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Arduino的電路板互動藝術
互動科技動手做

【作者: 丁于珊】   2012年04月26日 星期四

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一場音樂劇即將開始,奇怪的是這齣音樂劇不像一般舞臺劇不准觀眾錄影,或在開演前總要提醒觀眾將手機關機或轉為靜音;相反的,他們鼓勵觀眾拿起自己的智慧手機或平板電腦,在看演出的同時,到劇團的facebook上面打卡或留言。


演出到中間,觀眾的留言被投射在布幕上,隨著舞臺上鋼琴家手指落在黑白鍵上,布幕上的文字被轉化為影像或音樂符碼。當鋼琴家彈奏完一段音樂,這些文字被重新拼貼,成為劇中一段重要的訊息,讓觀眾不僅是這場音樂劇的觀賞著,也是參與演出的角色之一!


這種不同的表演方式稱為互動藝術,另一個名字稱為「新媒體」。


為了做到這樣的互動表演,這場舞臺劇的創作者-人力飛行樂團,找上了專門做互動科技的帝凱科技林義翔和劉士達。


這樣看似簡單的表演,其實背後需要一道又一道的程序才能夠做到。光是從facebook擷取訊息轉換為文字,就是一大工程。


facebook雖然有提供API,也開放了一些控制的方法,但仍然不完整。因此,必須先從複雜的結構中解析出所需的部分,再將這個部分利用JavaScript寫出軟體,且即時的傳送到Arduino這端。


Arduino此時扮演與鋼琴溝通的角色。當鍵盤觸發Arduino後,Arduino反應到軟體上,軟體再擷取資料並將畫面呈現於觀眾面前。但是,光讓每個琴鍵連結到不同的訊息還不夠,為了讓這場表演更有生命力,Arduino還必須偵測鋼琴家按下琴鍵時,隨著不同的音高、力度及延音而有不同的呈現。


Arduino降低技術門檻

以前,軟體和硬體上的高難度,讓藝術家想要做到這樣的表演,幾乎是難如登天。但是現在,在Massimo Banzi團隊開發出Arduino後,當硬體的開發變得容易,軟體及硬體的結合變得更加簡單,藝術家的創作也更為多元化。


舉例來說,互動桌、互動牆或互動地板在20年前,已屬於了不起的互動科技作品。但是現在可以做到不只是影像以及互動,在Arduino出現後,還加入了控制的元素。當這三者合而唯一,就不單只是牆或地板的想像空間,互動藝術變成可以是立體的,可以是穿在人身上的,或是可以建立在戶外。


但是控制這件事情,在不同的領域有不同的解讀。在工業控制領域,要控制一萬個點是件小事;然而,換到建築領域,就變成極其困難的一件事情。Arduino的出現,讓這些困難變得簡單,許多藝術家天馬行空的想像得以成真。


Arduino是什麼?它是一個開源的單板機控制器,採用了開放原始碼的軟硬體平臺,並且具有使用類似Java,C語言的Processing/Wiring開發環境。透過接收紅外線、超音波、光敏電阻等各種傳感器的訊號,Arduino可以感知環境,控制燈光、馬達或其他驅動器。簡單來說,Arduino就像是將傳感器及驅動器黏在一起的膠水。


易於使用的硬體、軟體平台,讓藝術家、設計師或任何對互動有興趣的人都能夠將想法付諸實現。


此外,它最大的特點在於「社群」。Arduino有完整及熱絡的社群,「有問題就到討論區發問,全世界的工程師馬上會幫你想出解決方案,我們遇到瓶頸就是這樣找出方法」劉士達說道。


圖一 :   劍舞楚天--越王句踐劍展中的互動,讓參展的人可以真正摸到寶劍,而不是僅止於在玻璃櫥窗內觀賞。(國立臺灣博物館)
圖一 : 劍舞楚天--越王句踐劍展中的互動,讓參展的人可以真正摸到寶劍,而不是僅止於在玻璃櫥窗內觀賞。(國立臺灣博物館)

LED怎麼玩?

有了開放硬體的加入後,互動科技有了不一樣的呈現方法。以LED來說,他們就曾做過兩種截然不同的互動設計。和他們合作的一個是豪華朗機工藝術創作團隊,另一個是一間Pub的舞團。


為豪華朗機工做的是一件稱為「日光域」的藝術作品。這件作品原先是由LED廠商贊助,後來贊助結束後,帝凱科技接下後續的設計。


在做好影像畫面後,透過寫好的軟體程式,將訊號傳送到Arduino,當Arduino接收軟體命令後,再去控制燈泡亮度,讓燈泡可以呈現極亮或極暗,讓人彷彿有沐浴在陽光下的感覺。


除了藝術家之外,Pub的舞團也遇到技術上的問題。跳舞和科技,看似兩個不同領域的東西卻在Arduino的幫忙下,巧妙地結合在一起。


舞團想在表演上加入創新的元素。一開始,舞團的想法是做一顆發光球,當觀眾拍球時,球會不斷的變換顏色。「但是這在國外已經有人做過,我們覺得很無聊。」喜歡玩出不一樣東西的兩人提供舞團更多的想法,有些甚至是他們連想都沒想過的。


就像LED燈條最常用的就是黏在招牌上面,吸引客人;沒有人想過,有一天也可以穿在人身上,甚至拿來做表演。因此,他們最後決定,將LED穿在身上,「國外有人做,但是沒有人做到這麼fancy」,劉士達說道。


市面上一般的LED燈條發亮模式是固定的,只能做到開和關。但是有了Arduino,做到了控制LED燈發亮的時間點,且是即時的。只要先利用軟體後製好LED影像呈現,再透過電腦發射無線訊號到Arduino,Arduino接收訊號後,控制每一位舞者身上的燈條,搭配上舞蹈,即可成為一整套完整的表演。


此外,不同於業界的使用的編輯程式,兩人還利用如Premiere的影像剪輯軟體,加入「時間軸」的概念。舉例來說,LED廠商可以做出花俏的LED燈牆、絢麗的燈光,要製造出流星燈的效果更是小事一件。


不過要讓這個效果從什麼時候開始、到幾秒結束,卻是一件不容易的事情,而這對重視時間、節奏的舞者來說,卻是非常重要的。有了時間軸的概念,舞者便可以更靈活地去運用、操作且編舞。


「如果對互動領域沒有全盤的考量,做出來的設計會帶來一些麻煩。」這是兩人在經過多次經驗後累積出來的感想。


圖三 :   團員們正在討論LED明暗的時間點,以便和舞蹈結合。
圖三 : 團員們正在討論LED明暗的時間點,以便和舞蹈結合。

兼具藝術與研發的工程師

他們兩人在這之中所扮演的角色,除了與藝術家或客戶在不斷溝通後,提供技術上的支援,有時,他們也提供想法。當藝術家或表演者有了想法但是不完整的情況下,他們的介入會使的這個想法變的更加完整。


對於互動科技來說,構思很重要。在一些大公司裡,不乏技術背景厲害的研發人員,但是如果沒有互動的想法,即使有再好的技術,也會因為不曉得這個世界在互動什麼,而做不出這些作品。


因此,對於兩人來說,最困難的地方不在軟體或硬體上的問題,而是客戶對於互動的不理解,必須想辦法說服。


一次,兩人接到一通電話,一位客戶希望在越王勾踐劍的展覽上做互動設計。一開始,客戶想做的是點擊觸控螢幕,螢幕上開始一連串的歷史介紹或是做到翻書這類的動作。他們將這稱之為「導覽教學式互動」。


觸控這種方式只是用手取代了滑鼠、鍵盤等輸入裝置,並不是真正的互動。他們希望能夠將互動拉到玻璃櫥窗外,讓觀賞者能真正觸碰到寶劍。


在經過討論後,最後決定請客戶複製一把假的勾踐劍,只要用手握住寶劍,展場上的兩盞聚光燈會打在握住寶劍的人身上,音樂響起,並開始有關寶劍的歷史介紹。


和導覽教學式互動不同的是,當手從劍上放掉,燈光消失,介紹也會跟著停止。Arduino的作用在於利用紅外線,偵測觀賞者手和握把間的距離,啟動或停止燈光、音效等裝置。


這個難度在如何考慮到互動的周全性。紅外線容易受到輻射燈的影響,但是在展場裡卻到處都有輻射燈,怎麼做到寶劍和紅外線的無縫結合是必須考慮的問題。


其二,「我們這間科技公司,是在幫你把科技隱藏起來,又可以達到互動的效果。」林義翔說道,觀賞者在觀賞作品時,看到一旁雜亂的線路難免掃興,也會讓這件作品扣分。因此,要將紅外線裝置架設在哪裡,才能讓觀賞者不會發現,又不至於影響與寶劍間的感測也是必須考慮的事。


此外,這件作品的互動設計和一般控制廠商所做出來最大的差異在於,影片播放方式的不同。一般控制廠商在遇到軟體方面的問題,大多是將影片利用播放程式完整的播放出來;但是在加入時間軸的概念後,利用Flash軟體,Arduino可以控制影片的時間軸,讓影片可以往前、後退或停止,做到真正的互動。


決不妥協的「互動專業性」

然而,在面對客戶提出不合理的要求時,如何拒絕或使他們妥協,或者偶爾騙騙客戶也是兩人的工作之一。


在做完寶劍的互動設計後,其中一位負責人提出,是否能夠讓觀賞者只要碰觸到寶劍,這段歷史介紹就能夠重頭到尾播放一次。而這樣的想法,和兩人的理念不合,他們認為這和導覽教學式互動沒有什麼不同。經過一個多禮拜的反覆討論後,他們仍然堅持維持原本的設計,並且告訴客戶,做不到這樣的設計。


對於這種「互動的專業性」,林義翔和劉士達絕不妥協。不只是將裝置架設好,還必須考慮展場的環境,軟體、多媒體的設計必須是靈活的。


以他們遇到的另外一件案例來說,他們曾看過一位互動設計者為一間小學做的互動設計,以為只要將紅外線裝置架設好就能夠呈現互動科技。當然,在之後他遇上許多問題。


另外一個問題是,這件互動作品是設置在小學內,但這位互動設計者卻把軟體寫死了,內容沒有辦法再做更動。對於容易玩膩的小朋友來說,這件作品固定的內容,沒多久就不再吸引他們;老師若在以後想更動內容也沒辦法。林義翔表示,如果一位互動設計者只想到結案,而沒有全面性的考量,這樣的互動是失敗的。


走在未來十年的路上

在談到互動科技及開放硬體未來的發展,兩人一致認為這會是未來的趨勢。


儘管了解Arduino的人可能還不夠多,不過它的開發資源多,且在網路社群中,也有大批網友分享自己的作品,所有想像的到、想像不到的軟硬體結合都有網友嘗試。


此外,面對需求增加,開發團隊目前也正在研究32位元ARM的核心的Arduino,雖然開發難度很高,但是未來將有可能取代現有的核心,朝向ARM核心去發展。這將能解決Arduino遇到多點控制、馬達數量越來越多的情況時,速度不夠快、反應不夠即時的問題。這些發展,都將為Arduino帶來更多可能。


對此,林義翔和劉士達以十年來為自己的公司命名(帝凱=decade),希望能夠走在未來的趨勢當中。林義翔也說:「我們現在在做的事情,就是未來十年會發生的事情。」


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