
Die Höhe des Wertes beeinflusst, welche Frequenz aus einem Ton-Array dem Sensorwert zugewiesen wird.
Gleichzeitig bestimmt der Wert den Farbton im HSB-Farbraum. Ein niedriger Sensorwert ergibt rot, ein mittlerer gelb/grün/blau und ein hoher Wert ergibt violett/pink.
FrameRate und Fluid-Performance
Bei zunehmender Anzahl aktiver ShockwaveEmitter stieg die Rechenlast stark an, wodurch die FrameRate unter 30 FPS sank und die Bewegung der einzelnen Emitter verfälscht wurde. Die Performance wurde durch weniger Partikel pro Emitter verbessert.
Problem weißer Bildschirm
In der Fluidsimulation wurde zuvor kontinuierlich Dichte hinzugefügt, wodurch sich die Farb- und Helligkeitswerte innerhalb kürzester Zeit auf den Maximalwert summierten, was zu einem weißen Bildschirm führte. Die Intensität und das Hinzufügen der Farbe wurden präziser an den Wert des Arduino gekoppelt. Die Farbwolken lösen sich durch das Anpassen der Parameter schneller auf.
Technischer Aufbau und Umsetzung
Das Processsing Script empfängt Daten des Arduino Uno über die serielle Schnittstelle. Die Daten enthalten den Identifikator des Sensors und den aktuellen Kapazitätswert. Daraufhin werden die Parameter der Fluid-Visualisierung und die Tonhöhe der Klangsausgabe angepasst.
Sensor-Logik (Arduino)
Die kapazitiven Näherungssensoren werden mithilfe der CapacitiveSensor-Library abgefragt. Jeder der fünf Sensoren ist an ein eigenes digitales Pin-Paar angeschlossen, bestehend aus Sende- und Empfangs-Pin. Um eine flüssige Interaktion zu ermöglichen, ist eine Zustandssteuerung mit den Events Touch, Hold und Release implementiert.
- TOUCH: Beim Überschreiten des Schwellenwertes wird ein neuer Emitter sowie ein Ton ausgelöst.
- HOLD: Während der Berührung werden die Daten kontinuierlich gesendet, um die Ausbreitung und die Farbe zu steuern.
- RELEASE: Beim Loslassen wird der jeweilige Ton stumm geschaltet und der Emitter fadet aus.
Visualisierung (Processing)
In Processing wird die Bibliothek PixelFlow genutzt, um eine Fluidsimulation zu berechnen. Durch jede Interaktion wird eine Instanz der ShockwaveEmitter Klasse erstellt, die Parameter wie Dichte, Geschwindigkeit, Radius, ID und Interaktions-Status verwaltet.
Die farbliche Gestaltung wird über eine lerpColor-Funktion realisiert. Je nach Kapazitätswert wandert die Farbaura von einem tiefen Blau über Violett und Pink zu Orange und Gelb.
In der Visualisierung wird das Raster aus sich bewegenden Punkten und die Fluidsimulation mit blendMode(ADD) übereinander gezeichnet, wodurch die Farben an den Schnittpunkten hell leuchten.
Elektrotechnische Zusammenhänge
Das Projekt nutzt das Prinzip der kapazitiven Näherungssensorik, das auf der Messung der RC-Zeitkonstante basiert.
Das Widerstand-Kondensator-Prinzip (RC)
Jeder Sensorpin ist über einen hochohmigen Widerstand mit einem Sendepin verbunden. Die Zeitkonstante T beschreibt die Zeit, die ein Kondensator benötigt, um über einen Widerstand geladen zu werden. Es gilt die Formel: T = R * C.
Kapazitätsänderung zwischen biologischen Objekt und Mensch
In dem Aufbau fungiert das biologische Objekt als die erste Elektrode und der Mensch bei Berührung oder Annäherung als die zweite, geerdete Platte eines Kondensators. Bei Berührung oder Annäherung vergrößert sich die elektrische Kapazität C des Systems. Der Arduino misst, wie viele Taktzyklen vergehen, bis der Empfänger-Pin seinen Zustand von LOW auf HIGH ändert. Der Widerstand R auf dem Breadboard konstant ist, führt eine höhere Kapazität C (durch Berührung) zu einer größeren Zeitkonstante T und somit zu einem höheren Messwert, der von Processing empfangen wird.
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Übungen
Analog - Digital
Über das Drehen des Potentiometers wird die Bewegung der Planchette am Ouija Board gesteuert. Dafür wird das Signal des Potentiometers auf einen Winkel in Grad gemappt und dieser dann in Processing mit radians(angle - 180) umgerechnet.
Digital - Analog
Ein digitaler Geist am Ouija-Board
Gemini nimmt die Rolle des Geistes ein und kommuniziert über das Ouija-Board. Dafür wird im Processing eine API-Anfrage an ein Gemini-Modell gestellt, in der Gemini aufgefordert wird als ein Geist ein kurzes Wort zu generieren. Die API-Anfrage wurde mit gemini generiert.
Nachdem das Wort empfangen wurde, wird es in einzelne Buchstaben zerlegt, welche anschließend mithilfe einer Skala (F = 36°) in einen Winkel umgewandelt wird. Danach wird der Winkel seriell an das Arduino-Board gesendet, wodurch der Servo-Motor auf den jeweiligen Buchstaben schwenkt.
Das erste Wort ist „BUH“. Zwischen den Anfragen bewegt sich der Servo-Motor auf den Buchstaben „N“.
In Processing wird der Kommunikationsprozess überwacht, um einen zuverlässigen Datenaustausch mit dem Arduino zu ermöglichen, damit keine Befehle verloren gehen oder überschrieben werden. Nachdem in Processing ein Winkel gesendet wurde, wird ein Wartezustand gesetzt, der die Übertragung weiterer Befehle stoppt. Sobald der Arduino den Winkel empfangen, verarbeitet und den Servo eingestellt hat, wird eine Antwort zurück gesendet, wodurch der Wartezustand aufgehoben wird.
Löten
Lasercut
Condition
Interaction
Shapes und Color
