สำหรับนิทรรศการที่เน้นประวัติศาสตร์ของคฤหาสน์เก่าแก่ในเนเธอร์แลนด์ชื่อ Oud Amelisweerd พวกเราสร้างงานอินสตอลเลชันแบบอินเทอร์แอคทีฟขึ้นมาจากเทียนไฟฟ้า (electric votive candles) ที่จะสว่างขึ้นเป็นเงาของผู้เข้าชม

งานนี้ชื่อว่า "Thoughts and Prayers" (ความคิดและคำอธิษฐาน) อ้างอิงถึงส่วนหนึ่งของประวัติศาสตร์บ้านหลังนี้ ซึ่งห้องนี้เคยถูกใช้เป็นโบสถ์เล็กๆ (chapel) ของคณะนักบวชมาก่อน มีนักบวชกว่าแปดสิบคนอาศัยอยู่ในบ้านหลังนี้หลายปี หลังจากที่พวกเขาถูกบังคับให้ออกจากอารามของตัวเองเพราะสงครามโลกครั้งที่สอง

เหล่าผู้เริ่มบวชใหม่ (Novices) ได้รับการฝึกฝนทักษะต่างๆ ที่คฤหาสน์ เช่น งานไม้และงานไฟฟ้า ซึ่งทำให้เรารู้สึกเชื่อมโยงกับประวัติศาสตร์นี้เป็นพิเศษตอนสร้างงานนี้ ตั้งแต่คิดไอเดียจนถึงติดตั้งชิ้นงานสำเร็จในบ้าน ใช้เวลาทั้งหมดประมาณสองสัปดาห์

"Thoughts and Prayers" เป็นงานอินสตอลเลชันที่ให้ความรู้สึกนั่งสมาธิ แสดงภาพสะท้อนจากแสงเทียนของผู้เข้าชมแบบเรียลไทม์ บนโต๊ะแท่นบูชาที่เต็มไปด้วยเทียนบูชาจำนวน 240 เล่ม แสงเทียนอุ่นๆ ที่วับแวมในห้องมืดๆ ผสมกับเสียงสวดเกรกอเรียน (Gregorian chants) ที่แผ่วเบา ให้โอกาสผู้เข้าชมได้ช้าลง หายใจลึกๆ และใช้เวลาสักครู่เพื่อ "สะท้อน" ตัวเองอย่างแท้จริง

พวกเราต่อสายใหม่ให้กับเทียน LED จำนวน 240 เล่ม และเชื่อมต่อเข้ากับบอร์ด Adafruit PCA9685 จำนวน 24 บอร์ดที่ต่อแบบ Daisy-chain ไว้ เราใช้เจ้านี่ควบคุมการเปิด-ปิดของเทียน พวกเราเขียนโปรแกรมบน Max/MSP ที่ใช้กล้อง Kinect 3D ในการสร้างภาพเงาขาวดำของผู้เข้าชม จากนั้นข้อมูลพิกเซลจะถูกส่งไปยัง Arduino Uno ซึ่งทำหน้าที่ควบคุมบอร์ด Adafruit และสั่งให้เทียนเปิดหรือปิด จัดไปวัยรุ่น!

การลงมือทำ: สถาปัตยกรรมระบบ

โปรเจกต์นี้เผยให้เห็นชั้นการทำงานที่ซ่อนอยู่ของระบบอินเทอร์กทีฟเรียลไทม์ที่ซับซ้อน:

• ชั้นตรวจจับ (Sensing Layer): กล้อง Microsoft Kinect 3D จับข้อมูลความลึกและเงารูปทรงของผู้ชมแบบเรียลไทม์
• ชั้นประมวลผล (Processing Layer): โปรแกรมที่เขียนขึ้นเองบน Max/MSP ทำการประมวลผลข้อมูลจาก Kinect เพื่อแปลงเงารูปทรงของผู้ชมให้เป็นแผนที่พิกเซลขาวดำแบบง่าย
• ชั้นควบคุม (Control Layer): Arduino Uno ทำหน้าที่เป็นตัวควบคุมหลัก มันรับข้อมูลแผนที่พิกเซลจากคอมพิวเตอร์และแปลเป็นคำสั่งสำหรับไดรเวอร์ LED
• ชั้นขับเคลื่อน (Actuation Layer): บอร์ดขับ PWM/เซอร์โว Adafruit PCA9685 16 ช่อง จำนวน 24 บอร์ดที่ต่อแบบ Daisy Chain ให้ช่องสัญญาณควบคุมที่จำเป็นเพื่อสั่งงานเทียน LED ทั้ง 240 ดวงได้ทีละดวง บอร์ดเหล่านี้รับคำสั่ง I2C จาก Arduino เพื่อเปิดหรือปิดเทียนเฉพาะเจาะจง สร้างเป็นเงารูปทรงสดๆ ขึ้นมา

โครงสร้างพื้นฐานฮาร์ดแวร์

• Arduino Uno: "สมอง" กลางของงานติดตั้งนี้ จัดการการสื่อสารระหว่างซอฟต์แวร์ในคอมพิวเตอร์กับอาเรย์ของบอร์ดขับ PWM
• บอร์ด Adafruit PCA9685: บอร์ดพิเศษเหล่านี้จำเป็นมากสำหรับการขยายขอบเขตการควบคุม เพราะ Arduino เดียวไม่สามารถควบคุมเอาต์พุต 240 จุดได้โดยตรง แต่ละบอร์ดควบคุมเทียน 16 ดวง และพวกมันถูกเชื่อมโยงเข้าด้วยกันผ่านบัส I2C
• เทียน LED จำนวน 240 ดวง: องค์ประกอบภาพหลัก แต่ละดวงถูกดัดแปลงสายไฟใหม่ให้ควบคุมโดยไดรเวอร์ PWM แทนสวิตช์เดิม
• Microsoft Kinect: ให้ข้อมูลเชิงพื้นที่ 3 มิติแบบเรียลไทม์ที่จำเป็นสำหรับการจับภาพเงา
• คอมพิวเตอร์ที่รัน Max/MSP: จัดการภาระการคำนวณหนักๆ ในการประมวลผลวิดีโอจาก Kinect และคำนวณแผนที่เงา

กระบวนการทำงานของระบบ

กระบวนการอินเทอร์กทีฟนี้ถูกออกแบบมาเพื่อการตอบสนองแบบเรียลไทม์:

1. ตรวจจับผู้ชม: Kinect สแกนพื้นที่ในห้องอย่างต่อเนื่อง เพื่อระบุตำแหน่งและรูปร่างของผู้ชม
2. ประมวลผลเงา: ซอฟต์แวร์ Max/MSP แยกเงาของผู้ชมออกมา แล้วแปลงเป็นกริดความละเอียดต่ำที่ตรงกับเลย์เอาต์ของเทียน 240 ดวง
3. ส่งผ่านข้อมูล: ข้อมูลกริดนี้ ซึ่งโดยพื้นฐานคือแผนที่ว่าดวงไหนควรเปิดหรือปิด ถูกส่งผ่านทางอนุกรมไปยัง Arduino Uno
4. ควบคุมเทียน: Arduino ตีความข้อมูลและส่งคำสั่งที่สอดคล้องกันผ่านบัส I2C ไปยังบอร์ด PCA9685 ที่ต่อแบบ Daisy Chain
5. แสดงผลภาพ: เทียน LED เฉพาะเจาะจงสว่างขึ้น สร้างเป็นเงาสะท้อนของผู้ชมด้วยแสงเทียนที่ริบหริบบนแท่นบูชา

แนวทางการขยายในอนาคต

• รูปแบบการริบหริบแบบไดนามิก: ปรับโค้ด Arduino เพื่อรวมอัลกอริทึมการริบหริบแบบ PWM สำหรับแต่ละดวง สร้างเอฟเฟกต์ที่ดูเป็นธรรมชาติเหมือนเปลวไฟมากขึ้น แทนที่จะแค่เปิด/ปิดธรรมดา
• การโต้ตอบหลายผู้ใช้: อัพเกรดลอจิกซอฟต์แวร์เพื่อจัดการกับเงาจากผู้ชมหลายคนพร้อมกัน สร้างรูปแบบแสงที่ผสานกันหรือโต้ตอบกันได้
• การตอบสนองต่อสภาพแวดล้อม: เพิ่มเซนเซอร์อื่นๆ เช่น ไมโครโฟน เพื่อปรับความเข้มแสงหรือรูปแบบตามเสียงรอบข้างหรือระยะห่างของผู้ชม
• ควบคุมและตรวจสอบแบบไร้สาย: เพิ่มโมดูล WiFi (เช่น ESP8266) เข้ากับ Arduino เพื่อเปิดใช้งานการวินิจฉัยระยะไกล อัพเดตรูปแบบแสง หรือควบคุมจากอินเทอร์เฟซสำรองได้ โดยไม่ต้องเข้าไปยุ่งกับคอมพิวเตอร์ที่ติดตั้งงาน

Thoughts and Prayers เป็นโปรเจกต์ที่เพอร์เฟกต์สำหรับวัยรุ่นสายอิเล็กฯ ทุกคนที่อยากเข้าใจงานติดตั้งอินเทอร์กทีฟขนาดใหญ่ การบูรณาการคอมพิวเตอร์วิทัศน์ และการควบคุมฮาร์ดแวร์ที่ขยายขนาดได้! ไปลองทำกันดู สู้งานนะน้อง!