Culturetech

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Graphics'panel lighting

This is one of our latest mockup.
It concerns the standard approach of "how to illuminate graphics".
With the combination of the appropriate PPMA (Polymethyl methacrylate), the precise industrial leds selection and their accurate position we achieve a retroillumination of 8mm.
The surface could be any form.
The light emission could be RGB and fully dimmed.
On this sample, we are using 1W led.

SUCH AN EXPERIENCE

Genome - UNIGE - Université de Genvève - 130000 visiteurs en 4 mois

L'agence Confino a approché CULTURETECH pour spécifier l'ensemble des installations techniques et créer les éclairages de l'exposition Génome, voyage au cour du vivant.
L'exposition est une plongée au cour du noyau de la cellule, un noyau cellulaire de 14 mètres de diamètre, le dôme, installé sur l'île Rousseau au centre de Genève. A l'intérieur, une projection à 360°, immerge le visiteur dans l'univers fantastique du plan de fabrication unique de chaque individu, le génome. Les filaments d'ADN ondulent doucement au-dessus de lui, la double hélice se copie au centre de l'espace sous la forme d'une grande sculpture lumineuse. En première mondiale, un journal animé affiche, élément par élément, l'intégralité de cet incroyable message constitué de 3,2 milliards de signes. Une fresque graphique et une mise en scène invitent le visiteur à une découverte ludique du génome, de son rôle essentiel dans l'histoire de la vie et de son importance pour la médecine d'aujourd'hui et de demain.
Pour ce passionnant voyage au cour du vivant et afin de mieux percevoir l'immensité du Génome, d'importants moyens informatiques et techniques d'une grande complexité ont été développés et mis en oeuvre :



La construction d'un dôme:
Concept design d'un dôme de 14m de diamètre. Acier, isolation et couverture en aluminium recouverte d'une sérigraphie anamorphosée.
Un second dôme, interne, diamètre 12 m, est un écran de projection.
Négociations, construction et montage à blanc en Chine.
Montage sur l'île Rousseau en une semaine sous la supervision d'ingénieurs chinois.
L'édifice répond aux normes strictes en vigueur en République et Canton de Genève Genève.





Le Journal Lumineux:
Un journal lumineux démarre le lundi 12 octobre et lit en temps réel durant 94 jours soit le temps nécessaire pour diffuser la totalité de la base de données à laquelle ont recours les généticiens du monde entier depuis 2003.
Cette base contient les 3 milliards 200 millions de signes, l'ensemble des gènes.
Ils sont désignées par les lettres « A, T, G, C, A, N », et constituent l'ADN de l'être humain.
Chaque lettre affichée « A, T, G, C, A, N », est associée à un pavé de couleur.
Ce pavé se déplace exactement à la même vitesse que sa lettre associée.
La vitesse d'affichage du journal lumineux varie de 2,7 caractères par seconde aux heures d'ouverture, à 698 caractères par seconde la nuit, soit une variation de 1.5 km/h à 341 km/h.
Le choix de la vitesse se fait par réglage de la durée de temps nécessaire pour afficher un caractère.
Le pas de base est de 5.6 µs. et l'éventail des choix s'étire de 256 à 65 535 pas, soit de 1.4 ms à 0,367 s par caractère.
Le journal se décompose en 39 bandeaux de 920mm, soit un déroulé total de 35 880 mm.
Il n'existait à ce jour aucun système informatique permettant de trier, gérer et afficher en temps réel toutes les informations nécessaires parmi la base de données de 3 200 000 000 de valeurs.
Il a fallu faire appel à la communauté des programmeurs open source.
Une solution a été trouvée en appliquant à notre système, sous une forme dérivée, le codec qui permet d'afficher sur le web l'énorme base de données que représente Wikipedia.
Un codec, dans notre application, est un procédé logiciel capable de compresser ou de décompresser des flux pour la transmission, le stockage ou le chiffrement de données.
Le dispositif du journal lumineux est complété par la mise en place d'un écran d'information.
Cet afficheur donne en référence la date et l'heure de la lecture du premier signe, la date et l'heure du jour en cours ainsi que le nombre de signes lus en temps réel.
Il affiche la vitesse de défilement, le temps nécessaire à cette vitesse pour lire l'intégralité du génome et également la vitesse que met notre corps pour copier celui-ci, c'est à dire 20 minutes.
Enfin, il permet au visiteur de reconnaître le chromosome qu'il est en train de lire.




La Sculpture ADN:
La sculpture lumineuse, qui constitue l'élément central du dôme, est visible sur 360°.
Elle donne à voir ce double ruban hélicoïdal où s'inscrit notre code.
Elle est un modèle de représentation de la réplication de l'ADN, une activité qui prend quelque vingt minutes.

Elle est reliée à une borne interactive où le visiteur pose des questions et lance différentes séquences lumineuses qui illustrent des modélisations compliquées, comme le sont celles du matériel génétique.

La sculpture, entourée d'un grand cylindre transparent, haute de six mètres et d'un diamètre de 0,9 mètre, pèse environ 1 tonne. Elle est posée sur un socle technique et de mise à distance de 2m. Dans sa conception et sa réalisation, la sculpture ADN est un assemblage de détournement d'applications industrielles de haute technologie.

La matière des 4 feuilles de 10mm qui composent l'enveloppe cylindrique de la sculpture est en polyméthacrylate de méthyle (souvent abrégé en PMMA) transparent. Ces feuilles hors normes industrielles, ont nécessité la construction d'un moule spécifique de 3 m par 1.5m.

La courbure des 4 capots est obtenue par étapes d'étuvage. Pour de telles superficies monobloc, le coefficient de dilation exact après les bains d'étuves est inconnu tant vis à vis de l'obtention d'une parfaite circonférence que de la surface prévue. Une infinie variation en pourcentage aurait eu pour résultat la perte de grande quantité de matière première. Nous n'avions droit qu'à un jet.

Une double torsade venant du sommet, constituée d'un matériau conducteur électrique, s'enroule sur un diamètre de 20 cm et sur une hauteur de 3 mètres, puis se dédouble sur une hauteur de 3 mètres, également torsadée.

Ces montants en spirale forment la fameuse hélice d'ADN découverte par Crick et Watson. Composée d'aluminium pur leur production est également unique. Leur découpe a été réalisée avec une fraiseuse à 5 axes (Une fraiseuse 5 axes comporte toujours 3 axes linéaires - X, Y, Z - et 2 axes rotatifs à choisir parmi - A,B,C . Autrement dit, la découpe est directement réalisée en 3 dimensions. Cette technique exclusive est exploitée principalement dans la construction aéronautique.

A l'intérieur des montants torsadés sont fixés des barreaux intégrant les éléments lumineux.

Ces 160 barreaux lumineux espacés de 8 cm sont pilotés individuellement par demi barreau afin de faire couler du haut vers le bas ou de bas en haut, la succession de couleurs représentant les gènes G,T,C,A ou N.

Chaque barreau est constitué d'une barrette de plusieurs leds « RVB » de haute qualité. Ces leds et leur électronique multiplexée embarquée sont fixées sur du silicone transparent, le tout inséré dans un tube diffusant en polycarbonate dont la composition et la réalisation sur mesure ont été particulièrement étudiées afin de ne pas projeter les ombres crées par les barrettes internes.
La lumière est donc parfaitement homogène sur 360°.

Une vingtaine de demi barreaux « flottants » se densifie à l'approche du brin libre des torsades inférieures. Ces demi barreaux sont de même nature et de même fonctionnalité que ceux intégrés dans les torsades.

Toutes les cartes et micro processeur de contrôle des leds ont été développés spécifiquement pour l'application. Chaque montant torsadé est respectivement l'un des pôles électriques positif ou négatif conducteur.
Toutes les informations de contrôle, couleurs, intensités lumineuses ou temporisations sont véhiculées par un et un seul petit fil de cuivre qui circule de barreau à barreau. Pour le rendre le plus invisible possible, il a été peint artisanalement au petit pinceau, couleur argentée.

L'électronique des barreaux a été spécialement étudiée pour la sculpture, afin de répondre au impératif d'encombrement et de luminosité du projet.

Chaque barreaux est équipé de 12 leds RVB haute luminosité reparti en deux groupe de 6 séparé par une cloison.

Les leds sont commandées par un microcontrôleur à commande en modulation de largeur d'impulsion, pour permettre un grande variété de couleur et de luminosité.

Tous les barreaux sont reliés en parallèle sur un réseau de communication industriel de type RS485 (une concoction à nous de DMX512/1990). Ils reçoivent chacun une trame dans laquelle ils prélèvent chacun l'information qui leur est destiné.

La trame contient également toutes les valeurs de couleur, de clignotement et de luminosité.

La trame est générée par un coffret électronique spécifique. Il contient une carte à microcontrôleur qui assure l'interface entre la régie, l'informatique lumière et les barreaux. Un protocole de communication spécifique permet de prendre la main sur toutes les fonctions de la sculpture, et de commander 8 séquences lumineuses prédéfinies utilisées par une borne interactive.

La sculpture c'est : 170 microcontrôleurs, 2000 Leds RVB et .... des heures de travail !!!!

Réalisation : Serge Gaume, PROTOTEC, DIVERSIT





La Projection sur 360°:
A l'intérieur du dôme une double peau constitue un écran hémisphérique du type planétarium.

9 projecteurs vidéo permettent de projeter une image sur l'intégralité de cette surface disponible.

Un film scientifique en images de synthèse a été réalisé pour l'occasion par l'un des plus grands spécialistes en la matière, l'australien Drew Berry.

Tout le monde visualise ce qu'est une projection sur 360°. Son exécution ne pose aucun problème. L'exclusivité et la grande difficulté dans notre exercice, vient du fait que les cônes de lumière véhiculant l'image ne peuvent pas passer par le centre de la sphère mais doivent être déviés car la sculpture d'ADN occupe l'espace central.
La particularité de notre installation est que chaque pixel dévié par le déplacement de l'axe des projecteurs (évitant le centre) prend une forme unique trapézoïdale et que chacune de ces formes d'exception doit s'intégrer pour retrouver l'homogénéité de la lecture de l'ensemble. Il s'agit certainement à ce niveau de grandeur, d'une nouvelle première mondiale dans le concept de notre Génome.

La flexibilité des algorithmes du système utilisé, Pandoras Box Realtime Media Processing, nous a permis d'installer les projecteurs hors champs du diamètre de base de dôme et de les focaliser de manière désaxée. L'utilisation simultanée des fonctions seamless, overlap et blending embarquées dans ce système, nous permit de former un gigantesque écran vidéo en 3D.

L'ensemble de l'opération, installation, calibration et focalisation des 9 projecteurs a été réalisé en 9 heures.





L'Eclairage extérieur du dôme:
Une séquence lumineuse de 20 minutes (le temps de la copie de l'ensemble de l'ADN humain) anime le dôme extérieur.

Réalisation avec des Colors Kinetics spot et diffus et des floodlight. Certains floodlight sont équipés de filtres fabriqués sur mesure pour l'occasion par Hecker à Dortmund.





Le Show Control:
L'ensemble du show permanent à l'intérieur et à l'extérieur du dôme est automatisé et web-supervisé en temps réel.

Grâce à une ligne VDSL à très haut débit (80 mega / sec en téléchargement), un échange bidirectionnel d'informations s'effectue entre la régie et la salle de contrôle de l'entreprise en charge située à quelques centaines de km de là.

Nous n'avons pas utilisé un package connu de logiciel de showcontrol. L'utilisation de l'open source vvvv en fait gratuitement tout autant et plus lorsque appel est fait à la communauté open source.




Films:
Coolux Media System 1
Coolux Media System 2
Unige 1
Unige 2
Diversit


Crédits :
Scénographie : François, Myriam, Véronique, Florence, Delphine, Nadine - Agence Confino
Conceptions des audiovisuels, des éclairages et direction technique: Michel Helson - Culturetech
Direction technique Journal et Sculpture : Serge Gaume - SGPAI
Création des films de synthèse : Drew Berry - Walter + Eliza Hall Institute of Medical Research
Création musicale : Patrick Abrial - Abrial Studio, Paris.
Conception graphique: Etienne Francey - Agence Etienne Etienne
Dôme : Haotian inc, architectes Li Yao et Cédric Grobon. Coordination: Thierry de Robert.
Journal lumineux: Xavier Caron - Elco.
Sculpture ADN: Yann Lemogne, Fabien et son équipe - Prototec.
Electronique Sculpture ADN : Pietro Pancino - Diversit
Projection 360° : Jan Hüwel - Coolux , Jens lampen, Marco Somani, Habegger
Intégrateur audiovisuel: chef de projet Nick Kuepfer, programmeur Markus Abt, lighting designer Jürgen Häcker,
effort commercial Jürg Schöneneberger - Habegger
Accessoires: Bernard Heymann, Leila et leurs équipes.
Montage dôme et scénographie: Apelec.


Crédits photos
Jacques Erard - Unige Jan Huewel - Coolux Michel Helson - Culturetech


Remerciements:
A tous les scientifiques de l'université de Genève UNIGE, particulièrement aux:
Prof. Jean-Dominique Vassali - recteur de l'Université de Genève UNIGE.
Prof. Stylianos E Antonarakis MD, DS Professor and Chairman, Department of Genetic Medicine and Development University of Geneva Medical School and University Hospitals of Geneva.
Dr. Didier Raboud - directeur de la communication UNIGE.
Dr. Céline Brockmann - chef du projet Génome UNIGE.
Dr. Anne Laufer - responsable de la communication 450 ième UNIGE.
Dr. Daniel Gerlache - computational evolutionary genomics group UNIGE.

Culturetech December - 2011