Interaktivní médium par excellence:

Multi-dotekový panel a jeho konstrukce

praktická část ročníkovky Terezy Čechové a Davida Šmehlíka

Teorie interaktivních médií

2010

Jak dosáhnout tohoto?

Pozn.: Atraktivní děvče not included.

1. Princip fungování

Zjednodušená interpretace FTIR (Frustrated Total Internal Reflection):Na rozhraní mezi vzduchem (index lomu přibližně 1) a plexisklem (cca 1,4) dochází k lomu světla (vycházejícího z diod) podle Snellova zákona. Trik je v tom, že díky již zmíněnému optickému fenoménu totálního odrazu (total internal reflection) jsou

infračervené paprsky v plexiskle či akrylátu uvězněné, protože v případě, že světlo v materiálu s vyšším indexem lomu dopadne na rozhraní s prostředím s nižším indexem

lomu pod určitým úhlem, nedojde k lomu tohoto světla, nýbrž z odrazu. Dotykem uživatel naruší (frustruje) zmíněný úhel, čili přestane docházet k totálnímu odrazu a

světlo se tak dostane mimo plexisklo směrem k infračervené kameře.

2. Základní komponenty

• webkamera• disketa• plexisklo/akrylát• ir led strip/ribbon (proužek s infračervenými diodami)

s napájením• rám• video projektor• projekční vrstva schopná zadní projekce (urč. druhy

plátna, příp. Rosco Grey, záclona, v našem případě papír na pečení), kterou jsme oproti schématu umístili pod plexi

• silikonová vrstva v obrázku výše se obecně označuje jako "compliant surface" -- tuto vrstvu jsme ale prozatím vynechali z důvodu silných blobů i s její absencí (přestože jsme měli připravenou Sulky Solvy fólii)

• nakonec počítač s potřebným softwarem.

3. Modifikace webkamery

Zaprvé je třeba obstarat si vhodnou kameru. Zásadními parametry jsou v první řadě obnovovací frekvence a v druhé rozlišení. V našem případě jsme sáhnuli po PS3 Eye, která je komunitou obecně doporučována zejména vzhledem k poměru cena/výkon. Při vcelku průměrném rozlišení 640x480 máme k dispozici (se správným driverem) až 60 fps (obrázků za sekundu), což se později ukáže jako veledůležité pro plynulost

trackování doteku.Jednoduše, kameru je nutno celou (šroubek po šroubku) rozebrat a nahradit mezi čočkou a obrazovým snímačem nacházející se sklíčko-filtr blokující infračervené světlo filtrem (alespoň částečně) blokujícím naopak světlo viditelné, kterým je adekvátně vytvarovaný plátek z diskety. Alternativou je několik vrstev neexponovaného filmu nebo přímo infrared bandpass filter. A složit. S přesnými instrukcemi a názorným

videotutoriálem pomůže video na Youtube.

4. Plexisklo/akrylát

Deska musí bezpodmínečně splňovat následující podmínky, síla min. 6 mm, čirost materiálu a leštěné kraje-hrany (pokud se k vám dostane nezaleštěné, je třeba použít postupně jemný a jemnější smirkový

papír) z důvodu bezproblémového vniku ič světla. Vlastnosti jako délka a šířka jsou pochopitelně volitelné, FTIR má výhodu právě ve své škálovatelnosti (při větších rozměrech je ale třeba masivnější sklo kvůli

zamezení prohýbání). Pro maximální využití plochy je však vhodné dodržet poměr, jenž je vlastní plánovanému rozlišení, kde je člověk omezen technickými vlastnostmi projektoru a displeje-monitoru. Čili prakticky, mezi cca nejpoužívanější spadá 1024x768 (4:3), notebookové 1280x800 (16:10) a 1280x1024

(5:4). Volba ale podléhá i délce led stripu (viz níže).

5. Projekční vrstva

Nám spadnula takřka do klína. Při dřívějším experimentování se zadní projekcí jsem prostě a jednoduše používal pár spojených listů obyčejného papíru do tiskárny. Jelikož potřebujeme zakrýt rozsáhlejší plochu

než je v možnostech A4, a spáry nepřicházejí v úvahu, sáhnuli jsme po prvním příbuzném materiálu vyhovujících rozměrů při zachování průsvitnosti, a sice papíru na pečení. Aplikace na plexidesku

probíhala primitivním způsobem, použili jsme oboustrannou lepící pásku, s tím, že její proužek musel být bezpodmínečně maximálně tak široký, aby se stačil skrýt pod rámem. Prozaickým důvodem, proč jsme

situovali projekční vrstvu pod, je fakt, že jsme dosahovali lepších výsledků při trackování doteku.Co se týče funkce této vrstvy, sekundárním a požadovaným efektem je rozptyl světla způsobující

blahodárný vyšší kontrast blobů.

6. Multi-rám

Jak jsem již zmínil, zvolili jsme rozebratelný rám, konkrétně prostý, černý, plochý, technický, jenž jsme si nechali uříznout na míru. Přestože určitou měrou zredukuje

použitelnou plochu panelu, zvlášť v našem skromném případě, je nutný jako pevná opora mj. pro budoucí instalaci do stolu, stojanu či obdoby. Dočasně slouží kraje jako opěra pro

postranní podložky (např. židle).Na kraji jedné ze stran rámu jsme vyvrtali otvor pro napájecí kabel k diodám, jehož druhý

konec má kolegyně připájela k led pásku.

6. Multi-rám

Ačkoliv byla prvotním úmyslem výroba vlastního obvodu ič ledek, naskytla se možnost markantně zjednodušit tento proces objednávkou přímo hotového proužku. Délka se měří na stopy, na toto experimentování jsem pořídil dvě, protože stačí, aby světlo vyzařovalo jen

ze dvou stran. Od toho se pak odvíjely rozměry akrylátu. Sešroubovali jsme ze dvou dílů "elko" a opatrně a na milimetr přesně vlepili strip.Po připojení třetí strany jsme vsunuli připravenou desku a čtvrtou uzavřeli okruh.

Poslední úkolem bylo vložení per zajišťujících stabilitu plexiskla v rámu, nevzali jsme však předem v úvahu, jak choulostivý na potrhání pečicí papír je.

7. Kompletace setupu

Čili, panel, projektor, kamera i notebook pohromadě. Je ale potřeba vhodně si nakonfigurovat vzdálenost mezi infračervenou webkamerou s promítačkou a podloženým panelem nejlépe tak, aby promítaný obraz zachoval ostrost, kopíroval tvar a rozlohu (pokud nedopadá pod pravým úhlem, dochází k deformaci) dostupné plochy akrylátu. Kameru tak, aby snímala celý panel, nicméně co nejblíže za účelem maximální efektivity při detekci dění, a zároveň aby nestínila video projekci.

8. Software

Prostřednictvím otevřeného trackovacího softwaru CCV (Community Core Vision, dříve tbeta, alternativou je Touchlib) získáme ze šmouh doteky. Bez chvíle (spíše jejich hromady)

věnované nastavení programu se ale člověk daleko nedostane. Na webových stránkách projektu v sekci "Tutorials" se nachází linky odkazující na zdroje, které je doporučeno si prostudovat. Jakmile prozkoumáte účinky jednotlivých předvoleb, dosáhnete kvalitních

kontrastních blobů a budete s momentálním výsledkem relativně spokojeni, ...

9. Fire

... pusťte se do kalibrace, jejíž korektní průběh je předpokladem pro správné fungování ukázkových (demo) a dalších aplikací. Jednou z nich by mohl být kupř. sympatický Fire.swf, který je součástí exemplárního balíku, jenž je k nalezení v rubrice "Downloads". Vězte ale, že je nezbytné opatřit si i stand-alone Flash player a v CCV odkliknout komunikaci s ním.

Kompletní práce včetně teoretické části, veškerých odkazů a literatury:

http://docs.google.com/Doc?docid=0AYIZZRjUymIdZGRwYjVnbnBfOGc0OHRxc2cy&hl=en

Případně kontakt: akuataja@gmail.com mrs.zralokk@gmail.com