35C3 - Open Source Orgelbau

35c3 Vorspannmusik

Herald: Es geht los mit Open Source
Orgelbau. Ich bin sehr sehr gespannt.

Jeder Bereich des Lebens, jeder Bereich
den man irgendwie handwerklich bauen kann

wird open-sourced. Maker, Prototyper
erobern sich alles, und ich freue mich

sehr dass Benjamin Wand hergekommen ist um
auch über Orgelbau mit 3D-Druckern und

Elektrobasteln zu sprechen. Er hat Jannik
mitgebracht, Jannik Beyerstedt unterstützt

bei den mechatronischen- und
kommunikationstechnischen Aspekten. Ich

bin extrem gespannt was das Update ist zu
diesem Thema, dankeschön!

Applaus

Benjamin: Guten Tag, schön dass ihr uns
hier zuhört, dass ihr noch gekommen seid

am letzten Tag. Die meisten stellen sich
eine Orgel wahrscheinlich ungefähr so vor.

Ich würde aber Hackerspaces und
Einzelpersonen eher vorschlagen, ungefähr

so etwas zu bauen. Man könnte vielleicht
noch Räder drunter machen. Vielleicht

sollte ich vorher sagen dass ich gar nicht
vorhabe eine Orgel zu bauen jedenfalls gar

keine große aber wenn ein Hackerspace eine
bauen möchte kann ich gerne da

unterstützend tätig sein. Vielleicht noch
ein kleiner Definitionsversuch, was ist

eine Orgel eigentlich? Es müssen Daten
irgendwo rein. Druckluft muss irgendwo

herkommen, die Daten und die Druckluft
müssen irgendwie zu strukturiert

vorliegender Druckluft verheiratet werden.
Die geht dann zu den Pfeifen und raus

kommen Töne. Es gibt da Graubereiche. "Ist
ein Harmonium eine Orgel?" muss ich nicht

beantworten. Das ist ein Graubereich. Man
könnte auch noch eine weiter gefasste

Orgel-Definitionen anbringen die ist dass
es eine Maschine ist die kontinuierliche

Klänge erzeugt also nicht perkussiv, dann
würde eine Hammond-Orgel auch eine Orgel

sein. Ich würde nicht eine Klaviatur
voraussetzen. Wenn man eine Drehleier ein

MIDI-File abspielen täte oder
algorithmisch ausgesuchte Töne abspielen

täte dann ist es eine Orgel. Hier sind mal
ein paar Pfeifen aufgezeichnet und zwar

typische für eine Orgel. Bis Nr. 14 das
sind Labialpfeifen, die funktionieren wie

eine Blockflöte. Rechts daneben sind
Lingualpfeifen die funktionieren wie eine

Klarinette. Es gibt auch noch eine
Sonstiges-Fraktion, wer experimentelle

Sachen lustig findet kann mal "Vox Maris"
googlen das ist halt eine andere Bauform

noch von Pfeifen, die gemacht ist mit sehr
viel Druck und sehr viel Lautstärke zu

arbeiten, Outdoor. Mit wenigen Ausnahmen
kann man sagen dass ein Blasinstrument

immer ein Generator und ein Resonator hat.
Der Resonator ist das Rohr und der

Generator ist der Mechanismus der die Luft
in dem Rohr zum Schwingen bringt. Bei

einem Blasinstrument macht man es mit den
Lippen zum Beispiel, bei Zungenpfeifen ist es

die Zunge, und so weiter. Die verschiedenen
Generatoren und Resonatoren klingen

unterschiedlich, deswegen gibt es diese
verschiedenen Bauformen von Orgelpfeifen.

Dass jede ein bisschen anders klingt. Bei
meinen eigenen Designs bin ich bis jetzt

fast immer davon ausgegangen dass man da
in Rohr rein schiebt. Das bringt also eine

Einschränkung auf zylindrische Pfeifen mit
sich. Die Pfeifen sind alle parametrisch

und in FreeCAD oder OpenSCAD. Man muss
also seine Werte, seinen Durchmesser, sein

Aufschnitt und so weiter, in das File rein
schreiben, stl exportieren und dann kann

man es 3D-drucken. Bei FreeCAD ist es ein
Spreadsheet und bei OpenSCAD ist oben so

eine Variablen-Zone, dann kann man den
Kram reinschreiben. Hier seht ihr mal

einen sehr schematischen Querschnitt von
einer Metall-Orgelpfeife, einer Blockflöte

und den Dingern die ich so mache. Es gibt
viele Gründe für Design-Entscheidungen bei

Details bei Orgelpfeifen, deswegen sind
die alle ein bisschen unterschiedlich,

aber im Groben sind 99 Prozent der Gründe
weshalb die Dinger so aussehen, im Groben,

Fragen der Praktikabilität, des Bauens.
Diese Metall-Orgelpfeifen sind halt aus

Blech zusammengelötet. Deswegen haben die
überall diese dünnen Wände und deswegen

ist auch hier diese Luft drinne weil sich
das so halt am besten bauen lässt. Wenn

man eine Blockflöte baut, bohrt man ein
Loch in ein Stück Holz, dann schnitzt man

das Labium, hier, und dann schiebt man den
Block rein. Deswegen ist da diese große

schwarze Block, das hängt damit zusammen
wie die Dinger gebaut werden. Wenn man

hingegen was 3D-druckt dann sind die
Spielregeln einfach anders. Sowas wie "ich

schiebe einen Block rein" ist dann einfach
nicht so relevant. Was jetzt hier vor

allem auffällt ist dass es unten hohl ist,
unterhalb des Labiums. Auf die Idee bin

ich auch nicht sofort gekommen sondern
zunächst hatte ich mehr Blockflötenartige

Pfeifen gedruckt aber ich habe
festgestellt das geht und man muss den

Generator nicht an das Ende des Rohres
machen. Wenn jemand sich überlegt wie eine

Querflöte aussieht dann ist es ja auch so
dass da der Generator nicht am Ende des

Rohres ist. Ich habe das nicht
nachgedruckt aber angeblich hat Helmholtz

gesagt auf sieben Achtel mache man seinen
Generator. Wenn jemand nicht weiß mit was

für einer Mensurierung anzufangen dann
würde ich das jetzt mal vorschlagen. Ich

habe auch mehrere Labialpfeifen von
Thingiverse ausgedruckt und so richtig

geil fand ich die alle nicht. Es ist
nämlich so dass diese Orgelpfeifen-Bauform

eigentlich davon ausgeht dass man das noch
mit Handwerksmethoden nachbearbeitet und

das geht bei Orgelmetall in besonderen
Arten und Weisen gut, die bei Plastik

nicht so in der Form gehen. Man muss das
nicht unbedingt nachbauen, die Form einer

Orgelpfeife wenn man eine Labialpfeife
haben möchte. Dann wollte ich kurz etwas

sagen zu den Design-Programmen. Zunächst
habe ich immer mit FreeCAD gearbeitet und

bin dann OpenSCAD übergegangen. Das sind
zwei sehr unterschiedliche Ansätze aber im

praktischen Handling würde ich vorschlagen
wenn man mal nur kurz was braucht möge man

FreeCAD nehmen. Da kann man so Pi mal
Daumen einfach Dreieck, Viereck, Stern

machen. Und wenn man dann beschließt dass
ist jetzt ein richtiges Projekt und man

will dass es skaliert, dann ist es nicht
ganz doof es nochmal in OpenSCAD nach zu

coden weil man es dann nämlich gut
versionieren kann und es nicht andauernd

crasht.
Gelächter

Einer der Gründe weshalb es so ein Hassle
ist mit FreeCAD ist, wenn man seine

Parameter eingibt in diesem Spreadsheet,
es nach jeder Eingabe das Modell neu

berechnet und dann hat man halt mitunter
mathematisch unmögliche Modelle, dann

hängt es sich auf. Man kann versuchen dann
immer die Parameter in der richtigen

Reihenfolge einzugeben aber es ist sehr
nervig, dauert sehr lange und macht

einfach keinen Spaß. Ein Problem hingegen
bei OpenSCAD, was ich gefunden habe, ist,

dass da oft die Files nur mit bestimmten
Versionen laufen und wenn man jemandem ein

OpenSCAD-File gibt dann kriegt man oft
zurück "Es funktioniert nicht" und dann

muss man über Programmversion reden. Das
lässt sich dann meistens auch fixen aber

das ist halt alles noch sehr unfertig.
Vielleicht müssen sie sich noch mal

überlegen was sie da eigentlich wollen.
Wie ist das mit dem Plastik, gehen die

Sachen nicht schnell kaputt? Orgelbauer
tun gerne so als würden Orgeln

Jahrhunderte halten. Das ist eine
schwierige Annahme. Das sind nämlich

bewegliche Teile drinne und eigentlich
würde seriöserweise zu einer Orgel auch

immer ein Wartungsvertrag gehören. Was oft
nicht so ist und dann sind die Dinger halt

kaputt oder teilweise kaputt. Ich würde
vorschlagen da vielleicht ein bisschen

realistisch ranzugehen und gute
Schätzungen zu machen was für Teile wie

lange halten. Man könnte halt überlegen
vielleicht wenn die eine Version hundert

jahre hält und die andere Version 50 Jahre
hält aber nur 20 Prozent kostet kann man

halt seine Prioritäten abwägen. Ich würde
jetzt auch nichts drucken was halten soll

aus PLA, das ist Quatsch. Aber aus Nylon
drucken geht ja auch. Und ihr könnt auch

nachher kommen, ich habe auch ein Nylon-
gedrucktes Teil hier. Das würde ich für

halbwegs seriös halten. Bei dem Vortrag
zur Easterhegg hatte ich gerade ein Design

mit einem 45 grad Labium gemacht, das
konnte ich aber noch nicht vorspielen weil

es Probleme mit dem 3D-Druck auf der
Easterhegg gab. Aber das kann ich jetzt

grade mal kurz zeigen. So schauts aus. Das
habe ich gemacht weil ich die Dinger halt

immer auf 45 Grad gedruckt habe, vorher,
die Labialpfeifen, um mir Stress mit

Supports Material zu sparen. Und dann hab
ich mir gedacht vielleicht wenn ich das

Labium auf 45 Grad mache kann ich es so
hochkant drucken da klebt sie gut an der

Buildplate und so weiter. Und stellt sich
raus: es macht keinen Probleme, da kommen

Töne raus, genau wie andere Labialpfeifen,
also ich kann nicht wirklich einen

Unterschied feststellen ob man es hochkant
schräg oder 45 Grad macht. Dann hatte ich

im Frühjahr noch Experimente mit
gewendeter durchschlagender Zunge. Das

habe ich jetzt erst einmal nicht weiter
verfolgt. Aber ich wollte es jetzt

trotzdem nochmal erwähnen weil ich immer
noch das Projekt habe ein Prototyp zu

bauen mit richtiger Dynamik so wie beim
Klavier. Also Tastatur Dynamik. Damit

meine ich aber mehr drückt es lauter als
wenn man weniger drückt. Ungefähr so.

Klaviertöne
Das ist jetzt Klavier, ich zeig das für

alle Nicht-Musiker. Und wenn man den
selben Spaß mit ner Hammond-Orgel macht

Hammond-Orgel
dann ist immer gleich laut. Dann würde ich

Spektrogramm einführen, das habe ich
letztes Mal bei einem Vortrag auf der

Easterhegg irgendwie schlampig gemacht.
Die unteren Striche sind immer das was man

bewusst hört und das was oben drüber ist
sind Obertöne.

Pfeifen
Pfeifen hat komischerweise nicht so

richtig Obertöne aber singen schon.
Gesang

Seht ihr die Streifen? Das finde ich ein
ganz interessantes Spielzeug wenn man

hobbymäßig überhaupt irgendwelche
Musikinstrumente baut, dann hat man auch

so ein visuelles Feedback für das was man
da tut. Wo hatte ich die Pfeife gerade?

Ah, hier. Das ist jetzt die Pfeife die ich
vorhin hatte.

Labialpfeife
Und ein Problem mit dieser Dynamik ist (da

gibts mehrere) aber eines der Probleme ist
dass Labialpfeifen halt ... dass sich die

Tonhöhe ändert wen man verschieden stark
pustet.

Labialfeife
Und wenn man doll pustet überblasen sie.

Labialpfeife
Deswegen ist das ganze Spielchen mit "wir

machen hier mal mehr oder weniger Luft
rein" ein bisschen begrenzt. Deswegen habe

ich mal so eine durchschlagende gewendete
Zunge mitgebracht.

Gewendete Durchschlagende Zunge
Und jetzt mehr mehr puste dann könnt ihr

auch auf dem Spektrogramm sehen dass es
obertonreicher wird aber sich die Tonhöhe

nicht ändert.
Gewendete Durchschlagende Zunge

Und das heißt die überblasen auch nicht,
deshalb ist es sehr interessant wenn man

versucht irgendwas mit Dynamik zu machen.
Potenziell ist das ein Kandidat für ein

Hochdruckregister. Die meisten
Labialpfeifen die ich so gemacht habe sind

glücklich bei 40, 50 Millimeter
Wassersäule und die eher bei hundert. Oh,

Milimeter Wassersäule! Jetzt gibt's hier
dieses Spielzeug. Jetzt muss es nur noch

auf die Kamera, genau. Das ist der Versuch
eine sehr minimalistische Intonierlade zu

bauen. Was ist eine Intonierlade? Orgelbau
ist eine arbeitsteilige Angelegenheit. Da

gibt es Menschen die bauen Pfeifen und
Menschen die stimmen Pfeifen und das mit

dem Pfeifen Stimmen findet nicht
zwangsläufig in der Kirche oder der

Konzerthalle statt sondern man hat in
seiner Werkstatt ein Ding, da kann man die

mal ausprobieren. Jetzt könnte man fragen:
Warum pustet man nicht mit dem Mund rein?

Das macht man nicht weil: also erstens
weil da Blei drin ist in den Metall-

Orgelpfeifen aber auch ... Scheiße, jetzt
kriege ich die Flasche nicht auf, kannst

du mal probieren? Sonst müssen wir Wasser
nehmen. ... weil Orgelpfeifen halt immer

mit einem bestimmten Luftdruck
spezifiziert sind, und das mit einem

bestimmten Luftdruck klappt halt nicht
wenn man mit dem Mund rein pustet. Die

meiste Zeit die es Orgelbau gab konnten
die meisten Orgelbauer nicht lesen und

schreiben. Aber das macht nichts. Was ich
jetzt mache ist ich fülle Wasser in diese

Röhrchen. Wo ist mein Wasser? Oh, das ist
schon ein Bisschen viel. Wo ist meine

Tasse? Es ist ein bisschen experimentell,
sorry. Kann man das überhaupt sehen? Nee

das ist jetzt leider Scheiße dieses
gefärbte Wasser nicht. Gut, zumindest hat

es jetzt eine gescheite Menge. Kann man
das sehen auf dem Video? Ja so halbwegs.

Also hier ...
Applaus

Ah du hast es auf! Okay dann machen wir
das jetzt mit weiß weil dann könnte es

wirklich sehen was passiert ist ist uns
leider ein bisschen Scheiße. So, das kommt

also wieder raus. Sorry. Es ist auch
3D-gedruckt. So noch ein bisschen, bis zur

Hälfte würde ich vorschlagen zu machen. So
war das gemeint. So, und dieses Ding, kann

man das sehen? Ich halte es auch einfach
mal hoch. Dann könnt ihr das jetzt sehen

und dann gleich nochmal die Kamera dann
kann der Film das auch sehen. Das war so

mein erster Versuch eine Nachtigall
hinzubekommen. Eine Nachtigall ist ein

Effektregister. Da ist Wasser drin deshalb
mache ich mal Wasser rein aber richtiges

Wasser. Und was wir jetzt hier
experimentell versuchen rauszukriegen ist

... Yannik kannst mal bitte kommen und die
Nachtigall festzuhalten, nicht dass sie

mir umkippt und ich eine große Sauerei
veranstalte. Ich mache das jetzt mal so,

ich puste jetzt mal, mit dem Balg. Und
jetzt hören wir noch nichts. Es hat Tasten

wie ein Klavier, nur klein.
Pfeifton

Jetzt kommen langsam Töne und die Frage
ist quasi bei wieviel Luftdruck tiriliert

das Ding, weil das ist was es eigentlich
machen soll. Hoffentlich funktioniert es.

Pfeifton
Nehm einfach mal eine andere, vielleicht

ist die scheiße.
Gelächter

Warum geht das nicht, wollt ihr mich
verarschen? Vielleicht ist das Ventil im

Arsch? So ist es wenn man Sachen selber
baut.

Pfeifton
Okay. Oh, sie hat noch nicht genug Wasser.

Man kann es leider von außen nicht so gut
sehen wie viel Wasser drin ist. Mal

probieren.
zwei Labialpfeifen

Jetzt kommt erst mal überhaupt ein Ton und
an der Differenz von diesen beiden

Luftsäulen kann man dann sehen wie viel
Luftdruck da gerade am Start ist. Nochmal

probieren.
Nachtigall-Geräusch

Das meine ich mit Tirilieren.
Nachtigall-Geräusch

Applaus
Genau, und so kann man irgendwelche 3D

gedruckten Orgelpfeifen einfach
anschließen und dann kann man die testen,

das ist Ziel der Übung. Ja genau. Wie
gesagt, ich wollte ja was mit Dynamik

machen. Da könnte man jetzt verschiedene
Input-Vektoren nehmen für die Dynamik.

Wenn man die Geschwindigkeit misst mit der
man die Taste runter drückt dann hat man

so etwas wie bei einem elektrischen
Klavier. Da wird meistens die

Geschwindigkeit gemessen und daraus
bestimmt sich die Lautstärke. Dann könnte

man noch als Input-Vektor nehmen
wie tief die Taste rein gedrückt ist.

Das ist quasi der Punkt!
Und das ist

tatsächlich was das bei manchen Modellen
Orgel benutzt wird. Ich würde das aber

nicht Dynamik nennen sondern expressives
Spiel. Und zwar aus folgendem Grund: mit

halb gedrückten Tasten kann niemand
spielen. Das heißt wenn man die Höhe der

Taste als Input-Vektor nimmt dann
beeinflusst man nicht wirklich die

Lautstärke der Töne sondern das
Einschwingverhalten. Das ist durchaus

musikalisch interessant und potenziell
wertvoll aber es ist nicht Dynamik so wie

ich mir das vorgestellt hatte. Und das
dritte was man nehmen könnte ist der Druck

auf die Taste. Und ich habe jetzt hier mal
so ein Folienkraftsensor. Den würde ich

jetzt als Sensor nehmen für das, das ist
jetzt einfach nur mit einem Arduino

ausgelesen und so in der Art stelle ich
mir das vor, das könnt ihr auch nachher

kommen und selber ausprobieren wenn ihr
wollt. Nun braucht man halt nicht nur ein

Sensor sondern auch einen Aktor bzw.
viele. Das sind die Ventile in der

Intonierlade, deshalb ist vorhin der eine
rausgeflogen weil es halt ging. Das sind

einfach zwei Röhrchen und eine Sprungfeder
drin. Ich habe mich für diese Bauform

entschieden weil ich da relativ viel
3D-Drucken konnte, wollte ich einfach mal

machen. Und Jannik wollte sich schon
länger mal mit Aktoren beschäftigen und

der Status war zielich lange auf "maybe"
aber als er das gesehen hat ging es dann

vorwärts und an der Stelle übergebe ich
mal. Wir tauschen Plätze, oder?

Jannik: Können wir machen.
Also, das Problem war, wir brauchen

irgendwie Ventile die möglichst günstig
sind weil irgendwie braucht man halt viele

davon. Dann wird es relativ schnell
ziemlich teuer und diese Ventile müssen

auch noch irgendwie angetrieben werden.
Dann war ich erst bei irgendwelchen Sachen

wo man halt so einen Kegel in eine andere
Kegelfassung rein schiebt aber dann kam

Ben mit der Version für die Tasten, da
habe ich dann weiter angesetzt. Für den

Antrieb brauchen wir einen Antrieb der
positionsgeregelt ist. Und ein

Positionier-Antrieb muss logischer Weise
seine Position kennen, beziehungsweise ich

der es ansteuert die Position kennen. Und
das kann ich entweder machen indem ich es

durch die Ansteuerung weiß weil sich der
Antrieb auf eine spezielle Art verhält,

ich gehe da gleich nochmal drauf ein aber
viele werden sicher schon wissen wovon ich

rede, oder ich kann die Position messen
mit einem Positionsencoder, die gibt es in

linear und für die Drehbewegung. Da habe
ich aber das Problem das ich erst eine

Regelschleife aufbauen muss, das heißt ich
habe ein Ist-Wert den ich messe, ich habe

einen Soll-Wert wo ich hin möchte und ich
muss diese Differenz irgendwie auf Null

bekommen. Da brauche ich in der Regel eine

Relegschleife, da brauche ich in der Regel
Echtzeitfähigkeit und wenn ich das auf dem

dem Mikrocontroller machen möchte vielen
Antrieben, also vielleicht so 25, dann

stelle ich mir vor dass das schon relativ
rechenaufwändig werden könnte. Außerdem

ist die Hardware auch relativ teuer. Also
was für Möglichkeiten habe ich eigentlich?

Es gibt diese Antriebe, die hatte Benjamin
vorgestellt von, wie man sieht, ein

Hersteller namens Otto Heuss, der halt
Teile für Orgelbau verkauft, und diese

Atriebe können wohl auch die Position
regeln. Also man kann da eingeben: ich

möchte jetzt 100 prozent auf oder 50
Prozent auf und die Kosten aber halt

relativ viel Geld und dann arbeiten da
zwei Spulen gegeneinander, das braucht

also wahrscheinlich auch noch relativ viel
Strom. Das hatte ich auch ausprobiert. Im

Prinzip mit so nem 'solenoid valve' heißt
es auf Englisch, oder Tauchspulaktor, also

im Prinzip das was ein Lautsprecher macht
zu arbeiten aber das hat irgendwie alles

nicht so wirklich funktioniert oder es
wird dann wieder relativ teuer. Dann

gibt's so Modellbau Servos, die kriegt man
relativ günstig aber wenn man sie günstig

kauft dann sind sie ziemlich teuer.
Quatsch. Wenn man sie günstig kauft wenn

sie meistens relativ laut und auch relativ
langsam, dafür ist die Ansteuerung einfach

weil nämlich diese Positionsregelung
selber in dem Servo selbst gemacht wird.

Also das was ich vorher gesagt hab ist
halt auch ein Gerät drin was die Position

misst und dann passiert was da alles
automatisch. Und das ist halt die

professionellere Variante. Das nennt sich
dann Servo-Aktor was man in der Industrie

einsetzt oder in so ner Servolenkung vom
Auto. Da hat man halt den Motor und So ein

Positionsencoder das ist jetzt nur der
Encoder. Man sieht in ordentlicher

Qualität sind sie dann auch relativ
unhandlich, groß und teuer. Und dann

kennen viele wahrscheinlich von den
3D-Druckern so Schrittmotoren. Die haben

halt den Vorteil dass durch die
Ansteuerung bekannt ist, an welcher

Position der sich befindet weil einfach
pro Ansteuer-Schritt eine gewisse Drehung

vollzogen wird. Bei Standard-Schritt-
Motoren die haben meistens 200 Schritte

pro Umdrehung also 1,8 Grad. Da kann man
noch ein paar Tricks machen um die

Auflösung zu erhöhen. Aber in der Regel
kennt man da halt die Position. Nochmal

zusammengefasst: was sind die Vor und
Nachteile. Der Vorteil ist halt ich kenne

die Position außer wenn man das falsch
auslegt und da zu viel Kraft darauf gibt

dann überspringt der Motor einen Schritt
und dann hat man halt Probleme, wer einen

3D-Drucker hat kennt das eventuell auch
dass dann plötzlich eine Schicht etwas

verschoben weitergeht. Die
Positionsregelung ist halt relativ einfach

weil ich auf dem Controller der den
ansteuert einfach nur zählen muss wie

viele Schritte ich in welche Richtung
gemacht habe, da muss ich also Plus und

Minus rechnen, und dann weiß ich wo das
Ding steht und die Positionsauflösung ist

relativ hoch bzw. genau genug für das was
wir machen wollen. Die erste Schätzung war

dass man wahrscheinlich so etwa 20
Schritte braucht also Lautstärke-

Schritte, um das irgendwie sinnvoll
unterscheiden zu können so dass man keine

Schritte wahrnimmt in der Lautstärke von
dem Instrument hinterher.

Benjamin: Das war meine Schätzung, 20
Schritte.

Jannik: Der Nachteil ist dass die in der
Regel vor allem relativ kleine

Schrittmotoren nimmt, die auch dann
günstig sind, einigermaßen wenig Kraft

haben aber bei dem Ventil Design was
aktuell Der Plan ist zu nehmen ist das

auch kein Problem da gehe ich gleich
darauf ein wie das denn aussehen soll.

Hier steht gegebenenfalls laut weil das
hängt stark von der Ansteuerung ab. Um

wieder auf das Beispiel 3D-Drucker zu
kommen da kennt man eventuell so lustige

Geräusche machen wenn sie hin und her
fahren. Da gibt es aber halt spezielle

Treiber Chips für die das besser können
und nahezu lautlos sind. Dann waren wir

vorher bei diesem Ventil Design das ist
natürlich praktisch wenn man da oben die

Taste drauf hat in türkis und einfach nur
runter drücken muss. Und da fiel mir dann

ein: Warum muss es denn eine
Linearebewegung sein, ich kann das

natürlich auch einfach bauen das der Motor
direkt daran kommt weil sonst brauche hier

hinten ich so ein Teil wo ein Schrittmotor
dran ist dann ist da so eine Spindel dran

dann muss ich da noch wieder ein Teil dran
bauen das diese Linearebewegung abgreift,

das soll sich möglichst nicht mit drehen.
Wie man sieht auch allein vom

Hardwareaufwand etwas aufwendiger muss ich
irgendwie noch mehr Teile designen und man

kann das Ventil halt auch so bauen dass
man einfach diese zwei Röhrchen

übereinander dreht und dann kann ich
direkt einen Schrittmotor an eines dieser

Röhrchen anschließen und das Ventil halt
hin und her drehen. In diesem Fall halt

für einen Stellbereich von 90 Grad. Das
kann man sich überlegen wie weit man das

machen möchte aber da muss man auch immer
aufpassen dass man schnell genug schalten

kann weil der Motor braucht halt eine
gewisse Zeit um sich zu drehen. Genau zur

Ansteuerung. Das ist relativ klar, da
nimmt man halt einen Mikrocontroller für,

das ist halt ein Prozessor der darauf
ausgelegt ist Aufgaben zu übernehmen wo

man viel Anschlüsse braucht. Denn pro
Schrittmotor brauche ich drei Pins an

meinem Mikrocontroller weil so ein
Schrittmotor-Treiber hat in der Regel als

einfachstes Interface dies sogenannte Step
Direction Interface das heißt ich habe

einen Pin wo ich einfach von null auf eins
und wieder zurück wechsele und jedes Mal

wenn ich da den Pegel wechseln wird halt
einen Schritt gemacht und dann muss ich

natürlich noch sagen in welche Richtung
der Schrittmotor sich drehen soll das

mache ich halt über den Direction-Pin.
Jetzt haben wir aber das Problem dass der

Schrittmotor im Zweifelsfall irgendwo
steht wenn ich das Gerät anschalten also

brauche ich noch einen Endschalter wo ich
dann halt kontrolliert hinfahren kann und

wo ich dann halt weiß: wenn der da
angekommen ist dann ist er bei Position 0,

z.B. Ventil ganz zu. Das heißt ich brauche
viele Anschlüsse. Aber auch da gibt es

Controller die können das. Ich habe jetzt
hier so einen ... das ist jetzt nicht so

relevant aber ich habe hier ein tivaware
board, das hat so um die 100 PGIO-Pins die

auch ausgeführt sind. Da kann man schon
mal viele Orgelpfeifen mit ansteuern. Man

muss halt beachten eine Oktave hat zwölf
Töne. Wenn man irgendwie zwei Oktaven

haben möchte dann braucht man halt, wenn
man noch einen Ton von der nächsten Oktave

mitzählt, 25 Antriebe. Und damit wären
schätzungsweise 30 möglich. Ich habe jetzt

noch nicht geguckt ob das alles genau so
hinhaut aber das müsste passen. Jetzt

haben wir zusammen gefasst: wir haben ein
Ventil. Wir haben einen Antrieb da dran.

Wir haben so ein Schrittmotortreiber da
dran, wir können den Mikrocontroller

anschließen, jetzt kriegen wir haben wir
aber immer noch nicht irgendwie unsere

Daten von dem Eingabegerät rein gekriegt.
Also sei es eine Tastatur mit diesen

Folienkraftsensoren oder meinetwegen kann
das auch irgendwie mit diesen Lochkarten

von der Drehleier betrieben werden oder
man spart sich das so eine mechanische

Ebene zu gehen und steckt da halt MIDI-
Files rein weil das so der Standard ist um

abzuspeichern, generisch abzuspeichern,
was jemand auf einer Klaviatur eingegeben

hat und dann kann man das auf eine
Software Hammond-Orgel-Klavier oder was

auch immer geben oder in diesem Fall ein
Hardware-Instrument. Erstmal war die Idee

nimmt man Midi. Das ist ein sehr simples
Protokoll, das ist einfach eine serielle

Verbindung zwischen den Geräten, das läuft
über den UART-Port vom Mikrocontroller.

Für die die nicht wissen wofür er steht
das steht für Universal Asynchronous

Receiver Transmitter. Ich kann das ist
dann wiederum ... das asynchrone ist eine

Sache wie das halt auf Microcontroller
implementiert ist das ist nicht so

wichtig. Aber das ist halt sehr sehr
simpel zu benutzen. MIDI kann auch noch

ein paar mehr Sachen aber das was mich
interessiert sind einfach Kommandos mit

drei Byte. Das erste Byte sagt was soll du
machen. Da gibt es halt eins für Note an

für Note aus und noch diverse andere. Als
zweites wird übertragen welche Tonhöhe

solls sein. Und als Drittes nennen die das
Velocity was wir dann für die Lautstärke

nehmen. Was aber eigentlich in Zukunft
besser wäre ist ein Protokoll namens Open

Sound Control, OSC. Das ist Netzwerk
basiert also man nimmt dann ganz normale

Ethernet-Kabel und Ethernet-Switches und
dann können die Geräte untereinander

kommunizieren über UDP Pakete, was den
Vorteil hat wenn man eben nicht nur so

eine kleine Version baut sondern eine mit
mehr Pfeiffen dann braucht man halt

mehrere Controller auf der Ausgabenseite.
Weil irgendwann gehen die Pins an so einem

Controller aus und ich möchte eventuell
auch verschiedene Eingabegeräte haben. Die

lassen sich über einen Ethernet-Switch
sehr einfach zusammen schließen, alls

irgendwie mit MIDI Kabeln und
Durchschleifen und so zu arbeiten.

Außerdem hat es noch ein paar mehr
Features um in einem Ton auch noch die

Lautstärke zu ändern und alles mögliche.
Damit kann ich relativ einfach so ein

Netzwerk aufbauen, da könnt man sich dann
überlegen wie man es gerne konfigurieren

möchte aber dann hat man irgendwie eine
Einheit mit einem Orgelregister wo dann

eingestellt ist Du hast irgendwie C3 bis
C5 oder so und dann reagiert es halt auf

die Eingaben die da über Netzwerk kommen
und auf alle anderen eben nicht. Ja jetzt

war die Idee noch eine kleine Demo zu
machen wenn es funktioniert hoffentlich.

Wir haben das alles hier noch in den
letzten Tagen zusammengebastelt ...

Benjamin: Nicht ganz fertig. Also ich
hätte ... mein Wunsch wäre eigentlich

gewesen dass es jetzt auch nach was
klingt. Und zwar indem wir das mit den

Motoren in diesem Teil hier abspielen
lassen. Aber ich habe die Luftversorgung

zu Hause liegen lassen. Deswegen gibt's
nur Motoren aber keine Töne. Kriegen wir

vielleicht nochmal Video? Das wär geil.
Jannik: So.

Benjamin: Irgendwie ein bisschen mehr nach
hier noch. Zu mir! Zu mir!

Jannik: Man sieht eventuell ein riesen
Haufen Kabel wie das halt so ist wenn man

prototyped, da nimmt man so ein Steckbrett
und steckt da viele Kabel rein. Hinterher

wäre natürlich die Idee nicht diese Chips
da zu nehmen, also keine Boards mit Chips

auf zu nehmen sondern direkt die Chips,
dann wird das auch alles ein bisschen

günstiger. Wie gesagt Das Problem war hier
noch die entsprechenden Ventile

auszudrucken aber wenn man jetzt hier auf
die Taste drückt dann sollte man sehen

dass die Motoren alle schön nacheinander
hin und herbewegen bis auf den letzten.

Benjamin: Theoretisch spiel das den Free
Software Song, nur jetzt ohne Töne.

Jannik: Na ok, da jetzt nicht sondern in
der anderen Demo aber man sieht dass die

auch ... ich kann auch den Free Software
Song an machen.

Gelächter
Pfeifen

Jannik: Also man sieht: die sind schon
ziemlich fix wenn man da einfach nur 90

grad stellt deshalb war da auch die Wahl
dazu. Also, ich kann ... wer Interesse hat

soll dann einfach gleich fragen dann kann
ich erklären wie ich zu den Werten

gekommen bin. Und das sollte eigentlich
reichen um einigermaßen schnell mit ner

Orgel zu spielen. Das Problem ist
natürlich aktuelle Orgelmusik ist

eigentlich meistens relativ langsam.
Benjamin: Was? Manche, egal.

Jannik: Egal. Aber die Frage ist wie
schnell man dann da Töne spielen kann das

hängt natürlich auch davon ab wie schnell
die Pfeifen ansprechen. Das ist eher das

Problem.
Benjamin: Von hier aus hört man das nicht.

Ich hatte ja vorher gezetert
Schrittmotoren wären laut, das ist nicht

laut. Ich habe mich geirrt, ich hatte
keine Ahnung.

Jannik: Die andere mit dieser Spindel die
hab ich irgendwie doll auf ein Holzstück

gepresst. Das hört man nicht auch wenn man
einen Resonanzkörper unterbaut sind die

ziemlich leise. Das sollte nicht das
Problem sein. Genau, und da sind wir dann

auch erst mal schon beim Ende angekommen.
Alles weitere dann gerne in einer

Fragesession, für Details und oder andere
Fragen oder Einwürfe was man besser machen

kann.
Benjamin: Vielen Dank.

Applaus

Herald: Herzlichen Dank Benjamin,
herzlichen Dank Jannik. Ihr habt es gehört

der Call for the Mikrofons. Da ist schon
jemand an Mikrofon eins. Hallo!

Publikumsfrage: Hallo. Was spricht denn
für die Aktuation gegen so eine wenn man

sich eine das bei einer mechanischen
Orgel einfach anguckt eine mechanische

Wippe die direkt das Ventil betätigt auf
einfach mechanische simple Art und Weise

und dann macht man den Elektromagneten
dran.

Benjammin: Ja, geht, wenn du nur an und
aus willst. Ich bin ja schon mittelfristig

auf der Suche nach dynamisch.
Publikumsfrage: Ja gut, aber bei den

Labialpfeifen erübrigt sich das doch,
oder?

Benjamin: Wie bitte?
Publikumsfrage: Bei den Labialpfeifen kann

man mit Dynamik ja eh nicht so viel
machen, die müsste man ja, da müsste man

in ein Schwellwerk verpacken.
Benjamin: Da muss ich ein bisschen

ausholen. Es gibt viele Pianisten die
behaupten man könnte auf einem Clavichord

nicht spielen. Und dann gibt es natürlich
Menschen die können Clavichord spielen und

sagen man kann da sehr wohl drauf spielen.
Ich habe irgendwann angefangen mit

Clavichord spielen und die ersten zwei
Monate klang es nur wie Katzenjammer. Man

muss, wenn man so einen empfindlichen
Aktor hat weil sich die Tonhöhe ändert,

das heißt nicht dass man es nicht benutzen
kann. Das ist etwas was man halt lernen

muss oder was die Musiker und Musikerinnen
lernen müssen damit umzugehen dass der

Druck gemessen wird und dass die Pfeifen
anders ansprechen als sonst. Man kann

damit dann auch nicht jede Literatur
spielen. Aber ich glaube schon dass man

auch mit Labialpfeifen und Dynamik was
machen kann. Das ist halt kein großer

Dynamikumfang. Aber ich glaube schon dass
es einen sehr großen Zugewinn an Ausdruck

gibt bei Musik bei der es passen würde.
Und ich würde auch vermuten wenn man das

mit der Dynamik macht mit Labialpfeifen
dann kommt man eher bei Literatur raus wie

für ein Clavichord, also nur zwei oder
drei Stimmen weil man halt nicht mehr

kontrollieren kann mit seinen Händen.
Publikumsfrage: Wenn dir das gelingt

ist toll aber ein Schwellwerk wäre
eine Alternative, oder?

Benjamin: Nein.

Gelächter
Herald: Do your own fork. Mikrophon 2

bitte.
Publikumsfrage: Hi erstmal, danke für

euren Talk, ich habe eine kurze Frage zu
den Microkontroller-IOs. Habt ihr mal

darüber nachgedacht wie das wäre wenn man
die Ausgänge der Motoren einfach

multiplexen würde? Klar, die Schritte, da
muss man sehen wie es mit dem Timing passt

aber so etwas wie Direction und den
Endpoint könnte man auch super

multiplexen, oder? Dann würde man sich die
verschiedenen Mikrocontroller sparen und

ein bisschen Kommunikation und so weiter
und so fort.

Jannik: Ja die Direction und Endstop kann
man sicherlich multiplexen. Aber an

irgendeinem Punkt werden wir immer
ankommen dass man dann mehrere braucht.

Irgendwie muss man im Architekturdesign
dann doch etwas vorsehen dass man das

einigermaßen sinnvoll zusammen kriegt.
Allein der Punkt dass man halt

Eingabegerät und Ausgabegerät trennen
muss, da würde halt MIDI reichen aber den

Step würde ich ungern multiplexen wollen.
Herald: Wir haben noch eine Frage an

Mikrofon vier.
Publikumsfrage: Habt euch Gedanken darüber

gemacht wie es ausschaut mit dem
Querschnitt für die Ventile, habt ihr

unterschiedliche Interessen daran ob ihr
möglichst schnell den Luftstrom haben

wollt oder eine Variable.
Benjamin: meinst du bei den Drehventilen?

Publikumsfrage: Genau.
Benjamin: Noch nicht aber ich habe auch

bis jetzt nicht viel Feintuning überhaupt
gemacht bei den Querschnitten für die

Schläuche. Das ist ja eigentlich ein
Faktor bei Orgelpfeifen und ich würde das

dann daran koppeln, zu gucken was ich für
Schläuche kriege, welche passt, welcher

Querschnitt passt zu welcher Pfeife, würde
ich einfach ausprobieren mit diesen

Drehventilen. Habe ich noch nicht
ausgerechnet, weiß nicht. Aber ich finde

es schon einer der charmanten Aspekte
dieser Drehventile dass man die relativ

gut in verschiedenen Größen, in
verschiedenen Dicken, bauen kann und nicht

dann irgendwie zwei Magnete braucht für
große Pfeifen oder irgend sowas. Oder hast

du eine Idee?
Publikumsfrage: Was ich jetzt meinte wäre

gewesen: du kannst, wenn du entsprechend
eine Dreiecksstruktur aufbaust dafür,

könntest du wahrscheinlich ein lineares
Verhalten bekommen. Das was ihr jetzt

gezeigt habe mit den runden Durchschnitten
Querschnitten wird ein anderes Verhalten

erzeugen. Wahrscheinlich könntest du über
Schlitze dafür sorgen dass ein sehr

schnelles Ansprechverhalten bekommt.
Benjamin: Ja ja ja, genau. Aber das ist

noch nicht so weit aber über solche Sachen
habe ich auch nachgedacht.

Herald: Ihr solltet euch dann nochmal
treffen mit allen Menschen die total

interessante Vorschläge machen, wir haben
dann auch sehr viele in den Schlangen. Ich

gehe weiter mit Mikrofon eins.
Publikumsfrage: Du hast es schon

angesprochen dass du die Luftversorgung zu
Hause gelassen. Wie sorgt ihr für

Druckluft? Das war bei mir immer so ein
Bisschen bei der Überlegung ... Kompressor

ist ziemlich laut ... Was für eine
Konstruktion habt ihr um den Luftdruck zu

erzeugen?
Benjamin: Kompressor ist ziemlich laut,

besonders wenn du einen großen willst,
deswegen würde ja dann bei großen Orgeln

in den Keller gepackt und schwingsfrei
aufgehängt. Wenn man nicht diese ganz

großen Pfeifen braucht, sondern für
Truhenorgeln, da ist ja auch Luft drin, da

ist es dann nicht ganz so laut. Ich habe
ein bisschen experimentiert aber nicht

mitgebracht in Ermangelung eines Autos so
eine Konstruktion wie in einer Drehleier

mit zwei Schöpfbälgen und einem
Magazinbalg. Wenn man jetzt seriös stabile

Wundversorgung haben will, zu diesem Zweck
wurde ja der Mehrfaltenbalg erfunden der

im Ganzen rauf und runter geht, was ein
bisschen schwerer zu bauen ist als ein

Balg der nur so macht. Aber das Problem
ist wenn man einen Balg macht der nur so

macht ist das je nachdem bei welchem
Winkel man den hat der verschieden schwer

ist. Aber heutzutage kann man es ja so
machen dass der Balken weiß wie viel Luft

da drin ist indem man einen Sensor drauf
klebt und das dann weitergibt an diese

Schöpfbälge und dementsprechend Pi mal
Daumen so schnell machen dass das ungefähr

gleich schräg bleibt und nicht so krass
rauf und runter geht. Das wäre jetzt so

mein Vorschlag.
Publikumsfrage: Woraus baut ihr die?

Benjamin: Plastik, 3D-gedrucktes Zeug,
Lager von Skateboards, die sind halt

billig, ganz einfach. An dem Fall ist
tatsächlich auch der Motor das lauteste.

Aber das hab ich noch nicht versucht zu
optimieren den Motor leiser zu kriegen

aber wahrscheinlich ist das gar nicht mal
so doof wenn man jetzt als Makerspace

selber eine Orgel bauen will so eine
Konstruktion zu machen wie bei einer

Drehleier mit zwei Schöpfbälgen und einem
Magazinbalg und aber die Geschwindigkeit

der Schöpfbälge anzupassen durch einen
Sensor der misst wie voll der Balg ist.

Dann spart man sich auch ein
Überdruckventil und so n Scheiß.

Herald: Mikrophon zwei Bitte!
Publikumsfrage: Die Pfeifen einzeln

angesteuert, hab ihr euch mal überlegt mal
nur ein ganzes Register anzusteuern mit

dieser Dynamik
Benjamin: Versteh' die Frage nicht.

Publikumsfrage: Also so ähnlich wie wenn
man beim Synthesizer Aftertouch hat dann

kann man auch oft nur die ganze Tastatur
steuern das dann ein Signal das man dann

quasi, weiß nicht wie man das mechanisch
machen würde, dass alle Pfeifen in einem

Register das Ventil gleich offen haben, da
würde man sich vielleicht

Ansteuerungskomplexität sparen wenn man es
eh nicht anders steuern könnte.

Benjamin: Da kriegt man halt so etwas
ähnliches raus wenn man Schwellwerk

benutzt im Endeffekt, da hat man einen
Dynamikfaktor der immer für das ganze

Register gilt. Ich glaube das hängt ein
bisschen davon ab was man da für Musik

drauf spielen will. Das hat mit Sicherheit
eine Berechtigung. Ich hätte aber halt

gerne Tastendynamik aber ja auch das ist
etwas was man bauen kann und was

interessant ist für gewisse Formen von
Musik. Vielleicht noch: also es ist jetzt

nicht wertend gemeint ich hätte gerne
diese Tastaturdynamik. Andere Leute wollen

alles mögliche andere. Mir ist klar dass
man mit so einer Tastatur Dynamik

zumindest mit Labialpfeifen keine Fuge
spielen kann. Es gibt viele Sachen die

schön sind auf der Welt. Noch eine Frage?
Ich weiß nicht?

Herald: Wir haben noch Mikrofon eins.
Publikumsfrage: Mit welcher Software ihr

das Obertonspektrum visualisiert habt.
Benjamin: ffmpeg irgendwas. Ich habe ...

das Kommando ist auf dieser Seite im
Fahrplan, kannst du zumindest für Mac und

Linux ist es da drin und wenn du das in
dein Terminal kopierst funktioniert es

hoffentlich ansonsten musst du ein Nerd
fragen um dir das zu debuggen.

Herald: Nochmal ein Mikrofon eins.
Publikumsfrage: Ja man kann ja Orgelbau zu

jeder Zeit beliebig kompliziert machen,
das haben wir schon mitgekriegt. Ihr habt

jetzt vor allem den Schwerpunkt auf die
Anschlagsdynamik gelegt. Habt ihr schon

geplant oder ist absehbar wann ihr mehrere
Register da rein einbauen wollt mit

Windladen oder sonst irgendwie, die
Komplikationen auf einer anderen

Dimension.
Benjamin: Ich würde ja eigentlich am

liebsten einen Aktor unter jede Pfeife
machen. Deswegen ist auch die Frage Wie

bekommt man es billiger. Nicht wirklich.
Ich würde gerne einen Prototyp bauen der

groß genug ist dass man überhaupt Musik
drauf spielen kann damit ich verständlich

machen kann was der Sinn von der Sache
ist. Zwei Oktaven, zwei Register und zwar

einmal Labialpfeife und ein mal Gewendete
Durchschlagende Zunge und da würde ich

unter jeden Ton einen Aktor machen. Und
wenn dann jemand auf die Idee kommt eine

Orgel zu bauen und mehrere Register haben
möchte dann kann er, sie natürlich auch

mit entscheiden an welcher Stelle man
wieviel Geld drauf wirft und so weiter. Da

ich nicht vorhabe eine Orgel zu bauen die
über so einen Prototypen hinausgeht zum

Beispiel weil ich keinen Platz dafür habe.
Genau deswegen. Ist das eine Antwort?

Publikumsfrage: Ja.
Herald: Er hat ja gesagt. Wahrscheinlich

auch der Aufruf dokumentiert eure Orgeln
gut, stellt sie irgendwo hin wo man dann

sehen kann was gebaut wurde und damit alle
anderen dann wieder drauf aufbauen können

oder sich etwas anderes daraus aussuchen
können und wieder bei sich integrieren

können, an das Publikum das jetzt gerade
eine Orgel gedenkt zu bauen.

Benjamin: Ja genau. Ich habe auch
meistens dieselbe DECT-Nummer. Beim

nächsten Event einfach mal versuchen.
Herald: dann danke ich euch ganz herzlich,

Danke für eure vielen Fragen. Wenn ihr
dann die Orgeln gebaut habt bringt sie

bitte nächstes Jahr mit.
Benjamin: Cool, vielen Dank!

Applaus

35c3 Abspannmusik

Untertitel erstellt von c3subtitles.de
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