
"We choose to go to the moon in this decade and do the other things. Not because they are easy, but because they are hard."
-- John F. Kennedy, 1962. Featured in the opening of "Fourth Rendez-Vous" during the Houston concert, 1986.
Al lange tijd ben ik fan van de muziek en de shows van Jean Michel Jarre. Jarre staat bekend om zijn spectaculaire concerten en het gebruik van bijzondere en soms zelfgebouwde instrumenten (zoals de Theremin), en als lightjockey en soldeersnuiver kon ik het natuurlijk niet laten om een poging te doen om zijn populairste instrument na te bouwen:

(Foto van de harp van Jarre in Beijing, 2004, tijdens Second Rendez-Vous)
Ziet er vanuit het publiek gezien erg indrukwekkend uit, maar de harp is, zoals we straks zullen zien, redelijk simpel in constructie.
Een laserharp is een instrument wat bespeeld wordt door met je handen door een laserstraal heen te breken. De meeste uitvoeringen (inclusief die van Jarre) hebben 8 snaren en kunnen van toonladder wisselen door middel van footswitches.
Sommige mensen beweren dat de harp van Jarre nep is. Ik kan je verzekeren dat het niet zo is, maar het wel op concerten voorgekomen is dat de harp het niet deed (en de lead dus op de achtergrond gespeeld werd). Bij de Oxygene Tour in de UK was dit bijvoorbeeld het geval. Echter in de grote concerten zoals Beijning, Place de La Défense en Houston werd alles live gespeeld.
Hier zijn wat filmpjes van het instrument in actie:
Second Rendez-Vous (Twelve Dreams of the Sun, Cairo, 2000)
Chronologie Part 3 (Akropolis 2001)
Oxygene 7 (Merzouga 2006)
Second Rendez-Vous (Beijing 2004)
Laserharpen werken op twee verschillende principes: Met frame en zonder frame. De harpen met frame zijn het eenvoudigst te bouwen (en die zijn dan ook het eerste door hobbyisten uitgevogeld), en bestaan uit een aantal losse lasers of één laser met beamsplitters, waarbij de stralen een set sensoren bovenin het frame raken. Sluit een aantal draden van de sensoren aan op een microcontroller, en genereer hiervanaf MIDI.
De frameloze harpen zijn het leukste, en zijn het indrukwekkendst voor het publiek om te zien. Echter ze zijn wel een grotere uitdaging om te bouwen, maar dat maakt het juist leuker. Hoe werkt een frameloze harp nou precies? Je kunt immers moeilijk sensoren op de maan gaan hangen
Wat er in een frameloze harp gebeurt is dat een laserstraal in een regelmatig patroon van links naar rechts scant, en op bepaalde punten stopt. Op die punten is de straal zichtbaar. Een lichtsensor pikt het gereflecteerde licht van de hand van de speler op,, en synchroon met de 'stop' momenten kan bepaald worden welke straal er precies onderbroken is (door bij te houden bij welk punt er gestopt is). Klinkt gecompliceerd, hier een stukje pseudocode om het uit te leggen:
code:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
| int straal_nummer = 0; void lichtsensor_interrupt(void) { speel_noot(straal_nummer); } void main(void) { while(1) { straal_nummer += 1; if(straal_nummer == 8) straal_nummer = 0; } } |
Waarbij "straal_nummer" overeenkomt met de positie van de laser op dat moment.
De eenvoudigste en meest straightforward manier om dit in elkaar te zetten is met een stappenmotor. Veel hobbyisten gebruiken galvo's, maar galvo's zijn betrekkelijk duur en hebben veel (analoge) stuurelektronica nodig om netjes het gewenste patroon te kunnen genereren. Om te experimenteren zijn steppers een makkelijk alternatief: Omdat je toch op vaste punten stopt kun je dit prima als (micro)steps uitvoeren. Plus steppers zijn in veel gevallen niet duur of zelfs gratis ergens uit te slopen, en omdat ze discreet aangestuurd worden heb je weinig poespas nodig om ze rechtstreeks aan een printerpoort of microcontroller te kunnen knopen.
Verder hebben we uiteraard nog een laser nodig. Struin eBay of Marktplaats af, het vermogen waar we naar zoeken is in het bereik van 50-100mW. Meer is beter, maar hou rekening met laserveiligheid.
Voor de lichtsensor kun je verschillende oplossingen bedenken. Stephen Hobley heeft een creatieve oplossing bedacht met een Wiimote, waarbij hij de ingebouwde licht-tracking functie gebruikt om de positie van de straal te bepalen. Dit gaat ook mijn eerste prototype worden, met een bestaande laserunit (ShowTec Shogun G-30) die ik al heb, en de Wiimote zel het voor de eerste keer alleen in software draaien. (Hier zal ik vanavond dan ook foto's en filmpjes van posten, nu is het immers nog niet donker. EDIT: Helaas kan ik vanavond niet bij de laser. Wiimote detectie heb ik al getest met een zaklamp en werkt prima zonder IR-filter, dan kunnen we morgen zien hoe dat op de laser uit gaat pakken.)
Voor de tweede versie heb ik de volgende simpele opzet in gedachten:

Het driverboard gaat bestaan uit een AVR development board. Nog even in twijfel of ik de AtMega16 of AtMega128 ervoor ga gebruiken (de eerste zal ongetwijfeld voldoen, maar spelen is altijd leuk
* Power
* Sleutel voor laser
* MIDI in/out
* 3 x Footswitch (functie, up, down)
De footswitches zullen gebruikt worden om de harp aan en uit te zetten, en van toonladder te wisselen, en de MIDI in zal dezelfde functies hebben (bv. in het midden van een track de harp aan/uit te kunnen schakelen), en als alles fatsoenlijk getest is ga ik eens kijken of ik er kits (bouwpakketten) van kan maken.
Uiteraard ben ik niet de eerste of de enige hobbyist die dit geprobeerd heeft. Zelfs de eerste versie van de Jarre-harp heeft op een Windows-bak gedraaid.
Laser aansturen deel 4
Laser harp pagina van Andrew Kilpatrick
The Laser Harp Pages (Manuel Schulz)
Pagina van Stephen Hobley (zelfbouwer, maar verkoopt ook tekeningen)
Laser harp van Jarrelook
Update 27-2-2009
Het heeft een pokkelange tijd geduurd voordat de onderdelen binnen waren, anders was dit al veel eerder af geweest. De opbouw is redelijk straightforward: Een ATmega16 development board stuurt zowel de laser aan als het stuurbordje voor de stappenmotoren (ja, ik was lui, in plaats van mijn eigen code te kloppen...).
OMGOMGPICS!!!11111one
Goed, na 4 maanden, een hoop gezeik over eBay over stappenmotoren en bordjes en een hoop secondenlijm en Gaffa-tape was het dan eindelijk zover:

De hele setup, onbedraad. Links: 50mW lasermodule en stappenmotor, Midden: Stepper controller, rechts: AVR development board. Het geheel is in een dode Baystack 350-behuizing gebouwd, ik dacht eerst de PSU te gebruiken maar die bleek redelijk kapot (wat mogelijk ook de oorzaak van een dode Baystack zou kunnen zijn). Dus nu maar 2 adapters eraan gehangen (de steppers slikken 6V, de boards allemaal 5V)

De unit in actie. Nooit geweten dat je van een gesloopte switch zoveel lol kon beleven

En met het licht uit wordt het spektakel natuurlijk het leukste.
UPDATE - 5 november 2009
Na een tijdlang in de koelkast te hebben gestaan (mede door een verhuizing) zijn we weer een stapje verder, de boel is inmiddels voorzien van een 20kpps galvo-scanset, en er wordt een RGV lasersysteem ingebouwd (hierover meer later). Maar in ieder geval, tijd voor een paar nieuwe snaps


De hele setup, nieuwe grondplaat gemaakt met 20kpps galvo's, de module as-is. DAC via een cheapo Trust geluidskaartje met HE-Laserscan. De galvo's zijn snel genoeg en geven een prachtig strak stralenpatroon zonder te flikkeren, dus dat moet straks met de Wiimote prima op te vangen zijn.

Hier op de grond, om even een indruk te geven van de scanhoek.

En even een money-shot uiteraard
* Stoney3K is een beetje bang voor zwarte puntjes op zijn plafond als ie zijn harp uitzet


Hier heb ik de scanhoek gehalveerd (de shots boven staat ie op absoluut max), in staande houding krijg ik er met 7 stralen prima een hand tussen.
Still to do:
* Coden van detectie (misschien wordt dat vannacht wel een portie midnight-oil
* Aansluiten van de Y-galvo, daar komen morgen de plugjes voor binnen, dan maak ik ook een paar ILDA test-pattern plaatjes.
* Alles fatsoenlijk vastschroeven, het blijft met Gaffa-tape wel aardig zitten maar het is natuurlijk maar een tijdelijke fix.
* Ombouwen naar RGV, de componenten hiervoor (300mW rood, 250mW Bluray en dichro's) zijn hiervoor nog onderweg.
* Opbouwen van de DAC-versterker en bouwen van blanking.
* Inbouwen in een netjes kastje.
[ Voor 32% gewijzigd door Stoney3K op 06-11-2009 00:40 ]
Zet het daar maar neer! -- It's time to party like it's 1984 -- Soundcloud