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 im Jahr 2019. Mach mit und hilf uns!