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"Wallpix", mur de pixels mécanique interactif

L’artiste Laurent La Torpille est accompagné par Stereolux pour la réalisation de Wallpix, mur de pixels mécanique interactif. Cet accompagnement s'est concrétisé par un projet en collaboration avec l'Ecole Centrale de Nantesd'octobre 2012 à mars 2013, pour la réalisation d'une étude de faisabilité technique et d'un premier prototype.

LE PROJET ARTISTIQUE

Le projet Wallpix est une sculpture mécanique de 6m de long, un mur de pixels réactif à la présence d’une ou plusieurs personnes face à lui. Les contours et les mouvements des spectateurs sont ainsi détectés par une caméra et reproduits par l’extrusion mécanique du mur en temps réel : les pixels sortent du mur en direction de les personnes qui se trouvent face à lui.

 

 

Le projet Wallpix prévoit aussi, à terme, la réalisation d’un dispositif de murs interconnectés dans plusieurs villes du monde. Imaginons un mur de pixels dans la ville de Nantes, le même à Rome, à New York, à Sao Paulo, à Tokyo... Face à ce mur "urbain" de pixels, il est possible de pousser un ou plusieurs pixels de son choix. L'action est répercutée de façon dynamique dans les autres villes possédant un mur identique. Ainsi, il se met en place un dialogue international au travers d’une œuvre ; il devient dès lors possible de dessiner, d'écrire un message, de taguer, de laisser son empreinte ou de faire juste un geste en passant en direction d'inconnus à l'autre bout du monde.
 

LES DÉFIS TECHNIQUES

L’Ecole Centrale a travaillé pendant 6 mois sur une étude des solutions qui présentaient le meilleur rapport rendu/coût pour l’ensemble du système Wallpix. Ce mur de pixels devait pouvoir être réalisé avec le budget le plus réduit possible, tout en conservant un rendu acceptable pour l’artiste. Un prototype de quelques pixels devait conclure ce projet avec l’Ecole Centrale, comme démonstration de la solution retenue.

                           

 

    

 

 

 

 

 

Tous les éléments du système ont été étudiés: détection de l’utilisateur, commande des pixels, actionneurs, système mécanique, matériaux.

 

1.    Détection

Les caméras infrarouge sont la solution de détection la plus simple. Ces caméras projettent une lumière infrarouge, qui est réfléchie par l'ensemble des éléments physiques présents dans la pièce et permet de connaître leur volume et leur positionnement dans l’espace.
Il existe une variété de modèles plus ou moins onéreux en fonction de paramètres comme la précision, la distance de détection, … La Kinect a été choisie pour son prix et ses capacités de détection satisfaisantes.

L’une des problématiques techniques consistait à utiliser de manière synchrone et cohérente plusieurs Kinects placées sur les 6 mètres du mur Wallpix. 

Les étudiants ont ainsi développé un programme qui permet de placer un nombre quelconque de Kinects dans l’espace et de combiner leurs signaux pour reconstituer une cartographie 3D des points visualisés par l’ensemble des Kinects.

Les données de ce programme sont ensuite récupérées dans le logiciel Max/MSP, outil très utilisé dans le spectacle vivant et les arts numériques pour gérer l’interactivité. Les étudiants ont par ailleurs réalisé plusieurs développements Max/MSP pour filtrer les images fournies par la Kinect, par exemple supprimer les scintillements.

Max/MSP envoie les commandes à la carte électronique qui contrôle les pixels.

Les développements réalisés avec la Kinect feront l’objet d’une publication séparée. Idem pour les développements Max/MSP.
 

2.    Commandes

Les données de la Kinect sont envoyées dans le logiciel Max/MSP, qui les transmet à son tour aux  actionneurs.
 

3.    Actionneurs

De nombreuses solutions ont été étudiées pour actionner les pixels : vérins électriques, pneumatique, moteur pas à pas, moteurs brushless, … Les solutions les plus performantes et les plus fiables (solutions industrielles) n’ont pas été retenues à cause de leurs coûts, de l’ordre de plusieurs centaines d’euros par axe (le système comprend 1600 axes…).

Ci-contre un schéma de la solution avec moteurs pas à pas (et carte Arduino pour le contrôle des moteurs) retenue pour le prototype. C’est la moins onéreuse.
 

4.    Supports

       

Bien que sa fonction reste la même (maintenir la structure et guider les pixels dans leurs mouvements), plusieurs designs ont été définis pour le support. 
Deux solutions ont été étudiées : pignon-crémaillère et vis-écrou.

Ci-dessus, schéma du système pignon-crémaillère retenu pour le prototype. 

 

 

 

 

 

Ci-contre, schéma représentant 16 pixels avec système pignon-crémaillère.                                                 

 

 

 

5.    Matériaux des pixels

Une étude sur les matériaux possibles des pixels a été réalisée par deux étudiants de l’option Matériaux de l’École Centrale de Nantes : Ariane Viat et Mathieu Imbert. Il existe deux types de structures, pleines ou creuses, qui ont un rendu esthétique très différent.
Les mousses polymériques et en particulier le polystyrène expansé proposent le meilleur rapport propriétés-prix pour les structures pleines. La mousse de polystyrène extrudé (XPS) pourrait s’avérer très intéressante : c’est une mousse polymérique légère et rigide, ayant un rendu plus lisse que le PS expansé.
Pour les structures creuses, trois matériaux ont été retenus : les composites à fibres de carbone et matrice époxy, le contreplaqué et le balsa. Bien que satisfaisant tous les trois les critères mécaniques et de masse, ces trois matériaux se distinguent les uns des autres : le composite pour son aspect esthétique, le balsa pour sa légèreté et le contreplaqué pour son aspect économique.

Réalisation du prototype

Un prototype de 4 pixels a été réalisé dans le cadre du projet.

 

Présentation des étudiants

 

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Un grand merci à l'Ecole Centrale pour cette collaboration, en particulier aux enseignants-chercheurs Raphaël CHENOUARD et Florent LAROCHE, aux étudiants : Jean-Etienne AUBRY, Adrien COATIVY, Alexis DUMON, Thomas FELT, Boris LEPROU, Karine MARLE et Julien MORAND.

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