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学校じゃ教えてくれない、幾何学模様を描く音の実験

OVERVIEW

スピーカーから特定の周波数を出力し、固有振動の節を可視化する。理科やプログラミングなど教育現場での応用も期待できる。制作期間は3週間。企画・設計・実装全てペイシュンマツ

YEAR 2018

mozziで描くクラドニ図形

Arduinoの音響合成ライブラリであるmozzi。

活用すればシンセサイザーなどの自作電子楽器も作れる優れものなのだが、文献がまだまだ少ない。

そこで、mozziで音響合成し、出力するノウハウを自らに蓄積するべく、物体の固有振動の節から生まれる幾何学模様であるクラドニ図形をmozziで描こう!

という実験に近いプロジェクト。

音の高さを視覚情報で知ることができるため、理科やプログラミングなど教育現場での応用も期待できる。


ユーザにもたらす体験のイメージ

音の高さを幾何学模様で可視化し、視覚で捉えられるように。

また、リボンコントローラのようにスライドさせて周波数を変化させることで、より直感的に音程を変えられることを目指した。

220 Hz

440 Hz (真ん中のラ)

880 Hz

1760 Hz

イメージを実現するために用いた技術

当初反響板の素材は、ホームセンターで手に入る素材の中で最も音の減衰率が低いアルミを使うことを考えていた。

しかし、スピーカーからの強い振動に耐えられなかったため、音の減衰率が低い素材の中でもより高い強度を持つステンレスを採用した。

リボンコントローラは、SoftPotセンサを採用。プログラムを直接編集することなく周波数を変えられる。

今回の主役であるmozziは、オープンソースで配布されているArduinoの音響合成ライブラリである。Mozziを使えば正弦波だけでなく、矩形波や和音合成、ディレイなど多彩な出力が可能。アイデア次第では、Arduinoでテルミンやシンセサイザーなどの電子楽器を作ることも可能。

詳しくはこちらから。 Mozzi.ws | Yoshihito NAKANISHI

Mozziの弱点である高周波ノイズは、下記のローパスフィルタを回路に挿入することでカットした。

その後、cdsセルを用いて人の動きに合わせて動くクラドニ図形を考案。

動画URL(YouTube)

早速実装してみたが、クラドニ図形自体が時間をかけて浮かび上がるものであるため、変化に乏しいものに、、リアルタイムクロックを使用して時間帯と人の動きで変化させるなど、改良の余地あり。

また、実験の際には振動とそれに伴う騒音が凄まじいので、周りの環境に配慮するとともに、スピーカを床や台座に埋め込むなどの対策が必要。