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Résidence SONOPTIC : le debrief productif

La résidence SONOPTIC, dont nous avons fourni un compte-rendu ici pour les aspects collaboratifs, a été une période de production assez intense pour la Teamlaser composée de membres du Fuz et du /tmp/lab.

Nous allons exposer ce travail afin que toutes et tous puissent profiter des outils que nous produisons via liens et explications.

Si vous ne connaissez pas la brique logicielle centrale de notre système nommée LJ, lisez plus bas la note qui le concerne sans quoi vous risquez de ne pas comprendre certaines informations qui vont suivre.

Pour en discuter et pour toutes questions, nous vous invitons à nous rejoindre sur le salon Matrix suivant : https://riot.fuz.re/#/room/#teamlaser:matrix.fuz.re

Les avancées techniques

Cette partie est un peu hardue mais nécessaire. Afin de piloter les lasers via du logiciel libre, nous avons besoin de toutes sortes d’utilitaires et de processus résidents, voici ceux sur lesquels nous avons travaillé dans le cadre de SONOPTIC.

Mise au point d’un système de génération de programmes utilisant les pipes UNIX

Présentée simplement, cette solution permet de produire des lignes de commande comme ceci :

generateur | filtre_1 | ... | filtre_X | exporteur

L’exporteur envoie ainsi dans la base Redis (cas le plus courant) les données générées par le generateur puis passées par les différents filtres.

Cela est possible grâce aux pipes UNIX, les "|" qui se trouvent entre les programmes. Ce sont des opérateurs en ligne de commande qui transfèrent au programme suivant la sortie standard du programme précédent. Ainsi, le générateur produit une liste de point qui passe de filtre en filtre avant d’être exportée sur le réseau.

Cette solution offre plusieurs avantages :

  • elle simplifie la démarche de création de programmes pour LJ : on peut utiliser toutes sortes de programmes et de langages pour générer des tracés, tant qu’ils ont une sortie (output, fichier, osc, etc.)
  • elle offre une grande capacité d’adaptation et de variation : on peut passer les génerateurs dans toutes sortes de filtres.

Cette solution a été particulièrement utile lors de la résidence pour prototyper rapidement des programmes.

Code sur https://git.interhacker.space/teamlaser/LJ/src/branch/master/clitools

Mise au point d’un système de transmission des spectogrammes et informations de tempo temps réel

Afin d’avoir une réactivité aux environnements sonores, nous avons développé un logiciel qui effectue des analyses temps réel ensuite envoyées au server redis central. Ce qui permet à plusieurs générateurs de points d’utiliser une source commune d’analyse.

Originalement développée en python2, elle est devenue complexe à compiler sur Debian et nous allons la convertir en python3.

Cette solution a été particulièrement utile durant SONOPTIC, notammment pour les systèmes de particules.

Code sur https://git.interhacker.space/teamlaser/redilysis

Réécriture du logiciel d’optimisation des tracés

Il y a une grande différence ce qu’on envoie aux lasers et ce que dessinent ces derniers : leurs moteurs (galvanomètres) sont très rapides et ont en particulier tendance à “arrondir les angles” si on ne force pas leur dessin.

Un optimiseur de tracés existait dans LJ, mais nous souhaitions tester lasy, une librairie RUST dédiées à l’optimisation de points en laser (voire sa documentation pour plus de détails).

Ce travail a abouti à un filtre permettant effectivement d’optimiser les points d’un tracé, ce qui impliquait de supprimer l’optimiseur existant de LJ sous peine d’avoir une trop grande quantité de points. Un travail intéressant mais que nous devons benchmarker et intégrer dans LJ pour qu’il soit vraiment utile.

Code sur https://git.interhacker.space/lle-bout/lasy-cli

Mise à disposition du logiciel LJ sous forme de VM

LJ est un logiciel avec de nombreuses dépendances, prévues pour installer sur une distribution debian.

Nous avons donc entrepris de le fournir sous la forme de machines virtuelles via Packer. Pour le moment, seule une image KVM est disponible mais d’autres pourraient être déployées à terme permettant de tester le logiciel sur différentes plateformes.

La nécessité de ces images n’a pas fait ses preuves durant la résidence, entre processeurs ne supportant pas la virtualisation et personne préférant simplement utiliser le script d’installation standard.

Code sur https://git.interhacker.space/teamlaser/LJ-packer

Les pistes créatives poursuivies durant la résidence

En partant en résidence, les idées ne manquent pas. Voici celles que nous avons effectivement exploitées sur place.

Création d’un générateur de points basé sur les trames OSC et UDP

En utilisant des protocoles temps réel assez répandus et en les passant dans notre chaîne de traitement à base de pipes UNIX, nous avons pu recevoir des participations externes décidées sur place.

Ce type de receveurs de flux est très intéressant et montre la capacité de LJ à s’interfacer avec des sources hétérogènes.

Code source pour du receveur UDP et du receveur OSC

Création d’un jeu en Rust avec contrôle par joystick

La création d’un jeu codé avec le langage Rust était l’objectif d’une partie de l’équipe, qui a recodé un moteur physique simple pour créer un jeu de plateforme interfacé à LJ via un exporteur en pipe UNIX.

Code source sur https://git.interhacker.space/lle-bout/LJ-rust-filters

Création d’un générateur de points utilisant une interface de détection de mouvements

Un membre de l’équipe a travaillé sur l’exploitation dans un cadre laser d’une double caméra infrarouge capable de reconnaître les mouvements de la main. Associé à une génération de particules, ce générateur a pu être utilisé en live.

Code source

Création de programmes de tracés utilisant l’analyse de spectrogrammes

Plusieurs programmes basés sur les analyses spectrographiques ont été développés. Les formes simples, comme un spectrogramme défilant, ont rapidement été jugées insuffisantes. Un système de particules plus complexe et plus réactif a été jugé beaucoup plus intéressant par le public.

Code du spectrogramme en ligne et du générateur de particule réactif

Application d’un programme de simulation de particules moléculaires

Une chercheuse en biologie moléculaire qui utilise le logiciel Netlogo pour ses représentations spatiales a sorti en mode texte des simulations qu’elle a envoyé sur les lasers.

Sources et fichiers résultats sur https://github.com/Ninouchkaia/sonoptik

Création d’un pilotage de playlists laser via le clavier

L’utilisation des programmes en ligne de commande est peu pratique dans le cadre d’une performance live : interrompre le programme, changer la ligne de commandes, corriger les erreurs de frappe éventuelles…

Pour changer rapidement de programmes, un programme pour piloter une “playlist” dans un terminal a été produit. Il permet de créer / éditer / sauver une playlist de commandes et autres usages pratiques liés à une performance live.

Ce programme a été fort utile lors des restitutions, offrant plus de réactivité et de contrôle rapide des lasers.

Code source sur https://git.interhacker.space/teamlaser/LJ/src/branch/master/clitools/runner.py

Création d’un pilotage de playlists laser via un pad tactile

Une fois l’interface terminal produite, on a pu extraire la librairie des fonctionnalités et coder une version pilotable depuis un pad USB à touches.

Cette version n’a pas été exploitée en live car développée trop tardivement mais ouvre la porte à de nombreuses possibilités.

Code source sur https://git.interhacker.space/teamlaser/LJ/src/branch/master/clitools/runner_midi.py

Utilisation du logiciel OpenFrameworks pour piloter les lasers

Une personne a fait des tests concluants de pilotage des lasers directement via un plugin du logiciel openFrameworks connu pour simplifier l’interconnexion avec toutes sortes de périphériques, environnemens 3D, etc.

Les explications du processus

Utilisation d’anaglyphes 3D

Quelques recherches visuelles avaient été faites pour explorer des visuels filaires fonctionnant en 3D anaglyphique (lunettes colorées). Un filtre a été produit à cet effet mais les résultats sont peu probants.

Code source sur https://git.interhacker.space/teamlaser/LJ/src/branch/master/clitools/filters/anaglyph.py

Les pistes créatives remises à plus tard

N’ayant qu’un temps limité, nous avons du faire des choix. Voici les pistes qui n’ont pas été suivies.

Utilisation à distance de synthés nozoid via une interface en ligne

Une interface en ligne a été produite pour les synthétiseurs nozoids que nous avions utilisés lors de précédents festivals. Nous n’avons pas eu le temps de faire de live à distance durant la résidence.

Interface en ligne sur http://xrkia.org/teamlaser/

Utilisation de shaders pour générer des points

Les shaders sont des programmes exécutés sur carte graphique pour le rendu des images de synthèse. Il était envisagé d’utiliser notamment les possibilités de rendu anaglyphique des shaders (cf. https://2019.cookie.paris/) mais nous n’avons pas eu le temps de faire ces essais, notamment celui de recompiler ce programme existant : https://github.com/KoltesDigital/etherdream-glsl.

Création d’un générateur de points utilisant de la reconnaissance vidéos temps réel

Pouvoir tracer en temps réel un flux vidéo était un de nos objectifs. Après avoir identifié la librairie pypotrace qui pilote potrace pour reconnaître des segments dans une image en noir et blanc, nous avons essayé de lire des images vidéo depuis ffmpeg, puis depuis opencv mais dans les deux cas le débit était trop lent pour être satisfaisant pour du temps réel.

Code source sur https://git.interhacker.space/teamlaser/LJ/src/branch/feature-opencv2/clitools/generators/opencv2.py

Gestion d’une platine en USB pour simuler des scratchs laser

L’idée étant de “scratcher du visuel” nous avions apporté une platine DJ en USB mais malheureusement celle ci ne disposait pas d’une connexion USBMidi fiable et le projet a été remis à plus tard, le temps de trouver un périphérique fonctionnel.

Affichage de textes élaborés sur place

Nous avions dans l’idée de diffuser des textes avec les lasers, mais avons abandonné l’idée par manque de temps et par souci d’adéquation avec les pièces acousmatiques diffusées qui ne se prêtaient pas nécessairement à ce type de visuels.

Utilisation des données de spectogrammes dans les jeux vidéos pour réagir à la musique

Par manque de temps nous n’avons pas eu l’occasion d’implémenter au jeu vidéo les événements audio.

Création de générateurs de points et de filtres utilisant l’analyse de tempo

Bien que partiellement implémentée dans un filtre nous n’avons pas utilisé cette possibilité qui aurait été utile si nous avions joué sur des musiques plus rythmées.

Association vidéoprojections et lasers

Cette piste était transversale à d’autres (reconnaissance vidéo / shaders) mais nous ous n’avons eu ni le temps ni les moyens techniques de l’exploiter.

D’autres idées ont émergé lors de la résidence

Idées venues en discutant et en observant les résultats de nos expérimentations lors de la résidence.

Idées créatives

Utilisation de micros répartis dans l’acousmonium pour avoir chacun son analyse de spectre

L’idée générale étant d’initier de nouvelles expériences avec l’acousmonium de Module Étrange, nous avons réfléchi à comment spatialiser l’analyse audio pour répondre aux évolutions sonores visuellement.

Une des pistes serait d’utiliser plusieurs sources de captation pour la spectrogrammétrie : au moins quatre micros répartis dans l’espace.

Création de paysages visuels associés à l’acousmonium

Simultanément à une meilleure détection spatiale des événements sonores survenant dans un acousmonium, il nous a semblé intéressant de réfléchir à une proposition graphique où les lasers seraient projetés sur différents “écrans” également spatialisés.

Création de nouveaux filtres : optimisation spatiale des formes

Certains des programmes conçus sur place ne s’affichaient pas en “plein écran” avec les lasers. Un simple programme qui redimensionnerait automatiquement ce qui lui est envoyé pourrait être utile.

Création de nouveaux générateur à base de particules

Les générateurs de particules sont intéressants sur les plans graphiques et conceptuels. Nous avons eu plusieurs idées pour en produire : simulation de partages ADN, comportements mutualisés, paramètres modifiables en temps réel.

Partage des points, attracteurs, et répulseurs entre plusieurs générateurs

La génération de particule utilise fréquemment des objets invisibles qui attirent et/ou repoussent les particules. Il serait intéressant que différents programmes puissent partager ces objets pour faire interagir leur production.

Utilisation d’un “Director Pattern” pour gérer les événements à envoyer aux lasers

Les systèmes de générations de particules sont “passivement réactifs” : ils n’ont pas de conscience de leur agitation et du spectacle qu’ils produisent. Importer le concept de directeur utilisé en intelligence artificielle pour les jeux vidéo permettrait de mieux gérer la tension dramatique des programmes, par exemple en modifiant lui même les paramètres des générateurs de particules pour augmenter / réduire leurs paramètres, ou les (dés)activer.

Utilisation d’appareils USB à touches / sliders / potentiomètres pour modifier les programmes envoyés aux lasers

Nous allons certainement continuer à expérimenter les dispositifs tactiles permettant de contrôler en temps réel les programmes de génération de particules. Ce qui nous permettrait d’activer/désactiver des comportements, ou d’en modifier les caractériques.

Utilisation de Machine Learning / DNN pour générer des textes lus dans les pièces acousmatiques

Il pourrait être intéressant dans le cadre d’une collaboration avec des diffusions acousmatiques d’utiliser les recherches contemporaines menées dans le domaine de réseaux neuronaux avec apprentissage profond et le traitement de la voix. Ceci permettrait de générer des textes visualisables et “lus” par des interprètes synthétiques.

Reconnaissance et mise a disposition des elements d’un visage analysé sur smartphone en temps reel

Nous disposons d’une librairie qui Utilise la reconnaissance faciale et permet d’envoyer les points d’un visage aux lasers. Il reste à déterminer dans quel cadre cette génération de points serait pertinente.

Création d’un programme adapté à une perfomance scénique utilisant la lumière (jonglage, prestidigidation, cirque)

Traduire et retranscrire en temps réel un spectacle vivant en jouant sur les ressorts de la lumière et de l’ombre pourrait être une idée intéressante, sous réserve de trouver des artistes intéressé.e.s par la démarche.

Utilisation d’algorithmes audionumériques pour les analyses de spectrogrammétrie et les programmes de génération de points

On nous a conseillé d’utiliser l’ouvrage “L’Audionumérique” de Curtis Roads pour étendre nos connaissances :

  1. Dans le domaine des différents types d’analyse spectrogrammétriques. Nous utilisons essentiellement la Transformée de Fourier pour l’analyse spectrale, mais il existe aussi entre autres :
    • Analyse du son non Fourier
    • Analyse par banque de filtres à Q constant
    • Analyse par ondelettes
    • Analyse du signal par distribution de Wigner
    • Analyse spectrale par autorégression
  2. Dans le domaine des filtres audio numériques. Par exemple implémenter des phénomènes de réverbération, de passe haut / passe bas, de délai, etc.

Amélioration de la partie détection de tempo

Cette partie pourrait être très intéressante dans le cadre d’une collaboration avec des musiciens électro. Pour l’instant la logique et son implémentation est trop naïve. Nous pourrions utiliser des standards existants ou développer notre propre formule en la perfectionnant.

Technique

Analyse du code et des solutions utilisées par OpenLase pour le tracé des points et la vidéo temps réel

La solution OpenLase / Github qui dispose de bindings python semble atteindre des performances intéressantes dans différents domaines. Il serait judicieux de mener une analyse pour comprendre de quels processus nous pourrions nous inspirer.

Solutions d’optimisation des points afin d’améliorer le tracé

L’optimisation des tracés est un processus clé pour les lasers : trop de points et le tracé ralentit, pas assez et il devient imprécis. C’est l’objet de plusieurs recherches académiques et de diverses implémentations qu’il faudrait intégrer au mieux dans le système.

Creer un exporteur TCP en plus de celui via UDP

Afin de favoriser les lives à distance, un exporteur en TCP pourrait améliorer la qualité du transport pour les collaborations sur Internet.

Creer un exporteur vers le simulateur web

Le simulateur web nous permet de prévisualiser ce qui sera envoyé au laser. Une solution envoyant les listes de points dans une page html locale via websocket sans avoir besoin d’installer LJ serait intéressante.

Intégrer une synchronisation via des timecodes réseaux

La synchronisation de vidéos et de musiques est possible via des solutions de timecode comme MTC et SMPTE. L’idée serait de généraliser cette synchronisation dans les programmes laser, par exemple en utilisant le projet timecode generator disponible sur

Rappel : le logiciel LJ

Voici donc un point sur le logiciel LJ qui se trouve au coeur de notre système.

LJ est notre outil de pilotage des lasers. Il démarre des services qui s’interfacent entre les clients qui generent des points et le hardware (tracé par les lasers) :

  • Un serveur de websocket communiquant avec des pages web (voir plus loin)
  • Un serveur OSC proposant également l’interaction avec l’ensemble des fonctions disponibles
  • Une interface vers differentes synchronisations : Artnet, midi, Link.
  • Les tracers qui envoient les informations aux lasers (via etherdream)
  • Un gestionnaire qui relaie les informations entre les composants

L’un des nombreux avantages de LJ est son interface web qui permet de changer en temps réel les paramètres des lasers pilotés (taille, position, nombre de points par seconde, intensité, etc.) mais aussi de simuler les points qui sont envoyés au laser via un canvas HTML5.

Un aspect fondamental de LJ est l’ouverture à de nombreux protocoles, notamment pour recevoir les listes de points à tracer et le partage d’informations en temps réel. À cet effet, LJ utilise la base de données clef/valeur REDIS pour stocker les points qui seront envoyés.

Une note au sujet des licences : l’auteur original de LJ n’est pas un fan de licences et avait choisi une licence Creative Commons, malheureusement déconseillée pour les projets logiciels. Une discussion interne est en cours pour décider de la meilleure licence pour le projet (GPL copyleft ou MIT/Apache).

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