If This Then That. The color detecting sound device. Naam: Bertus Jansen Studentnummer: Klas: G&I-1C

Transcriptie

1 If This Then That The color detecting sound device Naam: Bertus Jansen Studentnummer: Klas: G&I-1C If This Then That Herkansing 2 Docent: Edwin van Ouwerkerk Moria

2 Contents Links... 1 Concept Ontwikkeling... 2 Het Bouwen... 3 Assembleren... 3 De Luidspreker... 3 De Scanner... 4 Het Resultaat... 5 Code... 7 Reflectie... 9 Links Portfolio Site: PMI Fablabs: Technische Documentatie (Instructables): Player/ Video Presentatie (Youtube): 1

3 Concept Ontwikkeling Het heeft veel moeite gekost om een concept te bedenken voor dit project. Ik wist niet goed wat de mogelijkheden en limieten van een arduino zijn, en wat er allemaal mee bereikt kan worden. Verder werden veel concepten die dan in me op kwamen al snel afgeschreven als te simpel, te ingewikkeld, of niet origineel genoeg. Het eerste idee waar ik tevreden mee was, en heb overwogen om te gaan bouwen was een zelfgemaakte theremin. De theremin is een instrument die ik altijd al zeer interessant heb gevonden. Om er dan zelf een te bouwen leek me een zeer cool idee. Het probleem zat vooral in het feit dat een daadwerkelijke theremin bouwen met arduino me nooit zou lukken. Nou had ik op internet wel een simpelere variant gevonden met arduino, maar zelfs dan wist ik niet zeker of dit zou gaan lukken. Verder was er ook het probleem dat een theremin al een bestaand instrument is, en om die reden dus eigenlijk al niet door ging. Toch wist ik hier na wel dat ik graag iets met geluid wou gaan doen, omdat me dit interessanter leek dan bijvoorbeeld iets met alleen led lampjes. Ik heb altijd al wel interesse gehad in muziek, maar heb er eigenlijk nooit echt wat mee gedaan. Als resultaat kwam het idee om beeld om te zetten naar geluid. Het idee was dan vooral om een schilderij of foto om te zetten naar een melodie. Op deze manier kon ik muziek creëren door iets visueels te maken. Om dit te bereiken zou ik dan iets van een camera of foto s moeten gebruiken. Het gemaakte beeld zou dan per pixel moeten scannen, en daar op één of andere manier een melodie uit berekenen. Dit leek me veel te hoog gegrepen, gezien ik geen idee had hoe ik dit praktisch voor elkaar moest krijgen. Ik heb toen besloten om het te versimpelen naar het scannen van een enkele kleur; in principe één pixel in plaats van een heel schilderij. Met deze kleur kan een melodie aangepast worden, door middel van de verschillende waardes binnen de kleur. Ook zou door middel van een strook aan kleuren een eigen melodie gemaakt kunnen worden. Wanneer het bouwen hier van klaar zou zijn kon ik nog kijken naar eventuele toevoegingen of uitbreidingen. 2 Een stel electrisch schema s

4 Het Bouwen Assembleren Voor dit project had ik nog helemaal geen ervaring met arduino, en eigenlijk ook nauwelijks met elektronica in het algemeen. Het leren van deze punten kosten mij een stuk meer tijd dan ik van te voren had ingeschat. Het uiteindelijke bouwen van dit project heeft 5 dagen aan werk gekost, zonder het schrijven van het verslag en dergelijke onderdelen van het project. Zelfs voor relatief simpele dingen moest ik op internet op zoek naar hoe dingen in elkaar gezet moeten worden. Verder moest er een hoop ondertussen weggezakte natuurkunde kennis weer opnieuw opgedaan worden. Ik had het geluk dat me vader vroeger veel met elektronica gewerkt heeft, en hier dus mee heeft kunnen helpen. De Luidspreker Het eerste onderdeel dat gebouwd is, is de luidspreker. Er is weinig speciaals aan dit onderdeel. Het is een standaard piezo speaker die direct gekoppeld is aan de arduino, het was verder niet nodig om dit in connectie te zetten met andere onderdelen. Het grootste deel van het het werk dat aan de luidspreker moest gebeuren zat in de code, wat er voor moet zorgen dat de tonen en afspeelsnelheid worden aangepast aan de gemeten waardes. Dit was in eerste instantie getest op een breadboard, zoals hier onder te zien is. Bij deze eerste tests werd er gebruik gemaakt van een draaiknop en een LDR om de toon en snelheid aan te passen. Buiten wat verkeerd geprikte draadjes werkte dit onderdeel snel; wat hoop gaf voor de rest van het project. Breadboard test van de luidspreker 3

5 De Scanner Het oorspronkelijke idee voor een scanner om kleuren mee te meten waren 3 aparte LDRs, ieder met een verschillende kleur doorzichtig plastic er over heen. De plastic plaatjes zouden alleen het licht van dezelfde kleur als het plastic plaatje doorlaten. Op deze manier zou de LDR alleen het licht van die kleur meten, en kan je met de drie sensors dus een rood, groen en blauw waarde kunnen krijgen. Later vond ik op internet een mooiere manier om dit te doen. Drie gekleurde led lampjes en een LDR. De led lampjes gaan één voor één aan, en de LDR vangt het licht op dat weerkaatst van het object waar de scanner tegen aan gehouden word. Dit betekend dat de LDR eerst de hoeveelheid rood opvangt dat weerkaatst word, dan de hoeveelheid groen, en dan de hoeveelheid blauw. Scanner 1: Doorlating Scanner 2: Weerkaatsing Het nadeel is wel dat deze variant is wat langzamer dan de versie met de drie LDRs met plastic kapjes. De reden hier voor is dat iedere led een kort moment aan moet staan voor de LDR het licht kan meten, en dit drie keer gedaan moet worden om alle drie de waardes te krijgen. In het geval van de drie aparte LDRs zou het in één snelle meting gedaan kunnen worden. Toch is het voor deel hiervan dat op deze manier de kleur van objecten gemeten kan worden, in plaats van de kleur van een licht. Dit betekend dat er objecten gebruikt kunnen worden om de muziek aan te passen, in plaats van verschillende kleuren lamp of doorzichtige dingen. Met het oorspronkelijke idee voor een sensor was het nodig om een aparte lichtbron te hebben, terwijl deze nu als het ware ingebouwd is. Ook ziet de sensor er nu ook gewoon high tech uit, met de knipperende lichtjes. Ondanks dit alles was achteraf gezien was het eerste concept misschien toch handiger, gezien de korte vertragingen van de sensor metingen ook de gespeelde melodie af remt. De scanner, met en zonder omhulsing. 4

6 Het Resultaat Het eind resultaat bestaat dus uit de scanner, de luidspreker en de hierna volgende code. Tijdens het testen van de luidspreker werd het al snel duidelijk dat het ook handig zou zijn om een aan-uit knop toe te voegen aan het geheel. De voornaamste reden hier voor was dat ik het melodietje al snel zat was, en deze wou kunnen af zetten tijdens het testen van andere onderdelen. Ook wordt in het algemeen een aan-uit knop op iets wat continu geluid maakt wel gewaardeerd zou ik denken. Verder heeft de scanner eerst een set-up moment. Tijdens deze set-up neemt de scanner eerst een meting van een wit oppervlak, en dan nog een meting van een zwart oppervlak. Deze metingen zijn nodig voor de code om een minimum en een maximum waarde te krijgen voor volgende metingen. Deze metingen duren vijf seconde, zodat je tijd hebt om de test oppervlakken te verwisselen voor de volgende scan. De lampjes van de scanner knipperen drie maal om aan te geven dat de test klaar is, en de volgende oppervlak er voor gehouden kan worden. Het probleem is hier dan alleen dat je de knipperende lampjes niet kan zien wanneer deze bedekt zijn met het test oppervlak. Om deze reden is er ook een test lampje toegevoegd die ook het voltooien van een meting aangeeft. Het uiteindelijke resultaat zonder het bakje Het eind resultaat is vrij klein en compact. De reden hier voor is dat het grootste deel van de onderdelen en apparatuur in de losse scanner zit. Voor de rest waren er alleen nog de speaker, het test lampje, en de aan-uit knop die daar nog bij moesten komen. Verder was het idee om het geheel klein te houden ook zodat het makkelijk mee gedragen zou kunnen worden. Een apparaat als dit is natuurlijk iets wat je makkelijk mee zou moeten kunnen nemen, om het op zoveel mogelijk dingen te kunnen gebruiken en testen. Het is uiteindelijk toch wat rommeliger geworden dan ik graag had gehoopt. Dit komt grotendeels omdat ik alle draden die tussen de arduino en de constructie lopen langere draden had gebruikt, maar niet genoeg langere draden had. Dit maakt het een beetje een onhandige constructie. 5

7 Hieronder staat dan het elektrisch schema van het prototype. Ik ben niet helemaal zeker of de weerstand waardes kloppen; een deel kan ik alleen nog terug zien op foto s waarop het lastig te zien is. Toch zou dit schema moeten kloppen. 6

8 Code Bij de code was gebruik gemaakt van twee verschillende voorbeelden die samen min of meer hetgeen maakte dat ik wilde bouwen. Het eerste voorbeeld ging over het afspelen van melodieën over een speaker, het ander over de werking van de kleuren sensor. Deze voorbeelden zijn wel veel aangepast omdat er een aantal punten in zaten die verbeterd konden worden. #include "pitches.h" int melody[] = { NOTE_D5, NOTE_B4, NOTE_G4, NOTE_E4, NOTE_D5, NOTE_B4, NOTE_G4, NOTE_B4, NOTE_G4, NOTE_B4, NOTE_A4, NOTE_G4, NOTE_G4, NOTE_A4, NOTE_G4, NOTE_F4, NOTE_G4, NOTE_F4, NOTE_G4, NOTE_G4, NOTE_B4, NOTE_D5, NOTE_E5, NOTE_F5, NOTE_D5, NOTE_B4, NOTE_G4, NOTE_E4, NOTE_D5, NOTE_B4, NOTE_G4, NOTE_B4, NOTE_G4, NOTE_B4, NOTE_A4, NOTE_G4, NOTE_G4, NOTE_A4, NOTE_G4, NOTE_F4, NOTE_G4, NOTE_F4, NOTE_G4, NOTE_G4, NOTE_B4, NOTE_D5, NOTE_E5, NOTE_F5 ; int notedurations[] = { 4, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 4, 4, 6, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 4, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 8, 4, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 4, 4, 6, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 4, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 6 ; int LED_ARRAY[] {2, 3, 4; int LED_RED = 2; int LED_GREEN = 3; int LED_BLUE = 4; int TOGGLEBUTTON = 6; int FEEDBACK_LED = 8; int SPEAKER = 10; float colourarray[] = {0,0,0; float whitearray[] = {0,0,0; float blackarray[] = {0,0,0; bool toggleswitch = true; bool laststate = false; void setup() { Serial.begin(9600); pinmode (SPEAKER, OUTPUT); pinmode (TOGGLEBUTTON, INPUT); pinmode (LED_RED, OUTPUT); pinmode (LED_GREEN, OUTPUT); pinmode (LED_BLUE, OUTPUT); SetBalance (); void loop() { int n = sizeof(melody)/sizeof(melody[0]); for (int thisnote = 0; thisnote < n; thisnote++) { if (ToggleCheck ()) { SetColour (); PlayNote (thisnote); 7 void SetBalance () { ReadyCheck (); delay (5000); for (int i = 0; i < 3; i++) { digitalwrite (LED_ARRAY[i], HIGH); delay (100); whitearray [i] = analogread (A0); digitalwrite (LED_ARRAY[i], LOW); PrintRGB (whitearray); ReadyCheck (); delay (5000); for (int i = 0; i < 3; i++) { digitalwrite (LED_ARRAY[i], HIGH); delay (100); blackarray [i] = analogread (A0); digitalwrite (LED_ARRAY[i], LOW); PrintRGB (blackarray); ReadyCheck (); void SetColour () { for (int i = 0; i < 3; i++) { digitalwrite (LED_ARRAY[i], HIGH); delay (50); colourarray [i] = analogread (A0); digitalwrite (LED_ARRAY[i], LOW); float greydiff = whitearray[i] - blackarray[i]; colourarray[i] = ((colourarray[i] - blackarray[i]) / greydiff) * 255; delay (50); void ReadyCheck () { for (int n = 0; n < 3; n++) { for (int i = 0; i < 3; i++) { digitalwrite (LED_ARRAY[i], HIGH); digitalwrite (FEEDBACK_LED, HIGH); delay (300); for (int i = 0; i < 3; i++) { digitalwrite (LED_ARRAY[i], LOW); digitalwrite (FEEDBACK_LED, LOW); delay (300);

9 void PlayNote (int note) { int speedinput = (colourarray[0] <= 0)? 1 : colourarray[0]; speedinput = (speedinput / 100) * 3; int toneinput = (colourarray[2] <= 0)? 1 : colourarray[0]; toneinput = (toneinput * 10); int noteduration = speedinput / notedurations[note]; tone(speaker, melody[note] + toneinput, noteduration); int pausebetweennotes = noteduration * 1.30; delay(pausebetweennotes); notone(speaker); bool ToggleCheck () { bool currentstate = digitalread (TOGGLEBUTTON); Serial.println (digitalread (TOGGLEBUTTON)); if (currentstate == true && laststate == false) { toggleswitch =!toggleswitch; laststate = currentstate; return toggleswitch; Wanneer het programma wordt opgestart roept deze de SetBalance() functie aan. Deze functie zet de waardes van de sensor zonder licht, en met wit licht. Deze waardes worden later gebruikt bij het normaliseren van het berekende licht dat de sensor later gaat meten. Vervolgens wordt voor iedere noot in het melodietje de momentele kleur gemeten, en de volgende noot afgespeeld. De toon hoogte wordt aangepast afhankelijk van de rood waarde, en de snelheid van de toon is afhankelijk van de blauw waarde. Groen wordt niet gebruikt omdat er verder niets aan te passen viel aan het melodietje. Verder gaf de groene meting een vrij aparte waarde, die veel lager was dan de andere twee kleuren. Het is niet helemaal duidelijk of dat dit komt vanwege het led lampje, of omdat de scanner het groene licht minder goed op vangt. Hierbij wordt gebruik gemaakt van een noten lijst die op internet gevonden is. Verder zijn de momenteel gebruikte noten gebaseerd op de Chocobo Theme uit final fantasy, hoewel dit er niet in terug te horen is; omdat de noten niet helemaal kloppen, en vanwege de licht vervormingen. /* Public Constants ***********************************/ #define NOTE_B0 31 #define NOTE_C1 33 #define NOTE_CS1 35 #define NOTE_D1 37 #define NOTE_DS1 39 #define NOTE_E1 41 #define NOTE_F1 44 #define NOTE_FS1 46 #define NOTE_G1 49 #define NOTE_GS1 52 #define NOTE_A1 55 #define NOTE_AS1 58 #define NOTE_B1 62 #define NOTE_C2 65 #define NOTE_CS2 69 #define NOTE_D2 73 #define NOTE_DS2 78 #define NOTE_E2 82 #define NOTE_F2 87 #define NOTE_FS2 93 #define NOTE_G2 98 #define NOTE_GS2 104 #define NOTE_A2 110 #define NOTE_AS2 117 #define NOTE_B2 123 #define NOTE_C3 131 #define NOTE_CS3 139 #define NOTE_D3 147 #define NOTE_DS3 156 #define NOTE_E3 165 #define NOTE_F3 175 #define NOTE_FS3 185 #define NOTE_G3 196 #define NOTE_GS3 208 #define NOTE_A3 220 #define NOTE_AS3 233 #define NOTE_B3 247 #define NOTE_C4 262 #define NOTE_CS4 277 #define NOTE_D4 294 #define NOTE_DS4 311 #define NOTE_E4 330 #define NOTE_F4 349 #define NOTE_FS4 370 #define NOTE_G4 392 #define NOTE_GS4 415 #define NOTE_A4 440 #define NOTE_AS4 466 #define NOTE_B4 494 #define NOTE_C5 523 #define NOTE_CS5 554 #define NOTE_D5 587 #define NOTE_DS5 622 #define NOTE_E5 659 #define NOTE_F5 698 #define NOTE_FS5 740 #define NOTE_G5 784 #define NOTE_GS5 831 #define NOTE_A5 880 #define NOTE_AS5 932 #define NOTE_B5 988 #define NOTE_C #define NOTE_CS #define NOTE_D #define NOTE_DS #define NOTE_E #define NOTE_F #define NOTE_FS #define NOTE_G #define NOTE_GS #define NOTE_A #define NOTE_AS #define NOTE_B #define NOTE_C #define NOTE_CS #define NOTE_D #define NOTE_DS #define NOTE_E #define NOTE_F #define NOTE_FS #define NOTE_G #define NOTE_GS #define NOTE_A #define NOTE_AS #define NOTE_B #define NOTE_C #define NOTE_CS #define NOTE_D #define NOTE_DS

10 Reflectie Ik heb dit project in eerste instantie lang uitgesteld omdat het me niet wou lukken om een concept te bedenken waar ik tevreden mee was. Alles wat ik bedacht had werd uiteindelijk afgeschreven als te simpel of niet creatief genoeg. Dit kwam dan ook deels omdat ik eigenlijk niet goed wist wat een arduino allemaal precies kon, en ik niet veel ervaring heb met het hele snoertjes en stekkertjes gedoe. Uiteindelijk ben ik nu dan toch gegaan voor een variatie op een concept dat ik vrij vroeg al had, namelijk de theremin. Nu dat het geheel en wel in elkaar zit ben ik er toch tevreden over. Het is uiteindelijk toch een leuk apparaat geworden waar nog best wat mee gedaan kan worden. Eventuele verbeteringen zijn het gebruiken van de groen waardes, die op het moment niet gebruikt worden. Waarschrijnlijk voor het volume, iets dat op het moment niet aangepast kan worden. Verder zou ik er graag voor zorgen dat het apparaat ook daadwerkelijke muziek bestanden kan afspelen, in plaats van de voorgeprogrammeerde bliepjes. Verder kan er eventueel nog iets aan toegevoegd worden waar mee er melodietjes geïmporteerd kunnen worden. Dit kan op het moment alleen door handmatig de juiste noten er in te coden. Ook was het eerste concept voor een kleuren sensor (de drie LDRs met gekleurd plastic) misschien handiger geweest voor dit project. De methode die op het moment gebruikt wordt vereist korte delays bij het scannen van de kleur; iets dat bij iedere noot opnieuw gedaan moet worden. Gezien het zover ik weet niet mogelijk is om het scannen van de kleur en het afspelen van de noot tegelijkertijd te doen, wordt hierdoor de tijd tussen noten net iets langer dan eigenlijk de bedoeling is. Hierdoor klinkt het melodietje nog minder als bedoeld dan dat het al deed. De arduino opent wel de deur naar een hele hoop nieuwe mogelijkheden in projecten en dergelijke. Ik kan niet zeggen dat ik er op het moment heel bekwaam in ben. Maar terwijl ik voor heen eigenlijk alleen digitale projecten heb gedaan, zou ik nu best wat met arduino kunnen gaan beginnen. 9