Музыка растений

Эта статья будет немного более гиканутой, чем обычно: просто предупреждаю сразу 🙂 Нечто подобное я делал с электромагнитными ловилками, но теперь всё серьёзнее. Расскажу о приборе (и о том, как его сделать), переводящем биологическую активность растений в музыку. Как всегда, надеюсь на активные развёрнутые комментарии. Мне интересны любые мнения.

DATA GARDEN

Если верить немногочисленным статьям в сети, всё началось в 2011-м году, когда два парня из Филадельфии — Джо Патитуччи и Алекс Тайсон — создали музыкальный лейбл Data Garden.

У ребят было много общего: Джо увлекался генеративной, алгоритмической и другой современной авангардной музыкой, а Алекс с удовольствием читал ботанические исследования разной степени свежести: например, произведение Томпкинса и Бёрда «Тайная жизнь растений». Так что фишкой лейбла стало «безотходное производство»: вместо дисков и пластинок — цифровые коды на скачивание необычной современной музыки, нанесённые на конверты из биоразлагаемой бумаги, внутри которых лежали цветочные семена.

Поначалу история лейбла ограничивалась релизами эмбиентных работ Джо, арт-опен-эйрами с живой музыкой и интерактивными выставками о взаимосвязи растений и технологий, пусть и весьма успешными и интересными. Но «всё заверте», когда в 2012-м году ребят позвали создать произведение в Художественном музее Филадельфии. К Data Garden присоединился инженер и разработчик Сэм Кусумано, создавший первый прототип системы, переводившей микроколебания проводимости на поверхности листьев растений в MIDI-данные, которые можно было отправить в синтезатор и получить музыку, сгенерированную, например, комнатным цветком. Эдакий полиграф для фикуса.

Полиграф, или детектор лжи, используется при различных исследованиях и во время допроса — для регистрации, в том числе, изменений электрического сопротивления кожи. То, что информация о различных воздействиях на растения передается в их организме при помощи электрических сигналов, впервые продемонстрировал бенгальский ученый-энциклопедист сэр Джагадиш Чандра Бос в 1927-м году. Частично подтвердил его исследования сотрудник ЦРУ Клив Бакстер в 1966-м— он как раз использовал полиграф для измерения электрического сопротивления тканей растения при его поливе, а также при многочисленных деструктивных воздействиях на листья и ствол.

Первой работой, созданной на устройстве Сэма, получившем название «Biodata Sonification», стал перформанс Джо Патитуччи в рамках «Data Garden Quartet», где четыре тропических цветочка играли эмбиент.

Но ничего бы не получилось, если бы зрители/слушатели в какой-то момент не были бы предоставлены сами себе. По официальной версии, они задавали так много вопросов, что ребятам просто надоело на них отвечать. Это принесло пользу: Джо заметил, что мелодические паттерны, исходящие от растения, могли измениться, когда в комнате появлялись определённые люди. Опять же, согласно официальной истории Data Garden, это были флористы, ботаники и «энергетические целители». В общем, ребята продолжили эксперименты с небывалой увлечённостью, стали ездить по всей Северной Америке, общаться с саунд-дизайнерами и думать, как быть дальше.

А дальше был успешный краудфандинг на Kickstarter в 2014-м году, и результатом стала вторая ревизия устройства: «MIDI Sprout». Несмотря на уникальность находки, разработчики не стали патентовать устройство и выложили схемы в открытый доступ на GitHub.

MIDI Sprout, футаж с Kickstarter

Примерно в это же время в команде появился четвёртый участник: Джон Шапиро, и именно он помог открыть второй, кроме саунд-арта, рынок сбыта для устройств: йога и управляемая медитация. Благодаря его находкам и идеям последняя ревизия устройства — PlantWave — умеет по WiFi подключаться к смартфону и транслировать на него «биосигналы растений, трансформированные в целебный эмбиент».

MIDI он всё так же понимает: возможно, даже лучше, чем раньше. Как бы вы ни относились ко всей этой эко-затее, сколько бы ни было скептицизма, никакой магии тут нет, и всё работает по старой схеме: устройство через электроды считывает микроколебания проводимости в растениях (а эти данные меняются в зависимости от тепла, освещённости, музыки, количества людей вокруг и от того, как вы обращаетесь с цветком), шлёт хаос из цифр в микроконтроллер, а тот, используя определённые алгоритмы, переводит всё в MIDI-ноты разной длины и разного регистра.

Тут остаётся полагаться лишь на честность разработчиков и ваше умение анализировать код, чтобы понять, чего там происходит. Если интересно — ссылки есть выше и будут ещё.

Добавлю, что Data Garden также запустили сайт Plants.FM, нон-стопом 24/7 стримящий музыку, генерируемую растениями.

Из-за того, что исходный код долгое время был открытым, в сети успело появиться некоторое количество других разработчиков, создающих очень похожие устройства (даже внешне), но по другой цене. Особенно отличился Мануэль Домке aka leetronics из Германии, создавший «MIDI Biodata Sonification Device v2.1», что почти в точности то же самое, но за $100.

А самое главное — это можно спаять самому, ибо Мануэль оставил много подробных комментариев и материалов на разных форумах, включая файлы для создания корпуса в 3D-принтере.

MIDI Biodata Sonification Device v2.1

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ТЕХ, КТО ПЛАНИРУЕТ ЭТО СОБРАТЬ

Итак, причины спаять эту штуку у вас могут быть самые разные. Вы можете разделять веру парней из Data Garden в гармонию биополей и целительный энергообмен с растениями, можете искать штуковину для медитаций, а можете просто хотеть попробовать нечто новое и по-своему чудное. По сути, это машинка для генеративной музыки. Именно так я к ней относился, когда узнал о MIDI Sprout; именно так я отношусь к ней и сейчас.

Итак, в моём случае началось всё с Instagram-канала, на который я случайно подписался. Как вы уже поняли, там молодой человек приклеивал электроды к фикусу и гнал ноты в какую-то гирлянду из разных синтезаторов и педалей (хотя чаще постил только фикус и электроды).

@naturalsymphonylive

На момент написания статьи я не любил эмбиент, но идея уже тогда мне показалась весьма интересной.

Спросить об этом оказалось не у кого, пришлось гуглить. И гугл привёл меня к MIDI Sprout, а точнее, к ветке на Gearslutz, автор которой пытался выяснить, не уловка ли это всё, ведь у него либо нет нот вообще, либо они генерируются даже тогда, когда ничего никуда не подключено. В определённый момент в ветке появился упомянутый выше Мануэль Домке и написал следующее:

Привет! Железная и софтовая части MIDI Sprout находятся в открытом доступе: https://github.com/electricityforprogress/MIDIsprout.
Так что вы можете самостоятельно убедиться в том, что это не уловка. Я уже это сделал и могу подтвердить: это правда. Это довольно простая схема для измерения проводимости. Но анализ и обработка поступающих колебаний для вычисления MIDI-нот (и управляющих команд) — удивительно сложны. Судя по тому, что вы написали, я бы порекомендовал попробовать устройство на другом цветке, ведь у этого, похоже, всё плохо с проводимостью. Может, стоит попробовать его полить или даже выставить на свет (растение, не ваше устройство!). Также попробуйте поиграть с ручкой чувствительности, установите другой порог. Когда порог низкий (сразу после щелчка включения), это наивысшая чувствительность, оттого может быть много «случайных» нот. Найдите уровень, на котором всё хорошо звучит. Обратите внимание, что мой комментарий не является независимым, поскольку я продаю собственную версию 
MIDI Sprout на Tindie. Однако я никак не связан с Data Garden. Фактически, с некоторой помощью и вдохновением от Сэма Кусумано, создателя оригинального устройства, я разработал обновление прошивки, в котором есть несколько дополнительных параметров для настройки (threshold, гаммы, канал MIDI, яркость светодиодов). Также, вместо картона, я использую корпуса, напечатанные на 3D-принтере. Есть много цветовых решений, я выложил их совсем недавно. Кстати, прошивка и корпус подходят для обеих версий оборудования. Основное отличие — это кнопка, которую можно подключить к оригинальному MIDI Sprout через ISP Header. Все инструкции по обновлению есть на моём веб-сайте:

https://github.com/13-37-org/MIDIsprout

Если вы захотите собрать (а не покупать) MIDI Sprout своими руками, то существует два пути. Наименее замороченный, не требующий пайки, возни с платой и корпусом — это собрать всё на макетной беспаечной плате (стоит в районе 300-600 ₽). Для домашней работы хватит за глаза. Есть ещё одна версия устройства: от компании Electricity for Progress, с собственным вариантом корпуса и своей инструкцией по сборке, как раз без пайки. На всякий случай, основной файл с этим мануалом я скачал себе на диск, так что забирайте.

Если же хочется эстетичности, надёжности и долговечности, то придётся очень сильно повозиться.

Итак, если по первой ссылке из поста Мануэля мы получаем, ни много, ни мало, первую версию MIDI Sprout, которая нам не очень пригодится, то по второй — очень даже много всего полезного.

Во-первых, файлы для печати деталей корпуса на 3D-принтере (папка «3d»). Их можно посмотреть при помощи бесплатной программы FreeCAD. Если принтера нет, можно воспользоваться услугами 3D-печати, сейчас есть во многих городах. Гуглим.

Обратите внимание, что для первой оригинальной ревизии MIDI Sprout потребуется распечатать всего 3 файла: «midi-sprout-classic-nohole.stl» (сам корпус), «midi-sprout-diffuser.stl» (белая внутренняя крышка) и «midi-sprout-lid.stl» (крышка от корпуса).

Корпус для MIDI Sprout во FreeCAD

Также не забудьте прочитать файл README.md, который открывается любым текстовым редактором. В нём подробно описано, что за что отвечает и из чего делать.

Во-вторых, перечень компонентов, схемы распайки микроконтроллеров и многое другое из первого архива (папка «classic»). Да, как вы уже, наверное, поняли, вам придётся немного попаять. Для тех, кто не умеет, есть отличное видео на YouTube-канале AmperkaRu:

В прилагающемся архиве «MIDI_Sprout_009_gerber.zip» имеется готовая к печати схема платы — и это очень здорово, однако файлы я так и не смог ничем открыть. В папке «midi-biodata-v2» находится всё то же самое, но уже видоизменённое Мануэлем Домке. Советую использовать именно эти файлы — они открываются.

Для открытия снова понадобится отдельная бесплатная программа (для «посмотреть», а кому-то и для «подправить») — KiCad EDA. После попытки открыть файл с расширением .sch, программа может попросить «переопределить компоненты»: можете просто закрыть, а можете и переопределить, в данном случае без разницы. Откроется Eeschema, жмём «запустить Pcbnew» и любуемся макетом печатной платы. Alt+3 запускает просмотр в 3D.

Схема MIDI Sprout в KiCAD EDA
Макет печатной платы в KiCAD EDA
Макет печатной платы в 3D

Касательно компонентов (курсивом выделены дополнительные для модификаций):

  • микроконтроллер ATMEGA 328P — 1 шт.;
  • таймер LMC555 — 1 шт.;
  • резистор переменный с выключателем 10 кОм (для радио)— 1 шт.;
  • электролитический конденсатор 47 мкФ на 25 В— 1 шт.;
  • керамический конденсатор 0,1 мкФ (оранжевый)— 1 шт. (+2 шт.);
  • керамический конденсатор 0,0042 мкФ (синий) — 1 шт.;
  • резистор 100 кОм — 1 шт.;
  • резистор 220 Ом — 7 шт.;
  • резистор 3,9 кОм — 1 шт.;
  • кварцевый резонатор 16 МГц — 1 шт.;
  • светодиоды — 2 красных, 1 жёлтый, 1 зелёный, 1 синий, 1 белый;
  • гнездо MIDI DIN5 — 1 шт.;
  • гнездо аудио 3,5 мм моно — 1 шт.;
  • отсек для 3 батареек AA — 1 шт.

Получается около 800 рублей. Добавим к этой сумме электроды + пластины, саму печатную плату, корпус и расходники. В любом случае, если опыт пайки у вас имеется, то, скорее всего, проблем с деталями не возникнет. Ниже полезное видео по сборке: можно подсмотреть, как должны выглядеть детали, чтобы точно подойти под корпус.

В-третьих, самое для нас главное — файл прошивки (папка «firmware»). По умолчанию, при заказе в интернет-магазине Data Garden, микроконтроллер ATMEGA 328P поставляется прошитым. Нам придётся купить «пустой» и прошить самостоятельно. Тут я не смогу вам подсказать: либо вы уже знаете, как это делать, либо придётся поискать друга-схемотехника, который поможет или подскажет. Мне очень помог с прошивкой и деталями Дмитрий Андрианов, за что ему огромное человеческое спасибо.

Далее дело прямых рук, терпения и свободного времени.

Если вам удастся собрать — рассказывайте, как сделали, сложно ли было. Особенно жду комментариев касательно прошивки. Лично я прибор собрал без особых проблем.

Мой спатифиллум и MIDI Sprout в коробочке, напечатанное 3D-принтером

Ну что ж, теперь вы знаете о существовании MIDI Sprout. Знаете, как его собрать и какая у него история. Желаю всем успехов в творчестве! Вдохновения и новых интересных штук.

Отдельное спасибо Софье за вычитывание и указание на некоторые неточности.

08.12.2020

Автор: Илья Чертков

Автор статей о музыке, композитор в проектах mal0 и БКТТ, создатель/админ TG-канала МУЗЯБЛОКИ, админ в "Самом полезном по музыке" от Школы Маскелиаде.

Добавить комментарий