Kako sinhronizirati glazbu s plesnim fontanama?

Znanost koja stoji iza sinhronizacije glazbenih fontana

Kako se zvučni valovi pretvaraju u hidraulički pokret

Sinhronizacija glazbenih fontana počinje kada mikrofoni pokupljaju zvukove oko njih. Ovi audio signali se zatim šalju na ono što se zove programirani logički kontroler, ili skraćeno PLC. Ono što se događa sljedeće je prilično cool - PLC uzima te zvučne valove i pretvara ih u digitalne upute koji govore hidrauličkim ventilima i pumpama točno što da rade. U osnovi, prilagođava pritisak vode i protok u stvarnom vremenu ovisno o tome koliko je glazba intenzivna u danom trenutku. Cijeli sustav radi zbog nečeg što se zove Paskalov zakon. Kada se pritisak primijeni na tekućinu koja se ne može komprimirati, on se ravnomjerno širi kroz tekućinu. To omogućuje kontrolu visine i brzine izlaska vodenih mlaznika s nevjerojatnom preciznošću. Uzmimo jako glasnu basnu notu na 120 decibela na primjer. U roku od samo 50 milisekundi nakon što čujete taj zvuk, magnetički ventili pucaju i šalju vodu koja se spušta do visine od oko 15 metara. Neki vrhunski sustavi mogu reagirati čak i brže od toga, ponekad i brže od plus ili minus 10 milisekundi između kada čuju zvuk i kada voda reagira. To znači da velike glazbene valove stvaraju veće vodene prikaze, dok kratke, staccato note stvaraju iznenadne eksplozije vode koje izgledaju gotovo kao vatromet koji eksplodira u zraku.

Zašto je mapiranje frekvencijskog pojasa bolje od jednostavnog otkrivanja otkucaja

Osnovni pristup detekciji otkucaja uključuje pumpe kada detektuje ritam, što ograničava izražavanje sustava. Međutim, mapiranje frekvencijskog pojasa radi drugačije. Pogleda sve dijelove glazbenog spektra zahvaljujući nečemu što se zove FFT algoritmi, a zatim odgovara različitim karakteristikama fontane na određene frekvencije zvuka. Razmislite o tome ovako: niže frekvencije između 20 i 250 Hz kontroliraju velike gejzere i pucače koje vidimo, zvukovi srednjeg raspona od oko 250 Hz do 2 kHz upravljaju mlaznicama srednje visine i vodenim zavjesima, a te visoke tonove iznad 2 kHz čine da maglice i male spreje ple Ono što je tako kul je kako stvara slojeve pokreta vode koji odražavaju i prave orkestarske sekcije. Cello bi moglo stvoriti te nizke lukove dok piccolos oživljava te osjetljive komadiće vode koje plutaju u zraku. Plus, pomaže blokirati pozadinsku buku fokusirajući se samo na relevantne frekvencije. Kada sustavi koriste ovu tehniku, postižu oko 92% točnosti u sinhronizaciji s glazbom, u usporedbi s samo 67% jednostavnim metodama otkrivanja ritma. To znači da se emocionalni momenti u glazbi zapravo prikazuju vizualno kako je i zamišljeno. Kao kada nježno violinsko solo polako podiže zavjesu vode, to se događa dosljedno jer sustav razumije koji dio glazbe treba biti istaknut.

Obrada zvuka u stvarnom vremenu za preciznu glazbenu koreografiju

U skladu s člankom 4. stavkom 1.

Brza Fourierova transformacija ili FFT razbija audio signale u njihove osnovne frekvencijske komponente, pokazujući detalje poput melodija, harmonija i slojeva instrumenata koje jednostavna mjerenja volumena jednostavno ne mogu uhvatiti. Uz to, specijalni algoritmi koji se nazivaju detektorima početka detektiraju tačne trenutke kada se zvukovi pokreću, kao što je trenutak kad se udari bubanj ili pritisne klavirski tipak. To pomaže upravljanju pumpama i ventilima s izvanrednom točkinjom, obično u roku od oko 50 milisekundi u svakom smjeru. Tradicionalni sustavi koji se temelje samo na količini ne uspijevaju ovdje. Kombinujući i analizu frekvencije i informacije o vremenu, ti sustavi ostaju sinhronizirani čak i kada se bave složenim glazbenim aranžmanima gdje se žice i perkusija preklapaju. Prava obrada događa se u malim dijelovima zvuka trajanja između 20 i 50 milisekundi. Ovi mali rezovi se pretvaraju u posebne hidrauličke upute. Naprimjer, melodija uzlaznog violončela može ubrzati nekoliko mlaznica odjednom, dok valjani ritam bubnjeva timpana prilagođava razlike pritiska u različitim područjima sustava u obliku prstena.

Prevod glazbene dinamike u vodene efekte

Sistem dinamičnog mapiranja uzima glazbene izraze i pretvara ih u hidrauličke akcije. Kada dođe do kresenda, sve zube počinju rasti zajedno, a protok vode postaje veći kako se glazba pojačava. Za staccato dijelove, brzi solenoidi ulaze u rad, stvarajući kratke eksplozije vode dužine oko 200 milisekundi koje odgovaraju vremenu šesnaeste note. Sekucije zbora sve povezuju odjednom. Magla se vrti kao pozadinski vokal dok glavni struji prskaju vodu kad god se akordi mijenjaju. Uzmimo klavirski arpeggio na primjer. Svaka nota pokreće zaseban tok vode koja se penje prema gore, savršeno načasovana tako da svaki mlaznicu puca kada odgovarajuća nota počne, doseže svoj ton, a zatim nestaje baš kao zvuk. Ono što smo dobili je nešto prilično nevjerojatno: glazba prevedena u pokrete vode koje zapravo imaju smisla za naša čula.

Profesionalni glazbeni fontani softver i kontroler ekosustavi

Depence od strane Syncronorm vs. AquaVision vs. Python kontroleri otvorenog koda

Izbor sustava upravljanja je bitan kada je riječ o pretvaranju zvučnih valova u kretanje vode u glazbenim fontanama. Uzmimo Depence iz Syncronorm kao primjer. Ova komercijalna platforma donosi vrhunske mogućnosti 3D simulacije zajedno s funkcijama programiranja vremenske linije i čvrstom podrškom MIDI / ArtNet. Takvi sustavi najbolje rade za velike instalacije gdje se više signala mora sinhronizirati s svjetlima na različitim dijelovima fontane. AquaVision ima sasvim drugačiji pristup. Softver se fokusira na olakšavanje stvari za ljude koji možda nemaju napredne tehnološke vještine. Uz jednostavnu sekvenciju povlačenja i bacanja plus spremne kolekcije efekata, emisije se stvaraju mnogo brže nego što tradicionalne metode dopuštaju. Kada su proračuni ograničeni ili kad netko želi eksperimentirati, uvijek postoji opcija za Python kontrolere otvorenog koda. Mnogi entuzijasti ih grade na Raspberry Pi hardveru koristeći alate kao što su PyAudio i FluidSynth. Oni omogućuju korisnicima da kodiraju svaki detalj do kada mlaznici paljuju, kako se pritisak mijenja tijekom vremena, pa čak i obrasce odgovora za LED-ove. Takva fleksibilnost posebno je korisna tijekom izvođenja uživo ili pri razvoju novih prototipa u istraživačkim okruženjima.

Komercijalni sustavi dolaze s čvrstom tehnološkom podrškom, ugrađenim sigurnosnim mrežama, i mogu se proširiti po potrebi, što je apsolutno neophodno za mjesta poput zabavnih parkova gdje instalacije često koštaju pola milijuna dolara i moraju raditi besprekorno svaki dan. U međuvremenu, opcije otvorenog koda češće se pojavljuju u istraživačkim okruženjima i kreativnim projektima koji uključuju interaktivnu umjetnost. Laboratorij za zabavu je otkrio da kad profesionalci podupiru sustav, vide oko 40 posto smanjenje grešaka kodiranja tijekom složenih produkcija s više komponenti koje rade istovremeno. Gledajući različite postavke? Pobrinite se da sustav kontrole odgovara stvarnim potrebama projekta. Jednostavna vodena funkcija na gradskom trgu zahtijeva potpuno drugačiju opremu od složene svjetlosne zaslone koja reagira na kretanje gomile u javnom prostoru.

Radni tok od kraja do kraja

Sastavljanje tih nevjerojatnih sinhroniziranih vodenih fontana uključuje slijediti prilično specifičan proces koji uravnotežuje i znanstvenu stranu i kreativnu viziju. Prvi korak obično počinje sa izvođenjem glazbe kroz neki poseban softver koji razgrađuje sve vrste elemenata iz pjesme. Govorimo o stvarima poput toga koliko glasno ili blago različiti dijelovi postaju, gdje otkucaji padaju, pa čak i o trenucima kada se glazba napipa ili uzme dah. Kad imamo sve ove podatke mapirane, dizajneri počinju ih povezivati s onim što se događa s vodom. Oni točno znaju koliko visoko svaki mlazni plin treba da se isprši, u kojem kutu moraju da pokazuju mlaznice, koliko vode prolazi kroz njih i kada svjetla treba da trepću ili mijenjaju boju. Sve ove odluke se donose preko kontrolnih ploča koje omogućuju operateru da sve fino podešava za maksimalni učinak tijekom izvedbe.

Prilikom postavljanja sustava inženjeri rade na podešavanju krivina tlaka pumpe i reakcije magnetnih žica. Oni postavljaju te 200 milisekundne aktuatore za oštre, brze pokrete slične staccato notama u glazbi, dok oni prilagođavaju sporije lukove za glatke prijelaze slične legato sviranju. Nakon svih ovih postavki, puno je testiranja provedeno kroz 3D programe simulacije. Ove simulacije provjeravaju da li se sve sigurno kreće, da li se učinci vode pravilno poklapaju s svjetlosnim znakovima i da li se neki dijelovi mogu udarati tijekom rada prije nego što se nešto zapravo fizički instalira. Tehnici zatim provode testove na živo gdje mijenjaju stvari kao što su koliko debela magla postaje, koliko brzo svjetla slabe i kako se vodeni mlaznici šire kroz prostor. Sve te prilagodbe pomažu u stvaranju neometanog iskustva gdje se zvukovi, pokreti i svjetla osjećaju povezani umjesto da se odvojeni elementi međusobno suprotstavljaju.

Ova metodološka integracija osigurava da svaka plesačka fontana pretvori složeni audio unos ne samo u sinhronizirano kretanje, već i u tekuću, emocionalno rezonan vizualnu poeziju.