Flexible Cities

realtime 3-D, sound art, field-recordings

2008, Apr

Flexible Cities

by Didi Bruckmayr/Wolfgang Dorninger

Live at Museum Essl 16.04.2008 by Bruckmayr (Realtime3-D) and Wolfgang Dorninger (sound)

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- short text / german -

Konkrete Stadt-Geräusche und elektronische Musik erzeugen in Echtzeit abstrakte Stadtlandschaften aus dem Computer. In den Flexible Cities herrschen verschiedene Gravitationszustände, Tektoniken und Lichtverhältnisse gesteuert von Klängen.

Im Multimedia-Projekt Flexible Cities werden vierdimensionale, virtuelle, abstrakte Stadtlandschaften im Computer erzeugt. Drei Dimensionen bilden die x, y, z-Achsen der Räume, die 4. Dimension stellt der Ton dar, welcher die Räume bzw. Stadtlandschaften generiert. Es findet eine Umkehrung statt. Nicht die Stadt erzeugt Geräusche bzw. Klänge, sondern die Geräusche erzeugen und bebildern die Stadt. Akustische Signale werden in ihren Frequenzspektren, Dynamiken und Lautstärken analysiert, die extrahierten Daten in Matrizen eingelesen, aus welchen nach komplexen mathematischen Operationen dreidimensionale Objekte generiert werden. Diese Objekte können in weiterer Folge multipliziert, deformiert, skaliert, rotiert und in ihren Positionen dynamisch verändert werden. Simultan werden die akustischen Signale als zweidimensionale Bilder dargestellt, welche als Texturen für die sich ständig verändernden dreidimensionalen Objekte dienen.

Die künstlichen Stadträume sind Partikelräume, Magnetfeldräume, Räume mit unterschiedlichen Gravitationen, fortlaufend verzerrte und fließende Räume, welche alle eine neue Orientierung, Erschließung und Bewohnung des Raums suggerieren. Die Bewohner der Flexible Cities orientieren sich nicht mehr an hervorstechenden Formen, Achsen, Kanten und klar abgegrenzten Bereichen, sondern an Dichteverteilungen von Daten, Ausrichtungen, Anderungen von Skalierungen und Transformationsvektoren. Die Flexible Cities sind beständigen Veränderungen unterworfen. Grundsätzlich verändern sie sich in Echtzeit und autogenerativ.

"Flexible Cities": Live at Museum Essl 16.04.2008 by Bruckmayr (Realtime 3-D) & Dorninger (sound)"Flexible Cities": Live at Museum Essl 16.04.2008 by Bruckmayr (Realtime 3-D) & Dorninger (sound)

- long text / german -

"Die Geometrie ist vor der Erschaffung der Dinge, gleich ewig wie der Geist Gottes selbst und hat in ihm die Urbilder für die Erschaffung der Welt geliefert." (Johannes Kepler, Harmonice Mundi, 1619)

Flexible Cities

Im Multimedia-Projekt Flexible Cities werden vierdimensionale, virtuelle, abstrakte Stadtlandschaften im Computer erzeugt. Drei Dimensionen bilden die x, y, z-Achsen der Räume, die 4. Dimension stellt der Ton dar, welcher die Räume bzw. Stadtlandschaften generiert.

Geräusche erzeugen und bebildern die Stadt

Es findet eine Umkehrung statt. Nicht die Stadt erzeugt Geräusche bzw. Klänge, sondern die Geräusche erzeugen und bebildern die Stadt. Akustische Signale werden in ihren Frequenzspektren, Dynamiken und Lautstärken analysiert, die extrahierten Daten in Matrizen eingelesen, aus welchen nach komplexen mathematischen Operationen dreidimensionale Objekte generiert werden. Diese Objekte können in weiterer Folge multipliziert, deformiert, skaliert, rotiert und in ihren Positionen dynamisch verändert werden. Simultan werden die akustischen Signale als zweidimensionale Bilder dargestellt, welche als

Texturen für die sich ständig verändernden dreidimensionalen Objekte dienen. Darüber hinaus können errechnete dreidimensionale Objekte durch sogenannte Read-back Verfahren ebenso als Texturen für weitere dreidimensionale Objekte verwendet werden, wodurch unterschiedlichste Projektionsmöglichkeiten möglich werden. Die Bilder können zwar weiterhin nicht die retanguläre Form und die Ausmaße des Bildschirms oder der Leinwand verlassen, in ihnen selbst regieren allerdings vielfältige Projektionen, Perspektiven und Tiefenwirkungen.

Neue Darstellungsformen

Denn die Flexible Cities orientieren sich an neuen Darstellungsformen wie Mehrperspektivenprojektion und Schichtröntgen. Daher sollen gleichzeitig mehrere Perspektiven und viele, transparente, Schichten dargestellt werden. Die künstlichen Stadträume sind Partikelräume, Magnetfeldräume, Räume mit unterschiedlichen Gravitationen, fortlaufend verzerrte und fließende Räume, welche alle eine neue Orientierung, Erschließung und Bewohnung des Raums suggerie& german ren. Die Bewohner der Flexible Cities orientieren sich nicht mehr an hervorstechenden Formen, Achsen, Kanten und klar abgegrenzten Bereichen, sondern an Dichteverteilungen von Daten, Ausrichtungen, Anderungen von Skalierungen und Transformationsvektoren. Die Flexible Cities sind beständigen Veränderungen unterworfen. Grundsätzlich verändern sie sich in Echtzeit und autogenerativ. Zudem wird in das mathematische Grundgerüst der Zufall integriert. Dies geschieht in Form von Zufallsverteilungen der Daten in den Matrizen durch Zufallsgeneratoren und durch weisses Rauschen. Korrekterweise muss in Zusammenhang mit dem Computer als deterministisches System von Pseudozufallszahlen gesprochen werden. Entwürfe als absichtsvolles, zweckgerichtetes Tun werden durch aleatorische Prozesse in Form von ganzen Serien formaler Transformationen ersetzt, aus denen der Programmierer und Künstler nach ästhetischen Kriterien auswählt. Er lässt die Maschine rechnen und ist dabei wachsam genug, die eigenen Zwecke zu erkennen, wenn sie ihm im Fluss der Formen begegnen.

Superformula

Dem deterministischen Chaos der mathematischen Zufallsgeneratoren und Noise-Funktionen wird das hermetische mathematische Konzept der Superformula (siehe Anhang) gegenübergestellt. Diese vom belgischen Mathematiker Johan Gielis entwickelte Formel basiert auf der Überlegung, dass auffällig viele abstrakte, natürliche und von Menschen geschaffene geometrische Formen durch eine spezifisch erweiterte Formel des Kreises beschreibbar sind. Sie stellt eine komplexe Gleichung für Kreis und Ellipse gleichermaßen dar. Mit den Sounddaten als Parametern beginnt die Maschine gemäß der Formel eine Vielzahl organischer Formen zu errechnen bzw. zu simulieren. In den Flexible Cities herrschen verschiedene Gravitationszustände, Tektoniken und Lichtverhältnisse. Durch neue Gravitationszustände oder das völlige Fehlen von Gravitation tritt die Tektonik als ästhetischer Ausdruck der Gravitation in den Hintergrund. Ihre Aufgabe ist nunmehr die Sichtbarmachung von Licht in seinen vielfältigen Erscheinungsformen von Licht, Schatten, Schattierungen, Gradienten und Transparenzen. Unterschiedliche Lichtquellen, die in Form und Position wechseln, illuminieren, erzeugen und manipulieren Räume und Sektoren. Mehrere künstliche Sonnen ziehen ihre Bahnen und erhellen eine Dunkelheit, die Strukturen beständig ausspuckt und wieder verschluckt.

Das Projekt gliedert sich in mehrere ineinander übergehende oder verwobene Abschnitte: Shapes (Kuben, Kegel, Kugeln, Zylinder), Nurbs (Non-uniform Rational B-Splines), Partikelemitter, Supershapes, Flugsimulationen, Lichträume. Software: OpenGL, GLSL, Max/Msp/Jitter

Binaurale Tonaufnahmen, Akusmatik & Raum

Musik und Geräusche erzeugen Flexible Cities. Einige Entwürfe sehen Sie als Standbilder in dieser Projektbeschreibung. Als Grundlage dienen dazu zum einen binaurale Tonaufnahmen aus München von urbanen Schnittstellen aus Transport, Bewegung und Kommunikation und zum anderen komponierte Musik. Künstliche Räume entstehen, mit eigenen Zeitverläufen, übergangslos vom komprimierten Microraum bis hin zur reflexionslosen Freifläche, vom Rauschen zum Beat. Es entsteht ein klangliches Wechselspiel identifizierbarer Bezüge realistischer Klänge und abstrakter Morphologien der Apparatewelt.

Damit diese akustischen Konstruktionen für ein Publikum live erfahrbar sind, werden zwei unterschiedliche Tonanlagen verwendet. Lautsprecher mit weit abstrahlender und diffuser Schallausbreitung verorten uns in den Flexible Cities, während sogenannte Narrow-Field-Speaker eine Betrachtung der Entstehung einer Flexible City von außen ermöglicht. Dieses Multi-Kanal-Tonsystem (6 Kanäle) erlaubt es den Besuchern auch sich frei im Raum zu bewegen, einen eigenen Klangraum zu durchschreiten.

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- english text long -

"Since geometry is co-eternal with the divine mind before the birth of things, God himself served as his own model in creating the world." (Johannes Kepler, Harmonice Mundi, 1619)

Flexible Cities Dr. Dietmar Bruckmayr: concept & real-time 3-D Wolfgang Dorninger: music and acoustics

Intro Looking from Cerro San Cristóbal to Santiago de Chile, what opens up is not only a beautiful view of a metropolis, but also a powerful droning and humming. The city, embedded between two cordilleras, is an imposing resonance body of steel, cement and asphalt. In Walter Ruttmann’s “Berlin: Die Sinfonie der Großstadt” (1927) the metropolis was already shown as a pulsating, hectic, but thoroughly living organism. Whereas this urban dynamic still stood for development and progress at the time, today the rushing noise of the big city is faded out behind headphones, car stereos and noise-proof windows. Since there is no acoustic urban planning, all that is left to the individual in public space is “acoustic cocooning”.

Flexible Cities

In the multimedia project Flexible Cities four-dimensional, virtual, abstract cityscapes are generated in the computer. Three dimensions are formed by the x, y, z-axes of the space, the fourth dimension is represented by sound, which generates the spaces and cityscapes.

Generating Noises and Illustrating the City A reversal takes place. It is not the city that generates noises and sounds, but rather the sounds generate and illustrate the city. Acoustic signals are analyzed in their frequency spectrums, dynamics and volumes, and the extracted data are read into matrices, from which three-dimensional objects are generated according to complex mathematical operations. These objects can subsequently be multiplied, deformed, scaled, rotated and dynamically changed in their positions. The acoustic signals are simultaneously represented as two-dimensional images, which serve as textures for the constantly changing three-dimensional objects. In addition, calculated three-dimensional objects can also be used as textures for further three-dimensional objects through the so-called read-back procedure, which enables the most diverse possibilities for projection. Although the images can still not leave the rectangular form and boundaries of the monitor or the screen, manifold projections, perspectives and depth effects dominate within them.

New Forms of Representation The Flexible Cities are oriented to new forms of representation, such as multiple perspective projections and layer x-ray. Multiple perspectives and many, transparent layers can thus be represented simultaneously. The artificial urban spaces are particle spaces, magnetic field spaces, spaces with different gravitations, continuously distorted and flowing spaces, which all suggest a new orientation, development and inhabiting of the space. The inhabitants of the Flexible Cities are no longer oriented to conspicuous forms, axes, edges and clearly demarcated areas, but rather to the density distributions of data, orientations, and changes in scale and transformation vectors. The Flexible Cities are subject to constant changes. They principally change in real time and autogeneratively. In addition, chance is integrated into the mathematical framework. This occurs in the form of random distributions of data in the matrices through random generators and white noise. In conjunction with the computer as a determinist system, it would be more correct to speak of pseudo-random numbers. Drafts as intentional, purpose-oriented acts are replaced by aleatoric processes in the form of whole series of formal transformations, from which the programmer and the artist choose according to aesthetic criteria. They let the machine calculate and are attentive enough at the same time to recognize their own purposes when they encounter them in the flow of forms.

Superformula The determinist chaos of the mathematical random generators and noise functions is juxtaposed with the hermetic mathematical concept of the superformula (see appendix). This formula developed by the Belgian mathematician Johan Gielis is based on the idea that conspicuously many abstract, natural and man-made geometrical forms can be described by a specifically expanded formula of the circle. The formula represents a complex equation for circle and ellipsis to the same extent. With sound data as the parameters, according to the formula the machine begins to calculate and simulate a multitude of organic forms. Various states of gravitation, tectonics and light conditions predominate in the Flexible Cities. Because of the new states of gravitation or the complete absence of gravitation, tectonics as an aesthetic expression of gravitation recedes into the background. Its task is now simply to make light visible in its manifold manifestations of light, shadow, shades, gradients and transparency. Different light sources, which alternate in form and position, illuminate, generate and manipulate spaces and sectors. Multiple artificial suns orbit, illuminating a darkness that constantly spits out shadows and swallows them again.

The project is organized in several overlapping or interwoven sections: shapes (cubes, cones, spheres, cylinders), nurbs (Non-uniform Rational B-Splines), particle emitters, supershapes, flight simulations, light spaces. Software: OpenGL, GLSL, Max/Msp/Jitter

Binaural Sound Recordings, Acousmatics & Space Music and noises generate Flexible Cities. The basis for this are binaural sound recordings of urban intersections of transport, movement and communication. Artificial spaces result, with time processes of their own, making a seamless transition from compressed micro-space all the way to reflectionless open spaces, from static noise to beats. This results in a sonic interplay of identifiable references to realistic sounds and abstract morphologies of the apparatus world. In order to make it possible for an audience to experience these acoustic constructions live, two different sound systems are used. Conventional loudspeakers with broadly emitting and diffuse reflection behavior locate us in the Flexible Cities, while so-called hyper-sonic speakers enable a view of the emergence of a Flexible City from outside.