Что есть искусство? Живопись, литература, музыка, кинематограф — это лишь слова, описывающие категорию инструментов, которые человек использует для выражения эмоций, рассказа истории или порождения обсуждений и размышлений. Можно ли считать рисунок пятилетней девочки живописью, а творчество подростковой рок-группы из гаража — музыкой? Кто-то скажет, что нет, кто-то скажет да. Конечно, есть определенные стандарты, определяющие принадлежность чьего-то творения к шедеврам или к мусору, но эти стандарты созданы кем-то, а у этого кого-то могут быть свои вкусы, отличные от того, что он оценивает. Вся эта тирада об искусстве и его сути может быть сведена к единой простой мысли — на вкус и цвет товарища нет. Если же учесть, как сильно в последние годы укрепилась связь между искусством и технологиями, то давать чему-то какое-то конкретное определение или иллюзорную оценку качества стало еще сложнее. К примеру, исследователи из Массачусетского технологического института (США) создали умный ковер «Tapis Magique», способный считывать положение тела и движения человека. Затем они применили его для постановки необычного перфоманса в стиле контемпорари, в котором танцор управлял музыкальным сопровождением через ткань. Какие технологии были задействованы для реализации разработки, насколько точны данные умного ковра, и станет ли это началом нового вида искусства? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых. Поехали.

Основа исследования

Экскурс в историю любой цивилизации затрагивает множество аспектов ее существования, от политики, религии и законов до культуры, науки и быта. И текстиль, каким бы обыденным он ни был, всегда играл важную роль в жизни любого общества. Встречают по одежке — принцип, который имеет вполне логичное обоснование.

Отличить знать от простолюдина всегда можно было по внешнему виду. Первые, имея необходимые финансы, могли позволить себе самые дорогие ткани, из которых им изготавливали самые вычурные и модные наряды. Для простого же народа такие излишки были недоступны.

Помимо классовых отличий, текстиль имеет и функциональную значимость, определяемую профессиональной деятельностью человека. Любопытный факт — многие охотники на оленей носят ярко-оранжевые жилетки. На первый взгляд может показаться, что это непрактично, так как олень может заменить их и убежать. Однако зрение копытных таково, что они попросту не отличают этот цвет. Потому тигры, несмотря на свой яркий окрас, вполне успешно охотятся в зеленых джунглях.

Еще один аспект текстиля — это культура. Сюда можно отнести и различные культурные традиции разных цивилизаций, и мероприятия, которые они проводят. Сложно представить человека в одеждах католического епископа, проводящего традиционный танец Адуму («прыгучий танец»), исполняемый представителями племени масаи во время церемонии достижения совершеннолетия воина.

Мир технологий, как мы видим, не стоит на месте и постоянно развивается. Этот процесс неминуемо приводит к тому, что технологии проникают в самые разные аспекты жизни человека, от промышленности до искусства. Одной из таких вездесущих технологий стали умные материалы. Благодаря цифровому производству умным стал и текстиль. Его физические и функциональные свойства можно настраивать, меняя геометрию волокон, метод плетения или с помощью специального покрытия.

Видео, описывающее разработку умного ковра.

В рассматриваемом нами сегодня труде ученые использовали процесс аддитивного производства машинного вязания, полиэстер, синтетическую норку, светящиеся и электропроводящие нити для разработки бесшовной интерактивной сенсорной текстильной поверхности, названной Tapis Magique. По словам разработчиков, Tapis Magique является интерфейсом между тактильными ощущениями человека и цифровым миром. Чтобы продемонстрировать эту связь, они использовали умный текстиль для постановки контемпорари танца в исполнении профессионального хореографа, которая могла создавать собственное музыкальное сопровождение в режиме реального времени за счет датчиков внутри умной ткани, преобразовывающих данные о давлении в звуки.

Принцип работы Tapis Magique

Разработчики отмечают, что текстиль является легко деформируемым и осязаемым материалом, а потому он является отличным кандидатом для реализации физических интерфейсов. Существует три распространенных метода измерения давления в умном текстиле: емкостное, пьезоэлектрическое или резистивное.

Емкостный подход состоит из ткани-подкладки между двумя проводящими слоями. Этот метод можно считать нестабильным и неточным, так как он страдает от паразитной емкости и шума окружающей среды и требует слоев заземления.

Пьезоэлектрические волокна также можно использовать для обнаружения вибраций. Однако этот метод не измеряет постоянное давление и может работать только для обнаружения ударов.

Потому было решено использовать пьезорезистивный умный текстиль, поскольку он не требует сложных интерфейсных схем, устойчив к электромагнитным помехам, а также имеет низкую стоимость.

Цифровой метод вязания с применением вязальных машин и методов термоформования были использованы для создания бесшовного коврового покрытия из пьезорезистивной матрицы, которое способно обнаруживать пространственно-временное трехмерное давление на поверхности.


Изображение №1: внешний вид ковра и схема вязки нитей.

Цифровой программный интерфейс для вязания состоял из двух секций сетки. Левая область сетки (1a и 1b) использовалась для разработки формы и узора ткани с помощью программирования цветовых блоков x-y, где каждый цвет и знак представляют определенную инструкцию по вязанию. Правая область сетки (1c) определяла параметры машины для каждой линии нитей, такие как номер нитеводителя, скорость вязания и натяжение стежка.

Каждый цвет в левой сетке представлял собой отдельную операцию вязания. Так как использовалась плосковязальная машина с двумя станинами, то большинство операций было связано с переключением с лицевой вязки на изнаночную.

Процесс был начат с низкоуровневого программирования цветовых блоков, позволяющего абстрагироваться и упростить машиночитаемый формат инструкций по вязанию. С библиотекой инструкций (1d) можно было преобразовать низкоуровневый узор в инструкции по вязанию лицевой и изнаночной сторон, которые сможет обработать вязальная машина. В результате был создан звездный узор, состоящий из 1800 чувствительных к давлению точек.


Процесс изготовления умного ковра.

С точки зрения структуры ковер (3 м х 1.5 м) состоял из многослойного вязаного текстиля. Верхний и нижний слои представляют собой ортогональные матрицы проводящих линий, вязание которых выполнялось за одну операцию с использованием сплетенных нитей из нескольких материалов.

Средний слой представляет собой трикотажную пьезорезистивную ткань, чувствительную к давлению, которая взаимодействует с проводящими матрицами для создания сенсорной сетки.

Пьезорезистивный слой состоит из полиэфирного трикотажа с полипирроловым покрытием. Этот слой использует пьезорезистивный эффект и механическое давление, приложенное к материалу, вызывая изменение его электрического сопротивления, которое постоянно считывается проводящими слоями.

Также стоит отметить, что верхний и нижний проводящие линии обращены внутрь изделия и изолированы наружными слоями, что позволяет избежать возможных коротких замыканий и паразитного сопротивления окружающей среды.

Искусственная норка использовалась для улучшения тактильных ощущений пользователя, а светящиеся нити, использованные в наружных слоях ковра, создавали эффект звездного неба в темноте.


Структура умного ковра: 1 — искусственная норка, светящиеся нити, гибкий трикотаж из полиэстера; 2 — проводящий полиэфирный слой; 3 — мультиплексный интерфейс, аппаратные схемы; 4 — пьезорезистивный слой; 5 — гибкий трикотаж из полиэстера.

Для некоторых представлений одной только сцены мало, нужна музыка. Сплетенные проводящие линии ковра были подключены к системному оборудованию, состоящему из мультиплексоров, регистров сдвига, операционных усилителей и микроконтроллера, который последовательно считывал каждый «пиксель» (чувствительные к давлению точки на ковре), чувствительный к давлению, и отправлял его данные на компьютер.

Эти пиксели совместно генерировали непрерывные потоки данных, которые затем преобразовывали в MIDI формат. В качестве основного микроконтроллера использовался Teensy 3.6 с частотой считывания 35 мс или ~30 Гц для отправки 12-битных данных от 1800 датчиков давления на компьютер. Далее использовалась встроенная MIDI-библиотека Teensy или Hairless-MIDI Serial Bridge для преобразования этих данных в читаемые форматы для музыкального сопоставления и синтеза звука через Max/MSP, Ableton Live или VCV Rack.


Изображение №2: тепловая карта на основе данных от датчиков давления.

Как отмечают ученые, отслеживая распределение давления ступней на ковер, можно определить положение и даже позу человека. На 2a представлена тепловая карта, полученная от мини версии ковра, где четко видно распределение давления ступней и рук. На 2b показан кусочек танца, где человек совершал определенные действия: лечь на ковер, попытаться встать, встать на ноги, ползти.

Дабы исполнения танцора, использующего умный ковер, было приятным и понятным зрителю, разработчики адаптировали 5 принципов интерактивного танца Гонсалеса, Кэролла и Латулипе:

• Прямое и косвенное сопоставление должно выполняться таким образом, чтобы аудитория могла интуитивно понять, что танцор активирует звуки и модуляцию;
• Ковер должен дать танцору новую степень автономии и музыкального выражения;
• Музыка и хореография должны создавать единый, гармоничный и целостный опыт;
• Интенсивность музыкального отображения или звукового окружения должна быть синхронизирована с хореографией;
• Технолог и звукорежиссер должны участвовать в хореографическом и музыкальном сопоставлении и работать бок о бок с танцором и хореографом.

Модульный синтезатор VCV Rack.

Создание сложного сопоставления для 1800 входящих MIDI-нот в 30 x 60 сетке стало возможным с помощью платформы виртуального модульного синтезатора VCV Rack. Входящий поток MIDI-данных сначала подавался в модули квантизатора, которые выравнивают ноты по мажорным, минорным и пентатоническим гаммам, а также по прометеевским аккордам. Использование виртуального синтезатора с гибким модульным интерфейсом позволял получить гораздо более широкий спектр музыкальных карт.


Танец «Venus Sunrise», исполненный на умном ковре.

Для более детального ознакомления с нюансами исследования рекомендую заглянуть в доклад ученых.

Эпилог

Труд, с которым мы сегодня ознакомились, сильно отличается от предыдущих. Он не был нацелен на решение какой-то глобальной проблемы, в нем не описано какое-то удивительное открытие, и его явно не назовешь прагматичным. Однако искусство и эстетическое удовольствие всегда были и будут неотъемлемыми аспектами жизни нашего вида. И невозможно не замечать связь между развитием науки и развитием искусства.

Вплетение технологий в самые разные аспекты жизни человека неумолимо продолжается, хотим мы того или нет. Однако стоит понимать, что появление нового не означает гибель старого. Акустические гитары все так же популярны, несмотря на появление электрогитар, скульпторы все так же пользуются глиной и руками, несмотря на 3D-принетры и т. д. Технологии лишь расширяют спектр инструментов, которыми человек может создавать нечто прекрасное.

Авторы сего труда показали, что умный текстиль, оснащенный датчиками давления, может быть использован как музыкальный инструмент, управляемый движениями танцора. Такой перфоманс кому-то может показаться странным, мягко говоря. Честно признаться, я сам не питаю особо теплых чувств к контемпорари танцам. Однако нельзя отрицать уникальность такого выступления. Возможно такого рода искусство будет вполне обычным делом в далеком будущем.

Немного рекламы

Спасибо, что остаётесь с нами. Вам нравятся наши статьи? Хотите видеть больше интересных материалов? Поддержите нас, оформив заказ или порекомендовав знакомым, облачные VPS для разработчиков от $4.99, уникальный аналог entry-level серверов, который был придуман нами для Вас: Вся правда о VPS (KVM) E5-2697 v3 (6 Cores) 10GB DDR4 480GB SSD 1Gbps от $19 или как правильно делить сервер? (доступны варианты с RAID1 и RAID10, до 24 ядер и до 40GB DDR4).

Dell R730xd в 2 раза дешевле в дата-центре Maincubes Tier IV в Амстердаме? Только у нас 2 х Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 ТВ от $199 в Нидерландах! Dell R420 — 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB — от $99! Читайте о том Как построить инфраструктуру корп. класса c применением серверов Dell R730xd Е5-2650 v4 стоимостью 9000 евро за копейки?