Jak Stworzyć Interaktywne Muzeum? Przewodnik po Oprogramowaniu i Setupie Idealnym

|Mateusz Graś
Jak Stworzyć Interaktywne Muzeum? Przewodnik po Oprogramowaniu i Setupie Idealnym

Filozofia Idealnego Setupu: Architektura Centralnego Sterowania

Zamiast konfigurować każde urządzenie osobno, tworzymy system, w którym jeden centralny "mózg" (komputer master) steruje wszystkimi "kończynami" (projektory, monitory, sensory). Komunikacja odbywa się przez sieć lokalną. To daje nam elastyczność, łatwość synchronizacji i możliwość tworzenia złożonych interakcji.

Warstwa 1: Sercem Systemu - Oprogramowanie (The Core Software)

To najważniejszy wybór. Szukamy narzędzia, które potrafi jednocześnie: odtwarzać wideo, generować grafikę w czasie rzeczywistym, komunikować się z sensorami i synchronizować wszystko w sieci.

Główny Rekomendowany Wybór: TouchDesigner

  • Dlaczego jest idealny: To szwajcarski scyzoryk do kreatywnego kodowania i instalacji interaktywnych. Jest to środowisko programowania wizualnego, co oznacza, że tworzysz logikę, łącząc ze sobą "klocki" (operatory), a nie pisząc setki linijek kodu.

  • Synchronizacja: Posiada wbudowane, doskonałe narzędzia do synchronizacji. Możesz wysyłać klatka po klatce sygnał synchronizujący do innych komputerów w sieci, zapewniając idealnie płynne animacje na wielu ekranach. Obsługuje protokoły OSC, NDI i TCP/IP.

  • Interaktywność: Bezproblemowo łączy się z niemal każdym sensorem: ekranami dotykowymi, kamerami (w tym Kinect/Azure Kinect do śledzenia ruchu), czujnikami zbliżeniowymi, a nawet danymi z internetu.

  • Obsługa mediów: Odtwarza wideo w wysokiej rozdzielczości, obsługuje mapping projekcyjny (kluczowe przy projektorach UST), generuje grafikę 2D/3D w czasie rzeczywistym i integruje dźwięk wielokanałowy.

  • Model "Open-Source-like": Wersja "Non-Commercial" jest darmowa i w pełni funkcjonalna do rozdzielczości 1280x1280. To idealne rozwiązanie do nauki, prototypowania i nawet dla mniejszych instalacji. Wersja komercyjna jest płatna, ale to standard branżowy i inwestycja, która zwraca się wielokrotnie.

Silne Alternatywy Open Source:

  1. vvvv (gamma):

    • Bardzo podobny w filozofii do TouchDesignera, również programowanie wizualne. Ma oddaną społeczność i jest niezwykle potężny. Jest w pełni darmowy, nawet do użytku komercyjnego. Może mieć nieco wyższy próg wejścia dla początkujących.

  2. Godot Engine:

    • W pełni darmowy i open-source'owy silnik do gier (licencja MIT). Jest lekki, szybki i idealnie nadaje się do tworzenia interaktywnych aplikacji na monitory dotykowe. Posiada świetne narzędzia do budowania UI oraz wbudowaną obsługę sieci (synchronizacja). Możesz stworzyć w nim aplikację, która będzie działać na każdym z monitorów i komunikować się z centralnym serwerem.

  3. Processing / p5.js:

    • To już bardziej klasyczne programowanie (Java/JavaScript). Idealne do tworzenia generatywnej sztuki, wizualizacji danych i prostszych interakcji. Ma ogromną społeczność i mnóstwo przykładów. Dobry wybór, jeśli w zespole są programiści i artyści lubiący kodować.

Warstwa 2: Mózgiem Operacji - Sprzęt Komputerowy

  1. Komputer Master (Centralny "Mózg"):

    • Specyfikacja: Potężna stacja robocza (PC lub Mac) z jak najlepszą kartą graficzną NVIDIA (seria RTX 30xx/40xx). TouchDesigner i inne podobne programy polegają na mocy GPU. Do tego szybki procesor (np. Intel i7/i9, AMD Ryzen 7/9), min. 32 GB RAM i szybki dysk NVMe.

    • Rola: Uruchamia główną aplikację (np. w TouchDesigner), zarządza całą logiką, przetwarza dane z sensorów i wysyła sygnały sterujące/wideo do "satelitów".

  2. Komputery Satelity (dla każdego wyświetlacza):

    • Specyfikacja: Nie muszą być tak potężne. Idealnie sprawdzą się tu Mini PC (np. Intel NUC, Beelink, Minisforum) z przyzwoitym zintegrowanym lub dedykowanym GPU. Dla prostszych zadań (odtwarzanie wideo) wystarczy nawet Raspberry Pi 4/5.

    • Rola: Każdy satelita jest podłączony do jednego projektora lub monitora. Uruchamia lekką aplikację "odbiornik" (np. prosty projekt w TouchDesigner/Godot), która odbiera polecenia i strumień wideo z komputera Master i wyświetla je na swoim ekranie. To odciąża główną maszynę i zapobiega "zatykaniu się" jednego komputera z 8 wyjściami wideo.

Warstwa 3: Układ Nerwowy - Sieć i Komunikacja

To klej spajający cały system. Nie oszczędzaj na tym!

  1. Infrastruktura:

    • Zarządzalny switch gigabitowy: To absolutna podstawa. Pozwoli na stworzenie osobnej sieci (VLAN) tylko dla instalacji, oddzielonej od publicznego Wi-Fi muzeum, co gwarantuje stabilność i bezpieczeństwo.

    • Okablowanie: Solidne kable Ethernet (Cat 6a lub 7).

  2. Protokoły Komunikacyjne:

    • OSC (Open Sound Control): Lekki i superszybki protokół do wysyłania komend. Idealny do interakcji. Np. Ekran dotykowy wysyła komunikat OSC /exhibit1/button_press 3 do komputera Master.

    • NDI (Network Device Interface): Rewolucyjny protokół do przesyłania wideo w wysokiej jakości przez sieć Ethernet. Zamiast ciągnąć długie kable HDMI, wysyłasz obraz z komputera Master do komputera-satelity przez sieć. TouchDesigner i vvvv mają natywne wsparcie dla NDI.

Warstwa 4: Zmysły Instalacji - Interaktywność i Sensory

  1. Ekrany Dotykowe: Najprostsza forma interakcji. Aplikacja na ekranie (np. stworzona w Godot) wysyła komunikaty OSC po dotknięciu.

  2. Śledzenie Ruchu:

    • Microsoft Azure Kinect / Orbbec Femto Bolt: Następcy legendarnego Kinecta. Pozwalają na śledzenie szkieletu całego ciała. Idealne do instalacji, gdzie zwiedzający steruje animacją ruchem rąk lub całego ciała.

  3. Czujniki Zbliżeniowe (Proximity Sensors):

    • Tanie i proste czujniki (ultradźwiękowe, na podczerwień) podłączone do Arduino lub Raspberry Pi Pico. Mogą wykrywać, gdy ktoś podchodzi do eksponatu i uruchamiać dedykowaną animację lub dźwięk. Arduino może wysyłać komunikaty OSC przez sieć.

  4. LiDAR: Bardziej zaawansowane skanery pozwalające na stworzenie "mapy" obecności ludzi w całym pomieszczeniu i reagowanie na ich pozycję i zagęszczenie.

Przykład Idealnego Setupu w Praktyce

Scenariusz: Interaktywna mapa historyczna na ścianie (mapping z projektora UST), obok monitor dotykowy z osią czasu i dodatkowy monitor z portretami postaci.

  1. Sprzęt:

    • 1x Komputer Master (PC z RTX 4070).

    • 2x Mini PC Intel NUC.

    • 1x Projektor UST.

    • 1x Monitor dotykowy 4K.

    • 1x Zwykły monitor 4K.

    • 1x Zarządzalny switch.

    • 1x Czujnik zbliżeniowy na Arduino.

  2. Połączenia:

    • Projektor UST jest podłączony do NUC-a nr 1.

    • Zwykły monitor jest podłączony do NUC-a nr 2.

    • Monitor dotykowy jest podłączony bezpośrednio do komputera Master (lub do trzeciego NUC-a).

    • Wszystkie komputery i Arduino są wpięte do switcha.

  3. Oprogramowanie i Przepływ Danych:

    • Na Komputerze Master działa główny projekt w TouchDesigner.

      • Generuje on główną animację mapy.

      • Uruchamia aplikację dla ekranu dotykowego (lub odbiera od niej sygnały OSC).

    • Na NUC-ach działają proste "odbiorniki" w TouchDesigner.

    • Interakcja:
      a. Zwiedzający podchodzi do instalacji. Czujnik Arduino wykrywa obecność i wysyła sygnał OSC do Mastera. Master "budzi" instalację, wyświetlając animację powitalną.
      b. Zwiedzający na monitorze dotykowym wybiera rok "1850". Aplikacja wysyła komunikat OSC: /map/set_year 1850.
      c. TouchDesigner na Masterze odbiera komunikat.
      i. Zmienia animację na mapie (np. podświetla budynki z tego okresu) i wysyła ją jako strumień NDI do NUC-a nr 1, który wyświetla ją na projektorze.
      ii. Jednocześnie wysyła drugi strumień NDI z portretami postaci z 1850 roku do NUC-a nr 2, który wyświetla je na drugim monitorze.
      d. Wszystko dzieje się w idealnej synchronizacji, bo jest sterowane z jednego centralnego zegara w aplikacji Master.

Ten setup jest skalowalny (możesz dodawać kolejne NUC-e i ekrany), stabilny (awaria jednego NUC-a nie wyłącza całej instalacji) i niezwykle kreatywny.