Ein Display aus farb- und formsensitiven Pixeln, auf die der Betrachter farbig malen kann.

Eine Zusammenarbeit von Stephan Reich und Patty Gadegast.

Die Idee

Viele Displays bestehen aus einer zwei dimensionalen Matrix aus Bildelementen, den Pixeln. In der Regel sind diese Pixel in einem gleichmäßigen Raster angeordnett und starr in ihrer Form und Größe. Was wäre wenn dem nicht so wäre und die einzelnen Pixel verformbar wären? Die Vision: ein Display aus sich verformenden Pixelelementen dass auf seine Umgebung reagiert. Ein zusätzlicher Beleuchtungsunterschied könnte den Formkontrast noch verstärken oder ergänzen.

Das Konzept

Das Konzept Soft Pixels als Interaktive Wand

Das Konzept Soft Pixels als Interaktive Wand

SoftPixels ist eine Interaktive Wand, auf die der Betrachter mit beliebigen, farbigen Gegenständen, die er gerade bei sich trägt, malen kann. Dabei wird ein farbiges Relief erzeugt.

Die Installation ist für Warteräume im Innenbereich geeignet. Die Wand ist modular aufgebaut und in ihrer Gesamtform und -größe somit variabel. Das Display läßt sich so an den jeweiligen Standort anpassen.

Anordungsvariante der SoftPixel Module im Rechteck

Anordungsvariante der SoftPixel Module im Rechteck

Anordungsvariante der SoftPixel Module im Dreieck

Anordungsvariante der SoftPixel Module im Dreieck

Die Realisierung eines Prototypen

Die Pixel

Die Display-Elemente bestehen auch milchigen, lichtdurchlässigen Körpern, z.B. aus Silikon, die hinterleuchtet und mechanisch verformt werden. Das Display kann Informationen mittels Form- und Helligkeitskontrast der einzelen Pixel darstellen. Der Kontrast entsteht durch unterschiedliche Verformung und der daraus resultierenden veränderten Transluzenz.

Simulations-Rendering eines Displays mit verformbaren Silikon-Pixeln, die sich beim Zusammenquetschen vergrößern und auch mehr Licht durchlassen

Simulations-Rendering eines Displays mit verformbaren Silikon-Pixeln, die sich beim Zusammenquetschen vergrößern und auch mehr Licht durchlassen

Material- und Formstudien

Wir mußten ein geeignetes Material finden. Erste Experimente wurden mit handelsüblichem Bausilikon und Gelantine gemacht. Es galt das Material hinsichtlich der Transluzens, der Verformung, der Elastizität und des für die Verformung notwendigen Kraftaufwandes zu überprüfen.

Erste Formexperimente mit Bau- bzw. Sanitärsilikon.

Erste Formexperimente mit Bau- bzw. Sanitärsilikon.

Elastizitäts- und Tranzluzenz-Experimente mit Gelantine.

Elastizitäts- und Tranzluzenz-Experimente mit Gelantine.

Hinterleuchteter Silikonzylinder (Hohlkörper) gequetscht.

Hinterleuchteter Silikonzylinder (Hohlkörper) im Normalzustand.

Hinterleuchteter Silikonzylinder (Hohlkörper) im Normalzustand.

Hinterleuchteter Silikonzylinder (Hohlkörper) gequetscht.

ungequetscht.

Quetschung einer hohlen Halbkugel aus Silikon: ungequetscht.

komplett gequetscht.

Quetschung einer hohlen Halbkugelform aus Silikon: komplett gequetscht.

Verschiedene Silikonformen und -größen wurden getestet

Verschiedene Silikonformen und -größen wurden getestet

Fazit:

Bausilikon und Gelantine erwiesen sich als ungeeignet, da sie zu hart oder nicht haltbar waren. Wir haben uns daher für ein extra stabiles und elastisches Spezialsilikon entschieden, Dragonskin von Kaupo.

Trotz des sehr weichen Spezialsilikons konnten wir keine massiven Silikonkörper verwenden, da zu viel Kraft zum Quetschen notwendig war, welche die von uns verwendeten Servomotoren nicht aufbrachten. Somit mußten wir Hohlkörper verwenden .

Die von uns entwicklete Pixelform entstand nach zahlreichen Versuchen mit Quardern, Halbkugeln und Zylindern. Letzendlich hat sich für einen möglichst großen Formkontrast bei möglichst gerigem Kraftaufwand eine abgerundete Zylinderform mit ca. 5 cm Durchmesser und 5 cm Höhe als am günstigsten erwiesen.

Jedoch war der von den Hohlkörpern erzeugte Helligkeitskontrast bei der Quetschung nicht stark genug um Informationen deutlich darstellbar zu machen. Daher entschieden wir uns zusätzlich noch Farbe ins Spiel zu bringen.

Farberkennung und -wiedergabe

Die einzelnen Pixel sollten die Farbe des sich davor befindlichen Objektes wiedergeben. Hierfür wurde eine Farberkennung mittels einer Kamera (Webcam) realisiert. Das Kamerabild wird auf einem Computer, in einem in Processing implementerten Progeramm, ausgewertet.

Um eine Farbwiedergabe nur unter der Bedingung einer Annäherung zu gewährleisten wurden Infrarotlicht-Näherungssensoren verwendet. Die Farbwiedergabe erfolgt durch RGB-LEDs in Silikonkörpern.

Farbdetektion eines blauen Objektes

Farbdetektion eines blauen Objektes

Farbdetektion eines orangenen Objektes.

Farbdetektion eines orangenen Objektes.

Hier ein Video der Farbaufnahme und -wiedergabe, Die farbe ist sowohl auf dem Display zu erkennen, als auch exemplarisch auf der LED, die das linke obere Pixel des Displays repräsentiert.

Der Aufbau des Moduls

Explosionszeichnung des Modul Prototypen

Explosionszeichnung des Modul Prototypen

Ein Displaymodul wurde prototypisch realisiert. Das Modul beinhaltet vier Pixel mit ihrer Zugmechanik, zugehörigen Servomotoren und Näherungssensoren und LEDs und eine Kamera für die Bildaufnahme für diese Pixel. Das Herzstück der Elektronik eines SoftPixel-Moduls ist ein Arduino Board. Es ist für die Auswertung der Näherungssensorik und die entsprechnde Steuerung der Mechanik zuständig ist. Für die LED Steuerung wurde ein zusätzlicher LED Treiber verwendet. Die Bilddaten werden separat softwareseitig ausgewertet. Die Farbwiedergabesteuerung an die RGB-LEDs erfolgt ebenfalls über Arduino-Board und LED-Treiber.

Blick in das Innere des Modul Prototypen

Blick in das Innere des Modul Prototypen

Prototyp eines Soft Pixel Moduls

Prototyp eines Soft Pixel Moduls

Logo Soft Pixels

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