DesignBlok 2022: Tým studentů z FEL ČVUT a UMPRUM představil řešení záznamu prostorového zvuku

Univerzálnost, uživatelská přívětivost a designová atraktivita – taková byla meta výzkumného týmu studentů z FEL ČVUT a UMPRUM, když vyvíjeli zařízení pro záznam prostorového zvuku v open-source světě.

A podařilo se jí dosáhnout, o čemž svědčí i účast v letošním ročníku DesignBloku. David Vagner a Tomáš Formánek z FEL ČVUT a Danil Rekhtin z Ateliéru průmyslového designu UMPRUM spojili své síly s cílem vyvinout prototyp sférického mikrofonního pole (projekt MIC), které lze vyrobit v domácích podmínkách z běžně dostupných komponent.

David Vagner a Tomáš Formánek z FEL ČVUT | ČVUT

Projekt začal vznikat na půdě Fakulty elektrotechnické ČVUT jako bakalářská práce Davida Vagnera, který jakožto student programu Elektronika a komunikace (a specializace Audiovizuální technika a zpracování signálů) na FEL ČVUT řešil akustiku a hardware celého zařízení.

Později se přidali Tomáš Formánek, student programu SIT (Softwarové inženýrství a technologie) na FEL ČVUT, jenž zajistil vývoj softwaru, Danil Rekhtin, který se postaral o design, a Daniela Dvornická z Ateliéru designu nábytku a interiéru UMPRUM, která se podílela na přípravě expozice pro DesignBlok 2022. Lví podíl na projektu měl také supervizor Ing. Petr Honzík, Ph.D. z Katedry radioelektroniky FEL ČVUT. „Vedl mou bakalářskou práci. Bez něj by nic z toho nevzniklo,“ říká David Vagner a Tomáš Formánek souhlasně přikyvuje.

Oba pánové odpovídali na otázky ohledně výstavy na DesignBloku 2022. Přečtete si nejzajímavější z nich.

Vyvinuli jste zařízení pro snímání prostorového zvuku. Co si pod tím můžeme představit?

D+T: Zjednodušeně řečeno jde o mikrofon snímající prostorový zvuk. Je sestavený z šestnácti digitálních mikrofonů rozmístěných na dvou polokoulích. Hodí se pro nejrůznější účely a byl tak původně i koncipován. Aby byl uživatelsky co nejpřívětivější.

Co to znamená pro koncového uživatele? Kdo vlastně je tím koncovým uživatelem?

D+T: To záleží na tom, komu se dostane do rukou, protože je opravdu univerzální. Ale pokud bychom měli vypíchnout nějaké konkrétní využití, zmíníme např. videoherní průmysl. Představte si člena vývojářského týmu, co jde s tímto zařízením nasnímat zvuky lesa. Řídící jednotka v mikrofonu posbírá relevantní data z celého okolí. Díky vzdálené obsluze se pak data mohou poslat do počítače a herní designér je může libovolně použít jako zvukový podklad do hry.

Máte ještě nějaký příklad využití tohoto mikrofonního pole?

D: Napadá mě třeba konferenční bezdrátový mikrofon. Tam se dá krásně popsat univerzalita toho zařízení. Snímá se prostorový zvuk, ale ne jen tak ledabyle. Přístroj umí „upřednostnit“ právě hovořícího speakera a upozadit okolní ruch.

T: Nebo můžete mikrofon nechat doma zapnutý, odejít a po návratu zjistit, co se tam v době vaší nepřítomnosti dělo.

Zařízení pro záznam prostorového zvuku | DesignBlok

Pojďme si pohovořit o letošním ročníku DesignBloku. Jak probíhalo přihlášení a příprava na výstavu?

D: Po obhájení bakalářské práce jsme se tématem začali intenzivně zabývat. Přišli jsme s prvními návrhy a rozhodli se zkusit zabodovat na DesignBloku, což znamenalo sehnat sponzora, protože už samotná přihláška na výstavu stojí dost peněz. Nakonec jsme oslovili firmu 3Dees zabývající se technologií práškového 3D tisku, a ta nás zasponzorovala.

T: Pak zbývalo připravit stánek a mít něco esteticky přívětivého, co na výstavě zaujme nejen funkcemi, ale i vzhledem. A to byla právě Danilova práce. On se postaral o to, že naše zařízení bylo opravdovou designérskou špičkou.

Jak probíhala samotná výstava? Prozraďte nějaké detaily.

D: Byla to zajímavá zkušenost, protože se nám podařilo propojit funkčnost s designem. Já se staral o hardware, Tomáš o software, Danil zajistil finální vzhled mikrofonu a na designu expozice se podílela kolegyně Daniela Dvornická, která si vzala na starost např. finální koncepci závěsných LED diod. Návštěvníci se tak zajímali nejen o hardware a software, ale i o design, z čehož jsme měli radost.

T: V rámci přípravy expozice pro DesignBlok jsme našli skvělé zázemí na půdě UMPRUM, 3D tisk většiny komponent zajistila firma 3Dees a na ČVUT jsme si nechali zhotovit odlité zvony. Věděli jsme, že na DesignBloku bez pořádného designu nemáme šanci uspět, takže jsme nic nepodcenili. A Danilova mravenčí práce posunula celý koncept na kompletně novou úroveň.

Je vidět, že fungujete coby dynamické trio, respektive kvarteto. Je to správný pocit?

D: Rozhodně. To nejzásadnější, co jsme si z celé události odnesli, byl opravdu dobrý pocit z mezioborové spolupráce. Přece jen já s Tomášem jsme z ČVUT a Danil je z UMPRUM. Všichni tak trochu pronikáme do oboru toho druhého, to znamená, že já jsem se pokoušel kreslit návrhy pro 3D tisk, než to za mě vzal Danil, a to, s čím já jsem se dřel týdny, on zvládl za zlomek času. A Danil zase není vyloženě jen umělec, je to průmyslový designér, takže k těm techničtějším tématům má také blízko. Byla to prostě dokonalá symbióza.

T: Fascinují mě možnosti, které nabízejí rozvrhy na vysokých školách, kdy se na přednáškách potkáte s kolegy z různých studijních programů a dokonce z různých škol. Přesně tak jsme se totiž potkali s Danilem – na společných lekcích. Tam jsme si padli do noty a já ho přizval k našemu společnému projektu.

Představte si, že neexistují žádné překážky – finanční, materiálové ani funkční. Kam byste se chtěli s mikrofonním polem dostat? Co je tou metou?

D: Mým cílem ale bylo vytvořit něco veskrze univerzálního, co se nejvíce přibližuje koncovému uživateli. My technici umíme vymyslet ten „hnací motor“ každého zařízení, všechno si spočítat a uvést do chodu. Když to ale nemá atraktivní používání, nikdy se to nebude využívat nějak hromadně. I proto jsem tak rád, že jsme měli v týmu Danila.

T: Ano, ten tu naši „složitou vizi“ zabalil do esteticky příjemného a uživatelsky přívětivého obalu. Já chci taky vyzdvihnout klady spolupráce napříč obory – to, co jsme vymysleli, kolega uvedl do reálného provozu. Krásně jsme se doplňovali, častokrát jsme si rozuměli i beze slov, protože všem bylo jasné, kam směřujeme. A to vycítili i návštěvníci našeho stánku v letošním DesignBloku. Líbil se jim jak „vnitřek“, tak „vnějšek“.

D: V rámci open-source pak chceme zveřejnit současnou (pokročilou) verzi, kterou je možné vyrobit pomocí práškového 3D tisku, ale i zjednodušenou verzi pro 3D tisk na FDM 3D tiskárnách, která je ve své podstatě můj výtvor z bakalářské práce.

Zařízení pro záznam prostorového zvuku | DesignBlok

Jak byly rozdělené role v týmu? Je vidět, že jste se skvěle doplňovali, a tak mě zajímá, zda byly úkoly ve skupině důsledně rozdělené, nebo jste pracovali společně, na „čem bylo zrovna třeba”?

D: V týmu jsem sloužil jako vývojář hardwarových součástí, hlavně tedy plošných spojů. Také jsem ale autor původního konceptu celého mikrofonu. Navrhnul jsem první verzi předchůdce současného mikrofonu, a to jak po stránce hardwaru, tak i po stránce 3D tisku, která byla v té době mojí bakalářskou prací. Některé koncepty z mojí práce se posléze promítly do práce Danila Rekhtina.

T: Já jsem v rámci týmu zajišťoval vývoj softwaru pro obsluhu zařízení. To umožnilo první testy, které např. odhalily chyby v původním návrhu hardwaru, na jejichž opravách se v současnosti pracuje.

A na výstavě DesignBlok? Jak jste si rozdělili role před velkým finále?

D: Co se týče výstavy DesignBlok, tak tam se nesměle hodlám prohlásit za hlavního realizátora, a to nikoli konceptu, ale skutečného výtvoru. Jádro výstavy, které tvořilo zavěšené mikrofonní pole s mikrokontrolery ESP32, které „poslouchaly“ zvuk v místnosti a 160 (!) LED diod zavěšených ze stropu v definované konfiguraci, včetně kabeláže, jsem pájel, zapojoval i programoval z nějakých 90 % já, a že to dalo pěkných pár dní práce. Zčásti jsem měl na starosti i akustiku, v té nám ale ohromně pomohl dr. Petr Honzík, který je na ni skutečný odborník.

T: Já jsem průběhu realizace výstavy DesignBlok měl na starosti i projektové řízení, kde jsem zužitkoval znalosti nabyté studiem na SIT. V diskusích o návrhu zařízení jsem využíval spíše vlastní zkušenosti s hudební produkcí.

Co z toho, co jste se naučili ve svých studijních programech, jste využili při tvorbě mikrofonního pole? Je to skutečně unikátní výtvor po všech stránkách. Jak moc vám pomohly znalosti z odlišných programů, vzhledem k tomu, že vy, Davide, jste studoval Elektroniku a komunikaci, a vy, Tomáši, Softwarové inženýrství a technologie?

D: Na EK mě naučili základy návrhu hardwaru, které jsem upotřebil při návrhu plošných spojů. Znalost programovacích jazyků C a C++ se mi hodila při programování mikrokontrolerů. Ale to, co považuji za zásadní, je ta základní dovednost „zpracovat velké množství informací”, z nichž jsem si vybral to relevantní, co se mi v tu chvíli hodilo, a zbytek doplnil samostudiem. Podle mého názoru vás škola nikdy nepřipraví na konkrétní roli v konkrétní firmě, ale naučí vás skvěle pracovat s informacemi. Pokud bych měl tedy shrnout, co mi program EK dal, tak by to byla jakási „všehochuť”, z níž jsem si pak vybral to, co jsem potřeboval (smích).

T: Na SIT se student naučí mimo vývoje softwaru také řídit a realizovat projekty v týmech. To je schopnost, kterou jsem v našem týmu hojně využil.

Hodláte v osvědčeném týmu spolupracovat i do budoucna?

D: Ano, jsme nerozlučitelné trio (smích).

T: Rozhodně.

Zdroj: ČVUT v Praze

• Teritorium: Česká republika