Het artikel beschrijft het proces van het ontwerpen en bouwen van de Halfmoon Chimes, een interactieve kunstinstallatie voor het Eaux Claires-festival in Wisconsin.
Kernfuncties
Het instrument biedt drie hoofdfuncties: het live bespelen van het instrument, het opnemen van composities en het afspelen van opnames van anderen. Een uniek aspect is dat opnames worden geprint als fysieke bonnetjes met barcodes, die vervolgens weer gescand kunnen worden om de muziek te reproduceren.
Technische realisatie
- Hardware: Het instrument bestaat uit 37 aluminium buizen (gestemd van C4 tot C7) die worden aangeslagen door 12V solenoiden met kurken demping.
- Elektronica: De aansturing gebeurt via een Raspberry Pi 4 met een multi-threaded Python-script en solenoid-breakout-boards om de 37 uitgangen te beheren.
- Ontwerp: De chimes zijn gerangschikt in een halvemaanvorm en rusten in handgevormde beugels, door de auteur 'canoes' genoemd.
Resultaat
Het project was een succes tijdens het festival, waarbij duizenden mensen het instrument gebruikten, wat resulteerde in 447 unieke opnames en meer dan 400.000 gespeelde noten.
Het bouwen van een interactief instrument voor een uniek festival
Halfmoon Chimes op Eaux Claires 2026
Mijn geboorteplaats — Eau Claire, Wisconsin — is de thuisbasis van een bijzonder muziek-, literatuur- en kunstfestival dat het breinproduct is van Justin Vernon (Bon Iver). Het festival, genaamd Eaux Claires, is anders dan elk ander groot muziekfestival en legt een sterke nadruk op unieke samenwerkingen, publieksparticipatie en onverwachte verrassingen. Naast wereldklasse muzikanten die unieke sets spelen en op nieuwe manieren samenwerken, organiseerde het festival een breed scala aan kunstinstallaties die je kunt ontdekken als je bereid bent daarnaar te zoeken. Ik heb elke editie van dit festival meegemaakt en heb in 2016 zelfs geholpen bij een kunstinstallatie. Nadat het festival van 2015 tot 2018 had gelopen, volgde er een onbepaalde pauze.
In de periode tussen 2018 en 2026 heb ik nagedacht over een idee voor een aangepast instrument/kunstinstallatie. Het paste heel specifiek bij de ethos van het Eaux Claires-festival en de gemeenschap eromheen, maar ik twijfelde of ik de kans zou krijgen om het daadwerkelijk te bouwen en met anderen te delen. Ondertussen richtte ik me op mijn kilopixel, en ik had net een succesvolle installatie voltooid toen ik hoorde dat Eaux Claires in 2026 zou terugkeren. Ik begon onmiddellijk met het maken van prototypes, zocht uit wie de organisatoren waren en presenteerde mijn idee. Mijn succes met de kilopixel gaf me het vertrouwen dat ik dit zou kunnen realiseren.
Het kernconcept
Het instrument zou drie essentiële functies hebben:
- Live bespeelbaar: Ernaartoe lopen en direct beginnen met spelen.
- Opneembaar: Op een knop drukken en je spel opnemen om dit met anderen te delen.
- Afspeelbaar: Een opname van een andere festivalbezoeker selecteren en deze opnieuw afspelen.
De opname zou een fysiek artefact produceren — een bonnetje van je werk — dat onderdeel zou worden van de kunstinstallatie en het instrument langzaam zou omringen met de bijdragen van de bezoekers.
Ik bouwde een prototype van de kernfunctionaliteit om te bewijzen dat het mogelijk was, schetste het concept en stuurde een video naar de organisatoren. Ze gingen akkoord! Ik zou dit droominstrument echt gaan bouwen.
Materiaalselectie en ideatie
Ik wist dat ik het instrument wilde baseren op een MIDI-keyboard van 2 tot 4 octaven, en ik wist dat ik een solenoid (elektromagnetische spoel) als hamer zou gebruiken om de noot aan te slaan. Ik ging volledig in de "percussie-sectie-modus" en leerde zoveel mogelijk over verschillende soorten vibrafoons, marimba's, glockenspiels, xylofoons en meer. Uiteindelijk koos ik voor een geïmproviseerde klokkenspel (chime) gemaakt van metalen buizen, vanwege de heldere, pure en aanhoudende toon. Ik vond een ongelooflijke oude website waar ik alles leerde wat ik nodig had over klokkenspellen.
Ik heb veel geleerd over de materialen en beperkingen van chimes. Ten eerste is de diameter en wanddikte cruciaal. Dunne stalen buizen klinken rammelend en dun; dikke aluminium buizen klinken puur en zoet. Voor lage noten zijn grote buizen nodig, en het is erg moeilijk om met een goede toon onder de middel-C te komen. Vanwege materiaalinperkingen hebde ik het hele instrument een octaaf omhoog verschoven, en besloot ik te gaan voor C4 (middel-C) tot C7. Dit betekende dat er 37 noten gebouwd en bespeeld moesten worden.
Mijn vroege prototyping met solenoiden was succesvol — een 12V, 5N solenoid kan hard genoeg slaan en verbruikt een redelijke hoeveelheid stroom. Ik experimenteerde met hamermaterialen: hout, plastic, vilt en kurk. Ik vond de juiste kurken pad om de klap voldoende te dempen, maar de toon nog wel te laten weerklinken.
De uiteindelijke oplossing was: aluminium buis, een solenoid, een kurken pad, 12 volt en een computer.
Het stemmen van de chimes
Intuïtief weet je dat de lengte van een buis invloed heeft op de noot die hij produceert. Dit wordt de grondfrequentie genoemd en wordt bepaald door het materiaal, de wanddikte, de diameter en de lengte. Ik had een tabel met geschatte lengtes voor een bepaalde noot; ik sneed de buizen eerst te lang en verfijnde ze vervolgens millimeter voor millimeter. Sommige noten waren gemakkelijk te stemmen, andere gaven me problemen. Maar ik hield vol en schaafde elke noot voorzichtig af totdat hij op precies de juiste frequentie klonk.
Het polijsten van de chimes
Ik kocht het materiaal voor de chimes bij een lokale metaalleverancier. Het was in goede staat, maar inconsistent en niet echt op het niveau van een kunstinstallatie. Ik ontdekte dat de beste strategie was om een mini-draaibank te maken en de buis te polijsten met schuurpads. Het is mogelijk om zo een spiegelgladde afwerking te krijgen, maar ik wilde vooral consistentie — alle chimes moesten er hetzelfde uitzien.
Ik fabriceerde enkele steunen en richtte een draaibankopstelling in met mijn boormachine. Het was een traag proces, maar de resultaten zagen er geweldig uit.
De ophanging van de chimes
Een chime-buis kan op twee punten worden vastgehouden zonder de vibratie te storen: op 22,4% van de lengte van de buis vanaf beide uiteinden. Windklokken worden altijd op een van deze punten ondersteund, maar ik besloot beide punten te gebruiken om de chime vast te houden terwijl deze vrij kon klinken. Ik maakte aangepaste beugels om de buis vast te houden, hing deze op aan een koperdraad en bevestigde de beugel aan een stuk walnoothout. Ik noemde deze mijn "canoes", omdat ze deden denken aan de vorm van een kano en pasten bij het waterthema dat ik gebruikte.
Deze canoes waren elk uniek — 37 verschillende onderdelen die ik met de hand heb gevormd. Ik maakte vier verschillende maten beugels, één voor elke buisdiameter. Om ze aan het instrument te bevestigen, maakte ik nog een aangepaste beugel die de canoe, een steunarm en de solenoid in precies de juiste oriëntatie kon houden. Hiermee was de assemblage van de chime en solenoid voltooid, wat vele uren zorgvuldig werk had gekost.
Onder de motorkap
Het instrument is gebouwd rond een Raspberry Pi 4 die een multi-threaded Python-script uitvoert. Het script voert een aantal taken zo snel mogelijk uit:
- Luisteren naar nieuwe MIDI-berichten.
- Luisteren naar nieuwe gescande barcodes.
- De status van de opnameknop bijhouden.
- MIDI-berichten opslaan (indien er wordt opgenomen).
- Bij het scannen van een nieuwe barcode de MIDI-berichten toevoegen aan een wachtrij om ze op het juiste moment af te spelen.
- Solenoiden inschakelen voor nieuwe MIDI-berichten of afspeel-MIDI-berichten.
- Solenoiden uitschakelen als ze lang genoeg zijn ingeschakeld.
Het aansturen van 37 uitgangen met één Raspberry Pi is niet mogelijk zonder een adresseerbare bus. Ik gebruikte solenoid-breakout-boards waarmee ik tot zes boards in serie kon schakelen met slechts een paar uitgangen van de Raspberry Pi. Dit was meer dan genoeg — 8 uitgangen per breakout-board betekende dat ik mijn solenoiden kon besturen met ruimte over. Mijn code kon de solenoiden naar believen aan- en uitzetten.
Ik experimenteerde met het omzetten van MIDI-velocity (aanslagsnelheid) naar een solenoid-slag. Ik ontdekte dat ik de solenoid ongeveer 10 milliseconden van stroom moest voorzien om de chime nauwelijks aan te raken, en dat 40 milliseconden de maximale duur was. Ik koppelde dit aan de MIDI-velocity: de hardste slagen krijgen de volledige 40ms, de zachtste toetsaanslagen krijgen 10ms.
De algehele vorm
Ik wist dat het project aan drie eisen moest voldoen:
- Het moest prachtig klinken.
- Het moest er prachtig uitzien.
- Het moest intuïtief bespeelbaar zijn.
Ik heb lang gepuzzeld over het volledige ontwerp van het instrument, en specifiek waar ik de chimes ten opzichte van de deelnemers moest plaatsen. Ik kwam op de naam Halfmoon Chimes als eerbetoon aan Halfmoon Lake, dat het festivalterrein omringt. Dit gaf me de inspiratie om de chimes in een halvemaanvorm te rangschikken, wat in één keer een aantal ontwerp- en technische problemen oploste. Daarna heb ik nooit meer teruggekeken.
De bonnetjes
Ik wist vanaf het begin dat ik een fysiek artefact van een opname wilde, en ik besloot voor een bonnetje te kiezen. Er is iets aantrekkelijke aan de directheid en tastbaarheid van een bonnetje! Ik had een voedingsmechanisme bedacht in de stijl van een verkoopautomaat dat het papier langzaam het instrument in zou trekken, maar dat wees ik af vanwege de complexiteit en de kans op defecten. Om die invoer toch te realiseren, moest ik een barcode toevoegen die vanuit beide richtingen gescand kon worden, wat leidde tot het ontwerp van een uitgerekte barcode die "in het zicht verborgen" was. Ik hield van de kenmerkende en abstracte look hiervan, dus heb ik dit in het definitieve ontwerp behouden.
Dit betekende dat elk bonnetje volledig uniek was — de cirkels representeren de positie van de noot, en de grootte van elke cirkel wordt bepaald door hoe hard de noot werd gespeeld. Je kunt de stijl van het nummer enigszins afleiden uit het bonnetje, maar het blijft grotendeels een verrassing — het liedje kan geweldig zijn, of saai. Dat kom je er pas achter zodra je het met de barcodescanner scant en afspeelt!
Open huis voor het festival
Ik wilde het festival openen met muziek die al was opgenomen; zonder dat zouden vroege deelnemers het misschien moeilijk hebben om te begrijpen hoe ze met het instrument moesten omgaan. Daarom brachten we het naar onze achtertuin en hielden we een open huis voor vrienden, kennissen en vreemden. Het feest was warm en bemoedigend — ongeveer twintig gulle mensen kwamen langs en speelden samen. Het bewees me dat dit ding echt potentie had.
Live en van dichtbij
Ik had niet gelukkiger kunnen zijn met de ontvangst op het festival! In twee dagen tijd bezochten een paar duizend mensen mijn rustige hoekje van het festival, en er stond constant een groep mensen om het instrument heen die probeerden uit te vogelen hoe het werkte of die ermee speelden.
Het instrument nam 447 verschillende uitvoeringen op en printte 716 voet aan bonnetjespapier. Bezoekers speelden 336 opnames opnieuw af, en er werden meer dan 400.000 noten gespeeld.
Audiofragmenten
Nadat het festival was afgelopen, kwam mijn vriend Benjamin Hinz langs en hebben we het instrument professioneel opgenomen.
- Startup sound
- Unknown performer
- Unknown performer
- Unknown performer
- "Shutter Blue" geschreven & uitgevoerd door Quiet Takes
- Improvisatie uitgevoerd door Benjamin Hinz
Fotocredits
Bedankt aan Andrea Paulseth, Evelyn Nelson, Luong Huynh en Nick Meyer voor de foto's. Alle eer aan Volume One!
Het bouwen van een interactief instrument voor een uniek festival
Halfmoon Chimes op Eaux Claires 2026
Mijn geboorteplaats — Eau Claire, Wisconsin — is de thuisbasis van een bijzonder muziek-, literatuur- en kunstfestival dat het breinproduct is van Justin Vernon (Bon Iver). Het festival, genaamd Eaux Claires, is anders dan elk ander groot muziekfestival en legt een sterke nadruk op unieke samenwerkingen, publieksparticipatie en onverwachte verrassingen. Naast wereldklasse muzikanten die unieke sets spelen en op nieuwe manieren samenwerken, organiseerde het festival een breed scala aan kunstinstallaties die je kunt ontdekken als je bereid bent daarnaar te zoeken. Ik heb elke editie van dit festival meegemaakt en heb in 2016 zelfs geholpen bij een kunstinstallatie. Nadat het festival van 2015 tot 2018 had gelopen, volgde er een onbepaalde pauze.
In de periode tussen 2018 en 2026 heb ik nagedacht over een idee voor een aangepast instrument/kunstinstallatie. Het paste heel specifiek bij de ethos van het Eaux Claires-festival en de gemeenschap eromheen, maar ik twijfelde of ik de kans zou krijgen om het daadwerkelijk te bouwen en met anderen te delen. Ondertussen richtte ik me op mijn kilopixel, en ik had net een succesvolle installatie voltooid toen ik hoorde dat Eaux Claires in 2026 zou terugkeren. Ik begon onmiddellijk met het maken van prototypes, zocht uit wie de organisatoren waren en presenteerde mijn idee. Mijn succes met de kilopixel gaf me het vertrouwen dat ik dit zou kunnen realiseren.
Het kernconcept
Het instrument zou drie essentiële functies hebben:
- Live bespeelbaar: Ernaartoe lopen en direct beginnen met spelen.
- Opneembaar: Op een knop drukken en je spel opnemen om dit met anderen te delen.
- Afspeelbaar: Een opname van een andere festivalbezoeker selecteren en deze opnieuw afspelen.
De opname zou een fysiek artefact produceren — een bonnetje van je werk — dat onderdeel zou worden van de kunstinstallatie en het instrument langzaam zou omringen met de bijdragen van de bezoekers.
Ik bouwde een prototype van de kernfunctionaliteit om te bewijzen dat het mogelijk was, schetste het concept en stuurde een video naar de organisatoren. Ze gingen akkoord! Ik zou dit droominstrument echt gaan bouwen.
Materiaalselectie en ideatie
Ik wist dat ik het instrument wilde baseren op een MIDI-keyboard van 2 tot 4 octaven, en ik wist dat ik een solenoid (elektromagnetische spoel) als hamer zou gebruiken om de noot aan te slaan. Ik ging volledig in de "percussie-sectie-modus" en leerde zoveel mogelijk over verschillende soorten vibrafoons, marimba's, glockenspiels, xylofoons en meer. Uiteindelijk koos ik voor een geïmproviseerde klokkenspel (chime) gemaakt van metalen buizen, vanwege de heldere, pure en aanhoudende toon. Ik vond een ongelooflijke oude website waar ik alles leerde wat ik nodig had over klokkenspellen.
Ik heb veel geleerd over de materialen en beperkingen van chimes. Ten eerste is de diameter en wanddikte cruciaal. Dunne stalen buizen klinken rammelend en dun; dikke aluminium buizen klinken puur en zoet. Voor lage noten zijn grote buizen nodig, en het is erg moeilijk om met een goede toon onder de middel-C te komen. Vanwege materiaalinperkingen hebde ik het hele instrument een octaaf omhoog verschoven, en besloot ik te gaan voor C4 (middel-C) tot C7. Dit betekende dat er 37 noten gebouwd en bespeeld moesten worden.
Mijn vroege prototyping met solenoiden was succesvol — een 12V, 5N solenoid kan hard genoeg slaan en verbruikt een redelijke hoeveelheid stroom. Ik experimenteerde met hamermaterialen: hout, plastic, vilt en kurk. Ik vond de juiste kurken pad om de klap voldoende te dempen, maar de toon nog wel te laten weerklinken.
De uiteindelijke oplossing was: aluminium buis, een solenoid, een kurken pad, 12 volt en een computer.
Het stemmen van de chimes
Intuïtief weet je dat de lengte van een buis invloed heeft op de noot die hij produceert. Dit wordt de grondfrequentie genoemd en wordt bepaald door het materiaal, de wanddikte, de diameter en de lengte. Ik had een tabel met geschatte lengtes voor een bepaalde noot; ik sneed de buizen eerst te lang en verfijnde ze vervolgens millimeter voor millimeter. Sommige noten waren gemakkelijk te stemmen, andere gaven me problemen. Maar ik hield vol en schaafde elke noot voorzichtig af totdat hij op precies de juiste frequentie klonk.
Het polijsten van de chimes
Ik kocht het materiaal voor de chimes bij een lokale metaalleverancier. Het was in goede staat, maar inconsistent en niet echt op het niveau van een kunstinstallatie. Ik ontdekte dat de beste strategie was om een mini-draaibank te maken en de buis te polijsten met schuurpads. Het is mogelijk om zo een spiegelgladde afwerking te krijgen, maar ik wilde vooral consistentie — alle chimes moesten er hetzelfde uitzien.
Ik fabriceerde enkele steunen en richtte een draaibankopstelling in met mijn boormachine. Het was een traag proces, maar de resultaten zagen er geweldig uit.
De ophanging van de chimes
Een chime-buis kan op twee punten worden vastgehouden zonder de vibratie te storen: op 22,4% van de lengte van de buis vanaf beide uiteinden. Windklokken worden altijd op een van deze punten ondersteund, maar ik besloot beide punten te gebruiken om de chime vast te houden terwijl deze vrij kon klinken. Ik maakte aangepaste beugels om de buis vast te houden, hing deze op aan een koperdraad en bevestigde de beugel aan een stuk walnoothout. Ik noemde deze mijn "canoes", omdat ze deden denken aan de vorm van een kano en pasten bij het waterthema dat ik gebruikte.
Deze canoes waren elk uniek — 37 verschillende onderdelen die ik met de hand heb gevormd. Ik maakte vier verschillende maten beugels, één voor elke buisdiameter. Om ze aan het instrument te bevestigen, maakte ik nog een aangepaste beugel die de canoe, een steunarm en de solenoid in precies de juiste oriëntatie kon houden. Hiermee was de assemblage van de chime en solenoid voltooid, wat vele uren zorgvuldig werk had gekost.
Onder de motorkap
Het instrument is gebouwd rond een Raspberry Pi 4 die een multi-threaded Python-script uitvoert. Het script voert een aantal taken zo snel mogelijk uit:
- Luisteren naar nieuwe MIDI-berichten.
- Luisteren naar nieuwe gescande barcodes.
- De status van de opnameknop bijhouden.
- MIDI-berichten opslaan (indien er wordt opgenomen).
- Bij het scannen van een nieuwe barcode de MIDI-berichten toevoegen aan een wachtrij om ze op het juiste moment af te spelen.
- Solenoiden inschakelen voor nieuwe MIDI-berichten of afspeel-MIDI-berichten.
- Solenoiden uitschakelen als ze lang genoeg zijn ingeschakeld.
Het aansturen van 37 uitgangen met één Raspberry Pi is niet mogelijk zonder een adresseerbare bus. Ik gebruikte solenoid-breakout-boards waarmee ik tot zes boards in serie kon schakelen met slechts een paar uitgangen van de Raspberry Pi. Dit was meer dan genoeg — 8 uitgangen per breakout-board betekende dat ik mijn solenoiden kon besturen met ruimte over. Mijn code kon de solenoiden naar believen aan- en uitzetten.
Ik experimenteerde met het omzetten van MIDI-velocity (aanslagsnelheid) naar een solenoid-slag. Ik ontdekte dat ik de solenoid ongeveer 10 milliseconden van stroom moest voorzien om de chime nauwelijks aan te raken, en dat 40 milliseconden de maximale duur was. Ik koppelde dit aan de MIDI-velocity: de hardste slagen krijgen de volledige 40ms, de zachtste toetsaanslagen krijgen 10ms.
De algehele vorm
Ik wist dat het project aan drie eisen moest voldoen:
- Het moest prachtig klinken.
- Het moest er prachtig uitzien.
- Het moest intuïtief bespeelbaar zijn.
Ik heb lang gepuzzeld over het volledige ontwerp van het instrument, en specifiek waar ik de chimes ten opzichte van de deelnemers moest plaatsen. Ik kwam op de naam Halfmoon Chimes als eerbetoon aan Halfmoon Lake, dat het festivalterrein omringt. Dit gaf me de inspiratie om de chimes in een halvemaanvorm te rangschikken, wat in één keer een aantal ontwerp- en technische problemen oploste. Daarna heb ik nooit meer teruggekeken.
De bonnetjes
Ik wist vanaf het begin dat ik een fysiek artefact van een opname wilde, en ik besloot voor een bonnetje te kiezen. Er is iets aantrekkelijke aan de directheid en tastbaarheid van een bonnetje! Ik had een voedingsmechanisme bedacht in de stijl van een verkoopautomaat dat het papier langzaam het instrument in zou trekken, maar dat wees ik af vanwege de complexiteit en de kans op defecten. Om die invoer toch te realiseren, moest ik een barcode toevoegen die vanuit beide richtingen gescand kon worden, wat leidde tot het ontwerp van een uitgerekte barcode die "in het zicht verborgen" was. Ik hield van de kenmerkende en abstracte look hiervan, dus heb ik dit in het definitieve ontwerp behouden.
Dit betekende dat elk bonnetje volledig uniek was — de cirkels representeren de positie van de noot, en de grootte van elke cirkel wordt bepaald door hoe hard de noot werd gespeeld. Je kunt de stijl van het nummer enigszins afleiden uit het bonnetje, maar het blijft grotendeels een verrassing — het liedje kan geweldig zijn, of saai. Dat kom je er pas achter zodra je het met de barcodescanner scant en afspeelt!
Open huis voor het festival
Ik wilde het festival openen met muziek die al was opgenomen; zonder dat zouden vroege deelnemers het misschien moeilijk hebben om te begrijpen hoe ze met het instrument moesten omgaan. Daarom brachten we het naar onze achtertuin en hielden we een open huis voor vrienden, kennissen en vreemden. Het feest was warm en bemoedigend — ongeveer twintig gulle mensen kwamen langs en speelden samen. Het bewees me dat dit ding echt potentie had.
Live en van dichtbij
Ik had niet gelukkiger kunnen zijn met de ontvangst op het festival! In twee dagen tijd bezochten een paar duizend mensen mijn rustige hoekje van het festival, en er stond constant een groep mensen om het instrument heen die probeerden uit te vogelen hoe het werkte of die ermee speelden.
Het instrument nam 447 verschillende uitvoeringen op en printte 716 voet aan bonnetjespapier. Bezoekers speelden 336 opnames opnieuw af, en er werden meer dan 400.000 noten gespeeld.
Audiofragmenten
Nadat het festival was afgelopen, kwam mijn vriend Benjamin Hinz langs en hebben we het instrument professioneel opgenomen.
- Startup sound
- Unknown performer
- Unknown performer
- Unknown performer
- "Shutter Blue" geschreven & uitgevoerd door Quiet Takes
- Improvisatie uitgevoerd door Benjamin Hinz
Fotocredits
Bedankt aan Andrea Paulseth, Evelyn Nelson, Luong Huynh en Nick Meyer voor de foto's. Alle eer aan Volume One!
Groetjes,