科学・技術

ユニークなフェスティバルのためのインタラクティブ楽器の制作

Building an interactive instrument for a one-of-a-kind festival (benholmen.com)

56 pointsby tjwds2026年8月29日6 コメント

要約

著者は、ウィスコンシン州で開催されるユニークな音楽フェスティバル「Eaux Claires」のために、インタラクティブな楽器「Halfmoon Chimes」を制作しました。この楽器は、ライブ演奏、録音、他者の録音の再生が可能で、演奏の記録は物理的なレシートとして出力され、作品の一部となります。MIDIキーボードとソレノイド、そして金属パイプで作られたチャイムを組み合わせ、Raspberry Piで制御する仕組みが構築されました。

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ユニークなフェスティバルのためのインタラクティブ楽器の制作

［画像: パフォーマーの周りに配置された多数のアルミニウム管のアートインスタレーション。Ben Holmenと別の男性がそれを点検している。写真提供: Evelyn Nelson］

写真提供: Andrea Paulseth, Evelyn Nelson, Luong Huynh, Nick Meyer, and Kip Holmen.

Halfmoon Chimes at Eaux Claires 2026

私の故郷であるウィスコンシン州オー・クレールには、Justin Vernon（Bon Iver）の発案による、他に類を見ない音楽、文学、アートのフェスティバルがあります。このEaux Clairesは、他の主要な音楽フェスティバルとは異なり、ユニークなコラボレーション、観客の参加、そして予期せぬ驚きを重視しています。世界クラスのミュージシャンがユニークなセットを披露し、新しい方法でコラボレーションするだけでなく、フェスティバルでは、探求する意欲のある人々のために、発見されるべき様々なアートインスタレーションが開催されてきました。私はこのフェスティバルの全てのバージョンを体験し、2016年のエディションではアートインスタレーションの制作にも協力しました。2015年から2018年まで開催された後、フェスティバルは無期限の休止期間に入りました。

［画像: Eaux Claires - July 24-25 - Carson Park - More Something, For More Everyone］

2018年から2026年の休止期間中、私はカスタム楽器／アートインスタレーションのアイデアをずっと考えていました。それはEaux Clairesフェスティバルの精神と、その周りのコミュニティに非常に特化したものであり、実際にそれを構築して他者と共有する機会はほとんどないだろうと思っていました。その間、私はkilopixelに集中しており、Eaux Clairesが2026年に復活するというニュースを聞いた直後に、成功裏にインストールを終えたところでした。すぐにアイデアのプロトタイピングを開始し、主催者を見つけ、提案しました。kilopixelでの成功が、これをやり遂げられるという自信を与えてくれました。

コアコンセプト

楽器は3つの必須機能を備えます。

ライブで演奏可能 - 近づいてすぐに演奏を開始できる
録音可能 - ボタンを押して、演奏したものを録音し、他者と共有できる
再生可能 - 他のフェスティバル参加者の録音を選択して再生できる

録音すると、物理的なアーティファクト（作品のレシート）が生成され、それがアートインスタレーションの一部となり、参加者の貢献によって楽器の周りにゆっくりと積み重なっていきます。

私はコア機能のプロトタイプを作成して実現可能であることを証明し、コンセプトをスケッチして主催者にビデオを送りました。彼らは「イエス！」と言いました！私は実際にこの夢の楽器を制作することになったのです！

素材選定 + アイデア出し

［画像: 楽器のコアコンポーネントの配置：中央の点から放射状に広がるウォールナットの放射線、バーチ合板、アルミニウムのチャイム、ウォールナットのサポート、MIDIキーボード］

私は2〜4オクターブのMIDIキーボードをベースにしたいと考えており、ハンマーとしてソレノイドを使って音を鳴らすことを知っていました。パーカッションセクション全体に没頭し、様々な種類のヴィブラフォン、マリンバ、グロッケンシュピール、木琴などについて学べるだけ学びました。最終的に、金属パイプで作られた即興のチャイムに落ち着きました。それは明るく、ピュアで、持続する音色でした。私は信じられないほど素晴らしい古いウェブサイトを見つけ、そこでチャイムについて知る必要のある全てを学びました。

チャイムの素材と制約について多くを学びました！まず、直径と壁の厚さが重要です。薄い鋼管はカランコロンとした細い音になり、厚いアルミニウム管はピュアで甘い音になります。低い音には大きなパイプが必要で、良い音で中央のCより下の音を出すのは非常に困難です。素材の制約のため、楽器全体を1オクターブ上にシフトし、中央のC（C4）からC7までの範囲にしました。構築して演奏するための37の音です。

［画像: 金属サプライヤーのラックにあるアルミニウムやその他の金属素材］

ソレノイドを使った初期のプロトタイピングは成功しました。12V、5Nのソレノイドは十分に強く打て、合理的な量の電力を消費します。ハンマーの素材（木、プラスチック、フェルト、コルク）を実験しました。適切なコルクパッドを見つけ、打撃を十分に減衰させつつも、鳴り響くようにしました。

そこで解決策が見つかりました：アルミニウムパイプ、ソレノイド、コルクパッド、12ボルト、そしてコンピューターです。

チャイムのチューニング

チャイムの長さが音に関係することは直感的にわかります。これは基音周波数と呼ばれ、素材、壁の厚さ、直径、そして長さに依存します。特定の音に対するおおよその長さのチャートを持っており、長めにカットしてミリメートル単位で調整しました。いくつかの音は簡単にチューニングできましたが、他の音は苦労しました。しかし、私は粘り強く、各音を慎重に削り出し、ちょうど良い周波数で鳴るようにしました。

［画像: 作業台の上に置かれたアルミニウムパイプの山。長さ順に並べられ、大まかにカットされている］

［画像: ベンチに見えるアルミニウムパイプの断片と削りくず］

チャイムの研磨

チャイムの素材は地元の金属サプライヤーから調達しました。状態は良好でしたが、一貫性がなく、アートインスタレーションの基準には達していませんでした。最も良い戦略は、ミニ旋盤を作成し、研磨パッドでパイプを磨くことだとわかりました。この方法で鏡面仕上げにすることは可能ですが、私が必要だったのは一貫性だけでした。全てのチャイムが同じように見える必要がありました。

チョック（当て木）を製作し、ドリルで旋盤セットアップを組みました。作業はゆっくりでしたが、結果は素晴らしかったです。

［画像: 2つの白いチョックの間に挟まれたアルミニウムパイプの断片。一方の端にハンドドリルが取り付けられ、パイプを回転させている。タオル、WD-40、研磨パッドが見える］

［画像: 3本のアルミニウムパイプは光沢がありきれいだが、その隣には研磨されていない5本のパイプがある］

［画像: アルミニウムのスラリーで覆われた汚れた手］

［画像: 木製のデッキに見える、清潔で石鹸まみれで光沢のあるアルミニウムパイプ。洗われている］

チャイムの支持

チャイム管は、振動を妨げずに2つの場所で支持できます。それは各端から管の長さの22.4%の位置です。ウィンドチャイムは常にこれらの点の1つで支持されますが、私はチャイムを保持しつつ自由に鳴らせるように、両方の点を使用することにしました。カスタムブラケットを作成してパイプを保持し、銅線で吊り下げ、ブラケットをウォールナット材に取り付けました。私はこれらを「カヌー」と名付けました。形状が似ており、私が使用していたウォーターテーマに合致していたからです。

これらのカヌーはそれぞれユニークでした。37個の異なるパーツを手作業で成形しました。4つの異なるサイズのブラケットを作成し、各パイプの直径に対応させました。そして、それらを楽器に取り付けるために、カヌー、サポートアーム、そしてソレノイドを正しい向きで保持できる別のカスタムブラケットを使用しました。

［画像: チャイムブラケットの3Dモデルのスクリーンショット］

［画像: サポートブラケットの3Dモデルのスクリーンショット］

［画像: ロープから吊り下げられた木製のサポート。ウォールナット製で、整然と配置されている］

［画像: ソファの上に置かれたチャイムアセンブリのバッチ。それぞれが磨かれたアルミニウムパイプ、2つの3Dプリントブラケット、木製サポート、そして3つ目のブラケットで構成されている］

これにより、チャイムとソレノイドのアセンブリが完成し、数時間にわたる丁寧な作業の成果となりました。

裏側

楽器は、マルチスレッドPythonスクリプトを実行するRaspberry Pi 4を中心に構築されています。スクリプトは、できるだけ速く、いくつかのことを実行します。

新しいMIDIメッセージの受信を監視する
スキャンされた新しいバーコードの受信を監視する
録音ボタンの状態を追跡する
MIDIメッセージを保存する（録音中の場合）
新しいバーコードがスキャンされた場合、適切なタイミングで再生するためにMIDIメッセージをキューに追加する
新しいMIDIメッセージまたは再生MIDIメッセージのためにソレノイドをオンにする
ソレノイドが十分に長くオンになっていた場合、オフにする

［画像: MIDIキーボード、バーコードスキャナー、レシートプリンター、Raspberry Pi、ソレノイドブレークアウトボード、ソレノイドを示すシステム図］

1つのRaspberry Piで37の出力を制御することは、アドレス可能なバスのようなものを使用しない限り不可能です。私はソレノイドブレークアウトボードを使用し、数個のRaspberry Pi出力だけで最大6個のブレークアウトボードをチェーン接続できるようにしました。これは十分すぎるほどでした。1つのブレークアウトボードあたり8つの出力があり、余裕を持ってソレノイドを制御できました。私のコードは、必要に応じてソレノイドをオン/オフできました。

MIDIベロシティをソレノイドのヒットに変換することを実験し、チャイムをわずかに叩くには約10ミリ秒、最大持続時間は40ミリ秒のソレノイド駆動が必要だとわかりました。これをMIDIベロシティにマッピングしました。最も強く叩くとフル40ミリ秒、最も弱く押すと10ミリ秒になります。

［画像: 長いワイヤーで接続されたソレノイド。設置準備完了］

［画像: 37本のワイヤーに配線されたソレノイドブレークアウトボード］

全体の形状

プロジェクトは3つの要素を満たす必要があるとわかっていました。

美しく響く
美しく見える
直感的に演奏できる

楽器全体のデザイン、特に参加者との関係でチャイムをどこに配置するかについて熟考しました。フェスティバル会場を囲むハーフムーン湖に敬意を表して、「Halfmoon Chimes」という名前を思いつきました。これが、デザインとエンジニアリングの問題を一度に解決する、チャイムを半月形に配置するというインスピレーションを与えてくれました。もう後戻りはしませんでした。

［画像: シンプルな円切りジグでルーターでカットされた合板の円］

［画像: 中央の点から心地よく放射状に広がるウォールナット材。バーチ合板のベースと対照的］

［画像: 上から見た楽器のモックアップ。ウォールナット材の放射線が外側に広がり、その端にはサポート付きのアルミニウムパイプがある］

［画像: シンプルな円切りジグでルーターでカットされた合板の円］

［画像: 上から見た、より完成度の高いモックアップ。ウォールナット材の放射線が外側に広がり、全てのチャイムが設置されている。2つのMIDIキーボードが上に置かれている。ほぼ完成しているように見える］

レシート

最初から、録音の物理的なアーティファクトが欲しいと思っており、レシートに決めました。レシートの即時性と触感には何か魅力があります！自動販売機のような紙送り機構を構想していましたが、複雑さと故障の可能性から却下しました。しかし、その紙送り機構を実現するにはバーコードを含める必要があり、どちらの方向からでもスキャンできる必要がありました。これにより、バーコードを引き伸ばし、目立たないように隠すデザインに至りました。この独特で抽象的な外観が気に入ったので、最終デザインにも採用しました。

これにより、各レシートは完全にユニークになりました。円は音の位置を表し、各円のサイズはどれだけ強く演奏されたかによって決まります。レシートから曲のスタイルをある程度推測できますが、それでも非常に偶然的です。曲が良い場合もあれば、つまらない場合もあります。バーコードスキャナーでスキャンして再生するまでわかりません！

［画像: 楽器の上に置かれたユニークな画像を示す5枚のレシート。心地よいパターンでたくさんの円が描かれている］

［画像: 線にクリップで留められ、風に揺れるレシート。写真提供: Nick Meyer］

フェスティバル前のオープンハウス

フェスティバルが始まる前に、すでに録音された音楽で幕を開けたいと思いました。そうでなければ、初期の参加者は楽器とのインタラクション方法を理解するのが難しいかもしれません。そこで、楽器を裏庭に運び込み、友人、知人、そして見知らぬ人を招いてオープンハウスを開催しました。パーティーは温かく励みになるものでした。約20人の寛大な人々が集まり、一緒に演奏しました。このことで、この楽器には「ジュース」（可能性）があることを証明しました。

［画像: 楽器が部分的に分解され、裏庭で運ばれている。キャビネットを通して2本の運搬棒が突き出ている］

［画像: 裏庭で演奏準備ができた楽器。写真提供: Nick Meyer］

［画像: 楽器の周りに集まった群衆。一人が演奏しており、他の人々が背景で話している。写真提供: Nick Meyer］

ライブと間近で

フェスティバルでの反響には、これ以上ないほど満足しました！2日間で数千人が私の静かなコーナーを訪れ、楽器は常に人々がそれを理解しようとしたり、遊んだりする群衆に囲まれていました。

［画像: 写真提供: Evelyn Nelson］

［画像: 写真提供: Andrea Paulseth］

［画像: 写真提供: Luong Huynh］

［画像: 写真提供: Andrea Paulseth］

［画像］

楽器は447のユニークなパフォーマンスを記録し、716フィートのレシート用紙を印刷しました。参加者は336のパフォーマンスを再生し、400,000以上のノートが演奏されました。