Дипломная работа: Разработка системы автоматизации светового шоу на базе контроллера Arduino

Содержание

Введение
1 Анализ эстетических и психофизиологических основ светомузыки…
1.1 Пути развития светомузыки…………………………………………
1.2 Цветной слух и эффект светозвука ………………………………..
1.3 Пределы автоматизации светомузыкального синтеза……………
2 Разработка системы автоматического беспроводного светового шоу………………………………………………………………………..
2.1 Постановка задачи …………………………………………………..
2.2 Общее описание системы …………………………………………...
2.3 Подбор оборудования ……………………………………………….
2.4 Программная часть ………………………………………………….
3 Безопасность жизнедеятельности ………………………………………
3.1 Анализ условий труда персонала в лаборатории ………………….
3.2 Расчет системы производственного освещения …………………... 4
3.3 Правила техники безопасности и гигиены при работе на ПК ……. 49
3.4 Электробезопасность ………………………………………………..
4 Технико-экономическое обоснование …………………………………. 53
4.1 Технологическое описание процесса ………………………………. 53
4.2 Определение затрат в системах автоматизации …………………… 53
Заключение
Список литературы
Приложение А
Приложение В
Приложение С
1 Анализ эстетических и психофизиологических основ светомузыки
1.1 Пути развития светомузыки
Не случайно и не на пустом месте возникает новое искусство, хотя само
его появление и выглядит зачастую сенсационным и неожиданным.
Объективная необходимость, оказывается, исподволь и стихийно проявляет
себя уже во многих художественных поисках традиционного искусства,
поначалу разрозненных и непонятных, но в которых по сути дела и
происходит постепенное оформление новой эстетической потребности в
конкретные задачи [1]. Еще 100 лет назад Р. Вагнер пришел к убеждению, что
«каждое искусство стремится к бесконечному развитию своей области, что
такое стремление приводит нас, наконец, к пределу искусства, которого оно
перейти не может под страхом сделаться непонятным, странным и нелепым».
«От этого убеждения, - пишет композитор, - я перешел к другому, а именно,
что всякое искусство, достигшее своих пределов должно подать руку другому
– сродному».
Так в неотвратимом стремлении выявить до конка свои предельные
возможности не раз переступали сложившиеся границы музыка, живопись,
кинематограф и хореография, самостоятельно предпринимая попытки
совместить музыкальное мышление с областью видимого. Специфические
особенности каждого из отмеченных искусств рождают различие
эстетических концепций этого синтеза, с чем, естественно, связано и
своеобразие его художественных результатов и - что для нас особенно важно -
многообразие способов его технической реализации.
Что отличает эти искусства от светомузыки или, иными словами, какие
трансформации должны испытать они, чтобы «превратиться» (перейти,
последовательно развиваясь) в искусство видимой музыки?
Отвечая на данные вопросы, приходится установить
присутствие 4 главных влеяний, беспристрастно представляющих штурм для достижение
одной единой цели.
Их разрешено в коротком облике обрисовать
последующими относительными, графическими определениями: живопись-
светомузыка, музыка-светомузыка, хореография-светомузыка, кинематограф-
светомузыка.

1.1.1 Музыка-светомузыка
Светомузыка, как разрешено представлять даже по ее поэтическому
описанию, в качестве материальных средств использует абстрактные звучания
музыки, взаимодействующи конкретным образом с отвлеченными
красочными формами. Если взглянуть на классические классификации,
светомузыка относится к ряду живых, процессуальных, слухозрительных
искусств. Согласно А. Молю, это художество владеет размерностью
где L-размерность длины; Т-время.
Обычная музыка, как известно, является живое, процессуальное
искусство, воспринимаемое слухом и использующее отвлеченные звучания

(его размерность— Т). Единственное свойство которого в ряду
подчеркнутых никак не хватает, чтоб классической музыке «перевоплотиться»
в светомузыку, — визуальное ( ).
Просто объяснимо природное человечное желание свершить это
«перевоплощение» путем однозначной модифиции в свет тех звуков, из каких
состоит музыка. К во что писал, еще в XVII в. ученый А. Кирхер в
собственном известном труде «Musurgi universal»: «Если бы во время
выступления нам была бы дана способность ощущать воздух, который в этот
момент колеблется единовременно с действием разных голосов и приборов,
мы тогда бы с изумлением узрели в нем все живые и прекрасно сгруппиро-
ванные цвета».
Вслед за Кирхером иной ученый Л.Б. Кастель (1687- 1758 гг.) решил
воплотить в реальность мечту Кирхера о «визуализации музыки», делая упор
на неправильную аналогию между семи тонами музыкальной политры и семи
расцветками спектра, отмеченную его современником известным ученным
И.Ньютоном. У Кастеля данный «метод» перевода музыки в цвет смторится
так: голубой - до, зеленый - ре, желтый - ми, абрикосовый - фа, красный -
соль, фиолетовый - ля, синий - си.
Ньютон пришел к схожему сопоставлению звукоряда и видимого
диапазона под воздействием античного и древнего учения о «гармонии сфер»,
утверждавшего космическую, внечеловеческую устроенность законов музыки.
Как разумно думающий ученый, Ньютон впоследствии сказал, что данная
связь «лишь потворствует пустому любопытству», но однако ученный
поплатился за интерес к этой случайной «закономерности», придя к
неверному выводу о невозможности отличия дисперсии в разных
средах: приобретенные им отношения цветов были правдивы только для
представленного вида стекла.
Не смотря на все вышесказанное в области светомузыкальных
исследований по XX в. длились попытки «визуализации музыки» на базе
определенной физической «трансформации» звука в свет. Вера в вероятность
этого звукосветового перевода музыки была так велика, что Кастель, к
примеру, думал вероятным сменить глухим музыку подходящим рядом цвета
для правильного восприятия ее при помощи зрения. Более того, он был уверен в возможности самосуществования
беззвучной «музыки цвета»,

воспроизведенной на буквальном применение законов слышимой музыки.
Данная мысль очень привлекательна по своей легкости, и ее воздействие
сначала испытывают все , кто расскрывает для себя идею видимой музыки [3].
Техническое решение первых «цветоных клавесин» и «светоорганов»
(см. рисунок 1.1) было настолько наивным, как и абстрактное обоснование
той самой идеи «цветомузыки». Опыты с данными инструментами позволили
воочию удостовериться в нереальност
кастелевского принципа«цветомузыки».
Предположения Ньютона оказались ложными. Однако любопытно, что
ученые-эксперты отыскали потом и настоящие методы визуализации звука,
определяемые полностью объективными, свойственными природе звука
законами. «Я первым заметил звук»- так сказанно на могиле немецкого уче-
ного А. Тепплера, сумевшего, применяя явление интерференции света,
представить заметным незаметные неоднородности воздуха, возбужденного
звуком. Еще большей знаменитостью пользовались этак называемые фигуры
Хладни. Наполеон постоянно просил еще раз повторить эксперимент с
данными необычными звуковыми арабесками, и научная Европа долго
повторяла афоризм французского императора: «Хладни позволил нам видеть
звуки». На языке физика это значит что: в фигурах Хладни происходит
визуализация узлов и пучностей стоячей волны, вызванной в плоской мем-
бране.

Рисунок 1.1 - Световой орган А. В. Риминтона (1896 г.)

В конце XIX в. была популярна книга француза Г.Ф. Кастнера о
«поющем пламени». Было замечено, что горящие газы, вытекающие из сопла,
могут создавать при соответствующей скорости звуки определенной высоты.
В свою очередь воздействие внешнего звука на безмолвное пламя может
заставить его пульсировать, принимать причудливые формы.
В этих опытах с «поющим пламенем» происходит визуализация
турбулентного распада струи газа при резонансном воздействии звука.
Используя этот эффект, Кастнер и создал необычный инструмент «пирофон»,
представляющий собой управляемый с помощью клавишей набор трубок с
«поющим пламенем» (водородом): световой эффект здесь был побочным,
сопутствующим. Вслед за этим Кастнер построил «люстру», в которой уже
специально и более эффектно использовалось «чувствительное пламя»,
включаемое специальной клавишной системой «электрического поджига».
Таким образом, в опытах Теплера и Кастнера по сути дела реализо-
валась мечта Кирхера- «воздух светится». Но станет ли светомузыкой
наблюдаемая визуализация звука у Теплера, Хладни или Кастнера, если звуки
эти будут организованы в музыку (см. рисунок 1.2)? Нет, поскольку в мире
видимого психологически и эстетически значимыми для человека являются
сигналы, организованные по своим отличным от организации звука законам.
Ограничимся в объяснении образными сравнениями. Как вы отнеслись бы к
предложению создавать песню или романс по такому принципу: положим,
каждой гласной «а» в стихах должна всегда и обязательно соответствовать
нота «до» в музыке, а букве «у» — нота «ре» и т. д.? Или другой пример.
Будет ли иметь для англичанина смысл такой перевод русского слова
«свет»—«svet» (а не «light») - Конечно, нет! Именно с такими ситуациями
«буквального» перевода мы сталкиваемся при всех попытках однозначного
трансформирования музыки в свет. И если в речи, языке перевод все же
возможен (пословно, пофразно, по смыслу), то в искусстве проблема
взаимоперевода, оказывается, вообще неразрешима. Определенней всего об
этом сказано в теории информации: эстетическая информация — это
«непереводимая, персональная информация» (А. Моль). Если при передаче
научно-деловой информации сообщению абсолютно безразличен способ ее
воплощения в реальность, то в искусстве код и сообщение неразрывны.
Рисунок 1.2 - Фигуры Хладчи

Перекодирование сообщения связанно в этом случае с неотъемлемым его
искажением или изменением («Война и мир» С. С. Прокофьева, «Война и
мир» С. Ф. Бондарчука — не являются «переводами» на язык музыки и кино
романа Л. Н. Толстого).

Так и светомузыка обязана базироваться не на недосягаемом
стремлении изменения непереводимого, а на намеренном и преднамеренном
синтезе звука и света в рамках единичной музыкальной формы согласно
законам музыкальной логики. В таком случае, как и в остальных синтети-
ческих искусствах, «образный строй творения... не так использует имеющиеся
или несуществующие взаимные соответствия, как сам образно устанавливает
для указанного произведения те соотношения, которые предписывают
образному строю идеология и тематика данного произведения» (С. М.
Эйзештейн). Это сказано о связях между музыки и изображения в
кинематографе, однако в равной мере относится и к светомузыке.
Рисунок 1.3 - Световой инструмент А.
Н. Скрябина для испо «Прометея»

Павда, что имеющейся музыке светомузыка должна почти всем. Она
хоть и пользуется красочными формами, свойственные прежде всего лишь
живописным искусствам, однако по строению художественного образа ближе
относится к музыке, и практически все опыты, идущие к светомузыкальному
искусству от музыки (и эксперты, и в том числе артисты), проходят чрез эту
«ребяческую болезнь» — желание увидеть в светомузыке неотъемлемую
«визуализацию» слышимой музыки.
Владея так называемым «цветным слухом», гениальный русский автор
А. Н. Скрябин отважился на «визуализацию» собственных цвето
тональностных ассоциаций. Исходя из данного решения им и была создана
световая строчка «Luce» в партитуре «Прометея», одного из первых в мире
светосимфонического творения (см. рисунок 1.3) [7]. В первоначальных
планахСкрябина основой синтеза по сущности та же, что и у Кастеля (пускай
уж хоть и не машинно, а эстетически понятая); «музыка- неизвестная х, цвет-
его функция». Дже современники Скрябина указывали, что смысл строчки
«Luce» в «Прометее» сведено к обычному «повышению представления
гармонии» и что «Luce» играет роль как бы «большого
психофизиологического резонатора к впечатлению замены гармоний».
Светомузыкальные композиции, несущие на себе отпечаток всех по-
хожих устремлений к «визуализации музыки» (в независимости от того, как и
кем они формировались), можно сразу выявить—в них налицо
главенствующее положение играющей музыки. Свет постоянно лишь со-
провождает ее, он возникает на экране только при наличии звука, непрерывно
подражая ему во всех изменений, и пропадает совместно с ним (что
практически постоянно раздражает зрение, так как глаз не приспособлен к та-
ким ритмо-динамическим переходам, обыденным для слуха).
Светомузыка сулит стать полностью самостоятельным художеством в
искусстве: ее невозможно считать конкретной«визуализацией»имеющейся
музыки, так же как кинематограф—«визуализацией литературы».
Естественно, лишь только при последовательном отказе от мысли
«визуализации музыки» окажется вероятной возможность осуществления
самых высокохудожественных способов синтеза —слухозрительной поли-фонии, слухозрительного контрапункта.
В наиболее полноценных,
уникальных, в подлинных светомузыкальных произведениях свет и звук
имеют все шансы выступать и солирующими партиями, и вместе, в параллель
и в противозвучии, проще говоря, «переплетаться» таким же не простым
образом, как голоса инструментов в классическом оркестре.
1.1.2 Живопись- светомузык
Живопись-искусство изобразительное,красочное,статическое
Сопоставляя ее с понятиями светомузыки, различия огромные. Из
подчеркнутых свойств совпадение в одном — визуальном. Однако за
прошедшее столетье в последовательной эволюции опытов, практически на
наших глазах, живопись в неких собственных «пограничных» областях
трансформировалась так, что сомкнулась, в конце концов, со светомузыкой.
Вот рубежи данной эволюции:живопись-светоживопись или
динамическая светоживопись, которая уже имела возможность сочетаться в
собственном развитии с музыкой.
Во влечении приблизиться к музыке, абсолютизируя выразительные
характеристики красок и форм, живопись прошла чрез импрессионизм,
кубизм, а в творчестве живописцев-абстракционистов (Р. Делоне, В.
Кандинского и др.) в конце концов достигла, совершенной «раскрепо-
щенности» от предмета. Очевидно, что беспредметная живопись не случайное
явление, она появилась в результате вполне определенной тенденции. Однако
не все живописцы смогли осознать значение и смысл приближающихся
преобразований. Некие из них, раскрыв для себя беспредметную живопись,
приняли ее эстетическую самоценность, занимаясь созданием цветовых
взаимоотношений на полотне, во вред главным задачам, решаемым
живописью как изобразительным художеством, как формой отображения
реальности.
В то же время еще в самом начале века в этих экспериментах некоторые
ученные смогли увидеть и рациональное зерно. К например вот что писал, А.
В. Луначарский в собственном обзоре о выставке художников-орфистов (так
именовали себя живописцы тех времен, вслед за Кандинским имевшие
желание подчинить живопись «музыкальной» организации): «Музыка
колорита, гармония красок и линейные мелодии полностью мыслимы, в
индивидуальности, в сочетании с музыкою звуков. Однако динамика есть
база музыки. Чтоб сочетаться с нею, тонкий художественный калейдоскоп
наилучших орфистов обязан еще стать динамичным. Пускай новаторы
живописи выдадут нам находиться при прелестной игре линий и цветов,
ведущих меж собою ту борьбу танцующих звуков, тот теоретический хоровод,
который мы обретаем в музыке».
Это было сказано в те годы, когда Скрябин создал «Прометей»
Луначарский предвосхитил будущее. Уже в 20-е годы стартовали опыты с
переходом от классической пигментной живописи к художеству цветного
света — «светоживописи», использующей перехода цвета с помощью
проекционной техники(подобной той, что предназнача обычно для
показов диапозитивов).
В чем же превосходство и индиведуальность «светоживописи»? Отве-
тить на данный вопрос можно, уяснив для себя, отчего увлекательнее и
приятнее смотреть на диапозитив с пейзажем, чем на его отпечаток на
фотобумаге.
При восприятии настоящего пейзажа ширина, т. е. интервал вероятных
яркостей, распознаваемых глазом, предположительно одинакова 1 : 1000.
Ширина же яркости хоть какого изображения (картина, фотография) в лучшем
случае 1 : 100, так кА наиболее черные места его не полностью черны, а
самые светлые — несравнимо менее ярки, чем наиболее яркие природные
объекты (в особенности самосветящиеся). Фотолюбители понимают, как
тяжело «вместить» все цвета снимаемого пейзажа в широту фотобумаги. У
диапозитива же (если смотреть его «на свет» либо проецировать на экран)
ширина гораздо больше — приближается к 1 : 1000, следовательно он
принимается как наиболее естественный, цвета у него глубже, сочнее,
насыщеннее.
Проекционные аппараты сделали возможным получить динамику
красочных форм—так возникла «динамическая светоживопись» (В. Д.
Баранов-Росинэ и Г. И. Гидон в СССР, Л. Хиршфльд-Мак и К. Шферфегер в
Германии, Т. Улфред в США и др.). На экранах созданных ими
светоинструментов создается игра цветных теней, получаемых при
прохождении света чрез пространственные формообразующие составляющие
(трафареты). Процесс творчества светохудожников сводится к созданию
трафаретов и составлению программы их поочередного движения, чаще всего
обеспечивающей повторяющееся возобновление своеобразных «вариантов на
тему возможных теней» через установленный промежуток времени (см.
рисунок 1.4).....