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Ars Electronica Center - Drohnen PDF Drucken

Ufos in Sicht - Drohnen für die Kunst

Drohnenschwarm, Flug über der Donau, 2013 (foto: aec)Im Ars Electronica Center in Linz arbeitet eine kleine Zukunftsschmiede und setzt im Spannungsfeld zwischen Kunst und Wissenschaft Visionen um – das Futurelab. Mit der Weltneuheit, 50 Quadcopter in einem Formationsflug fliegen zu lassen, und das auch noch Outdoor, hat es die Türen in eine neue Zukunft aufgestoßen.

Über Spaxels und Architekturvisualisierungen im realen Raum, über ein Mega-Projekt und die Wirkung von Kunst-Events im urbanen Raum, nicht nur in Linz und an der Donau sondern weit darüber hinaus, haben wir mit Horst Hörtner, dem Leiter des Futurelab, gesprochen, der über alle Hürden hinweg Ideen immer weiterdenkt. Und dabei ein völlig neues Kunstgenre schafft.

von Irmgard Berner

Konkret andocken lässt sich sogleich an die Linzer Klangwolke. Sie gehört seit über 30 Jahren zu den spektakulärsten Ereignissen des Linzer Spätsommers beim Ars Electronica Festival. Das jährliche Freiluft-Großevent am Donauufer bespielt den Boden, den Raum und die Luft bis in die Stadt hinein mit Tanz, Performances, Licht und Klang, gestaltet von Medienkünstlern, Komponisten und Choreografen der einheimischen und internationalen Medienkunstszene. Letztes Jahr aber bespielte das hauseigene Futurelab die Donauwiesen und den Luftraum über Stadt, Land und Fluss selbst.

„Wir haben zwei Weltrekorde aufgestellt“, sagt Horst Hörtner nicht ohne Stolz. „Der eine war, überhaupt einen Schwarm von Drohnen als Lichtpunkte eines Displays in den Himmel über Linz zu fliegen. Dieses Projekt nennen wir die ‚Spaxels’“, erklärt er, und ehe man weiterfragt muss man sich erstmal das Bild eines Drohnenschwarms aus Lichtpunkten im Nachthimmel vor Augen führen. Toll, denkt man sogleich, stellt sich vor, dass diese Wolke sich schwirrend streckt und verdichtet und lose gepunktet hoch über das Wasser zieht, sich im dunklen Fluss spiegelt, ihre Kurven und Kreise tanzend dreht, um dann wieder folgsam zurück zum Ufer auf die Landefläche zuzusteuern.

Spaxels sind 3D-Bildpunkte im Raum oder Space-PixelsAber zurück zu den Spaxels: „Die ganze Theorie der Grafik ist ja bislang an eine 2D-Matrix von Lichtpunkten gebunden, bei Projektoren wie bei Displays, wenn ich computergetriebene Grafiken generiere. Es gibt nichts, wo ich keine 2D-Matrix habe, selbst auf der Brille nicht“, betont Hörtner. Ja klar, man muss das einfach mal mit anderen Augen sehen. Die Spaxels erweitern die Dimensionen: „Mit diesen Spaxels habe ich plötzlich keine Matrix mehr, sondern drei positionierbare Pixel im Raum. Wir kreieren damit so etwas wie einen embodied Space im Space durch die Vielzahl der einzelnen Bildpunkte. Wir sind 50 Stück geflogen - das war ein Weltrekord, es gab noch nie einen Schwarm in dieser Dimension.“

Ein völlig neues Kunstgenre

Die Bildpunkte werden von Drohnen geflogen, diesen kleinen Fluggeräten mit vier Rotorblättern, gerne Quadcopter genannt, denn der Begriff Drohne ist ein Reizwort. „Ich fürchte mich vor dem Wort Drohne nicht“, sagt Hörtner, „ganz im Gegenteil, ich provoziere das ganz gern. Drohne ist in unserer Gesellschaft und dank des Einsatzes im amerikanischen Militär, aber nicht nur dort, ein sehr verrufener Begriff, der eindeutig belegt ist mit Überwachung oder ferngesteuerten Mordinstrumenten. Im militärischen Einsatz mag das wohl zutreffen. Aber unsere Flieger haben keine Kamera sondern Lichter an Bord. So schaffen wir es, diesem Image der Drohne ein völlig neues Bild zukommen zu lassen. Es geht eben nicht mehr darum, dass ich überwache oder töte, sondern im Gegenteil darum, die Kunst auch an diese Technologie heranzuführen. Da entsteht ein völlig neues Kunstgenre - nicht nur eine völlig neue Dimension der Computergrafik. Das ist unser gesellschaftliches Anliegen.“ Technologien per se abzulehnen, hält er für eine Fehlentwicklung. Man müsse sie immer genau auf Einsatz und Folge, auf den Impact auf unsere Gesellschaft hin beurteilen. „Wir erobern uns also gerade als Künstler einen Technologiebereich, der bislang völlig dem Militär überlassen ist. Den holen wir uns einfach. Das sehen wir gar nicht ein, dass das nur dem Militär gehören soll!“

Drohnenschwarm über der Tower Bridge London

Lichtflug an der Donaubrücke in Linz mit VollmondDie lichterbewehrten Drohnen starten für den Schwarmflug auf dem Boden von einer Matrix aus. Die Choreografie wird vorher programmiert, und der Rechner sorgt dafür, dass sie punktgenau geflogen wird. Am 23. März hob der Linzer Drohnenschwarm dann über der Tower Bridge in London ab. „Wir haben für Paramount Pictures ihr Flagship, den neuen Star Trek Film, beworben – mit dem Logo der Star Fleet Academy“, schwärmt Hörtner. „Das Logo haben wir direkt über der Tower Bridge in den Himmel gezeichnet.“ Als Formation. Das brachte weite Resonanz und internationales Renommee. „Paramount hat uns gerade ein Fazit der Reichweite und die Zahlen geschickt: Wir haben 100 Millionen Visits bekommen - Twitter- und Facebook-Messages mit den Followers. Für uns ist das riesig, aber auch Paramount hat am Tisch getanzt, auch für die war das ein großartiger Erfolg.“

Horst Hörtner und sein Team haben das Konzept des Schwarmflugs von Grund auf entwickelt. Sie haben eine spezielle Software geschrieben und auf bestehende Drohnen Hardware angebracht. Den Auftrag von Paramount Pictures hat Hörtner wie im Kamikaze-Flug an Land geholt. „Eine zündende Idee alleine macht noch keinen Sommer“, hatte er sich gesagt. Intensive Recherche im Bereich der unbemannten Luftvehikels, der UAVs (Unmaned Aerial Vehicles) führte sein Team zu den darin weltweit führenden Institutionen: der ETH-Zürich und dem GRASPlab der University of Pennsylvania. Ausführliche Telefonate mit beiden, und auch mit Joe Paradiso vom MIT-Medialab (Massachusetts) ließen jedoch Zweifel aufkommen, dass dieses Vorhaben in der kurzen Zeit und mit den verfügbaren Mitteln machbar sei.

Doch die Idee war zu verlockend, als dass er sie hätte laufen lassen können. Unnachgiebigkeit gepaart mit dem Wissen ob der technischen Exzellenz des Ars Electronica Futurelab ging es weiter. Alles lag in scheinbar unerreichbarer Ferne, als Hörtner dann die Idee zum ersten Mal seinem erweiterten Team vorstellte. Er hatte bereits seine Auswahl eines Quadcopters, Modell „Hummingbird“, die für aggressive Schnellflugmanöver designt wurden, und einen fliegenden Roboter von Ascending Technologies dabei.

Bewegungsabläufe und Mediendesign des Schwarms

Von da an ging es Schlag auf Schlag. Gut dokumentiert sind die technischen Details im AEC-Blog: Das Team nahm Kontakt auf mit Ascending. Daniel Gurdan, CEO und Entwicklungsleiter von Ascending, der, so Hörtner, wirklich überrascht war und bei der ersten Anfrage meinte, das sei ein Hirngespinst von Verrückten. Erst als die hartnäckig blieben und beim dritten Kontakt immer noch vom selben Vorhaben sprachen, war ihm klar: Die meinen das ernst. Wie ernst es dem Linzer Team war, untermauerte die Präsentation des ersten Schwarm-Simulators bei einem der Besuche. Unter dem Programmierer Florian Berger entwickelte es ein System, das in der Lage war, das Flugverhalten von 50 dieser Quadcopter realistisch umzusetzen, inklusive etwaiger Positions-Messfehler des GPS. Damit stand das Vorhaben in seinen Details fest. Von einer Bodenstation (Flight Controll) aus besteht Kontakt zu jeder einzelnen Drohne und jede Drohne kommuniziert ständig ihre aktuellen Positionsdaten nach unten. Und Flight Controll reagiert in Echtzeit auf Abweichungen vom Pfad. Jede Bewegung wird also von diesem Server vorgegeben und alle Bewegungsabläufe ständig auf Kollision geprüft. Gegebenenfalls greift der Server korrigierend in die Flugbahnen ein und berechnet alle Positionsdaten aufs Neue, um diese wieder an alle weiterzugeben. Mediendesigner Andreas Jalsovec entwickelte mit seinem Team eine Methode zur Gestaltung des Flugverhaltens des Schwarms. Es entstand ein 3D-Studio-Max Grid („Grid“ ist eine neue Netz-Architektur zur Energieübertragung, Anm. Aut.), indem beliebig viele Punkte, so wie in jedem 3D-Animationsprojekt, entworfen werden konnten.

Die Matrix gibt Abflug- und Landeposition vorDie Ergebnisse der Animation inklusive aller Lichtwerte wurden erst an den “Schwarm-Simulator“ übergeben und konnten dort im WYSIWYG sofort überprüft werden. Aus dieser Simulator-Oberfläche entstand die Flight-Controll-Engine, der Server, der den Schwarm nach Vorgaben der Animationen des Designteams durch die Luft bewegt. Um all das in der notwendigen Geschwindigkeit und ohne allzu große Latenzzeit zu bewerkstelligen, hat das Ars Electronica Futurelab unter Ben Olsen die Kommunikation der Drohnen zur Flight-Controll völlig neu implementiert und auf die eingesetzten 2,4 Ghz-Module optimiert.

Wie aber kommt das Licht auf die Drohnen? „Ascending hat am Hummingbird im Vergleich zum Original einiges speziell für dieses Projektvorhaben adaptiert“, heißt es in den Aufzeichnungen. „Start- und Landemanöver wurden für die Flight Controll freigegeben, das Flugverhalten leicht modifiziert und eine verbesserte Software-Library wurde entwickelt, um die Kommunikation zwischen HighLevel und LowLevel CPU sowie die Kommunikation über SPI zu den LED-Modulen zu verbessern. Dieser Sprung findet sich inzwischen auch im Serienprodukt.“ Derart ausgestattet wurde es den Drohnen möglich, die Licht-Texturen der Animationen von Michael Mayr zu übernehmen. Zudem wurden wesentliche Bauteile hinzugefügt, darunter vor allem die LED-Module, die Diffuser und die Landegestelle, sodass die „Schwarm-Hummingbirds“ doch deutlich vom Serien-Hummingbird abweichen. Erstere stehen jetzt für weitere Eventeinsätze zur Verfügung.

Architekturvisualisierungen

Welche Erkenntnisse konnte das Futurelab-Team gewinnen und wie sehen Weiterentwicklungen aus? Es gehe an potentielle Verbesserungen im Detail und an den Ausbau der Anzahl: „50 sind cool, 500 aber nicht so gut wie 5000“, sagt der oberste Drohnenpilot Hörtner. Und über die konkreten Entwicklungsschritte: “Die hängen stark von den Inhalten ab, die uns jetzt damit gelingen. Die technische Hürde ist erst einmal genommen – jetzt geht es darum die künstlerische Tragfähigkeit dieser neuen Technologie auszuloten.“ Der Ansatz geht dabei über die bloße graphische 2D- beziehungsweise 3D-Darstellung im Realraum hinaus. Eine der möglichen Anwendungen zielt auf eine „Augmentierung des Realraums“, eine Vergrößerung, indem die Bildpunkte mit der Umgebung in Bezug gesetzt werden.

Drohne - umgebaut zum leuchtend-schwärmenden Flugobjekt„Die ganz wesentliche Vision, die uns treibt, geht weit über das Logo hinaus”, unterstreicht Hörtner, „Rob Hocker von Yahoo nannte es, das ‚Age of Dronevertising has arrived’. Man stelle sich nur eine größere Menge Drohnen vor, dann kann man wirklich in eine Zukunft aufbrechen, die heute fast unerhört klingt: Architekturvisualisierungen von Gebäuden im Raum, in der Stadt, die erst gebaut werden - und einfach hingezeichnet sind. Ich kann eine Brücke über die Donau laut Bauplan fliegen, und sehe dann die Brücke über dem Fluss oder über einer Schlucht, und sehe, wie sie in Zukunft aussehen wird. Das heißt, wir augmentieren die Realität - nicht die virtuelle Realität! Es ist eine Konnotation der Realität, die plötzlich möglich wird durch diese Art von Computergrafik, durch das neue 3D-Display ‚Spaxels’.“ Noch einen Schritt weiter kann das Zusammenspiel mit bestehenden Architekturen gehen, auf denen man mit Spaxels aufbauen kann. Und fünf, vielleicht zehn Jahre in die Zukunft gedacht, stelle man sich eine Auflösung von 50 000, einer Million dieser Bildpunkte vor, auch das Tracking wird besser, die Positionierungsdaten werden besser über die Zeit und die Akkuleistung. Das heißt, ich habe dann plötzlich die Möglichkeit, mitten in einem Drohnenschwarm zu stehen, der eine Architektur darstellt, die mich umgibt. Und plötzlich stehe ich mitten im Holotek!“ Gelungen, es umzusetzen, ist es dem Team ja nun zum ersten Mal.

Keine Zukunftsmusik mehr

„Die Tür ist erst ein Spalt weit offen“, sagt Hörtner und blickt weiter voraus, „aber genau da geht es in eine großartige Zukunft.“ Es sei nur eine Frage der Zeit. „Ich hoffe natürlich, dass wir die ersten sind, die das machen.“ Die Vorstellung ist großartig – den großen Knackpunkt haben sie gelöst. Es gibt weltweit kein anderes Team, das im Freien einen Schwarm fliegen könnte. Der Think Tank des AEC ist also an beiden Stellen dran: inhaltlich wie technisch. In der Praxis fliegen und testen sie ihre bisherigen Kenntnisse in den unterschiedlichsten Performances. Mit der Berliner Agentur „phase 7“ von Sven Sören Beyer fliegt der Schwarm in Bergen am 23. Mai die nächste Show. Danach in Brisbane Australien, an der Queensland University of Technology, wo im August ein neuer Campus eröffnet wird. Und natürlich zum Ars Electronica Festival in Linz Anfang September. So wie jetzt bereits jeden Donnerstagabend über dem AE-Center der Flug des Drohneschwarms auf dem Programm steht. Wie sind da die Reaktionen in der Stadt? „Großartig! Das Witzige ist, dass wir immer wieder Anrufe kriegen wegen UFO-Sichtung. Wir sind natürlich mit der Polizei in Verbindung. Es fällt massiv auf und die Besucher, die durch die Stadt schlendern, geben immer wieder Standing Ovations, die bleiben stehen mit offenem Mund und applaudieren.“ Man freut sich, und staunt. Was kann Kunst Besseres bewirken? Eine große Spielwiese, für alle! Hörtner lacht.

AEC illuminiertWie aber lässt sich dieses Spiel finanzieren? „Über die Flüge. Wir verkaufen Flüge für unterschiedliche Events.“ Die Paramount-Vorführung über der Tower Bridge in London war da nur der Anfang. Man staunt noch einmal, denn hier hat sich zugleich ein riesiges Geschäftsfeld aufgetan – Smartvertising könnte man es nennen, Zukunftsmusik ist es längst keine mehr. Wenn Hörtner nicht mit seiner Mannschaft und dem gesamten Drohnenschwarm irgendwo im Ausland unterwegs ist, „dann fliegen wir in Linz.“ Ein sinnliches Erlebnis ist das, wenn diese kleinen, gar nicht bösen Drohnenwesen wie Leuchtinsekten in Formationen tanzend in die Nacht ausschwärmen. Dann weiß man, dass sie wirklich zu Botschaftern des Friedens werden können, für alle sichtbar. Standing Ovations.

Dieser Beitrag erschien auch in der BTR - Bühnentechnische Rundschau des Theaterverlag Friedrich Berlin

Link zum Ars Electronica Center: www.aec.at

 


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