TouchDesigner + Arduino + MAX30105 で心電図！

お母ちゃんが何やら面白そうなプログラミングツールを使って動画作成しており、書籍も購入していたので私もこっそりその本を紐解いてみると、なんとArduino連携もできるとの事で触ってみました♪

それこそがTouchDesigner！

ここではセンサで指先のヘモグロビン濃度を取得し、この値で画像を動かします！

TouchDesignerとは

オペレータという様々な機能をもった箱をつないで動画を生成するビジュアルプログラミングツールです。KinectやArduinoなどの外部デバイスとの連携も可能です。

お母ちゃんが購入した書籍は以下。オールカラーで見やすく、使用事例も多く掲載されています。辞書的に使用することもできそうです。

インストール

以下からDLしてインストール
　https://www.derivative.ca/099/Downloads/Default.asp

インストール後、うながされるままにサインイン作業しライセンスを取得します。無料のノンコマーシャル版のライセンスは動画出力サイズが1280✕1280で制限されますが、十分使えます。

心拍数センサ構成

センサMAX30105をArduinoと接続 (I2C通信)し、センサに指先を置いてヘモグロビン濃度を取得します。

部品

マイコンArduino UNO

MAX30105搭載粒子センサモジュール

　赤外線で指先の血流みて心拍数導出してるっぽい。
　前に長男くんが気管支炎で入院したときも同じようなセンサを
　足の指につけて心拍数と血流酸素濃度測ってたなぁ。。。

Arduino用ライブラリは以下
　https://github.com/sparkfun/SparkFun_MAX3010x_Sensor_Library

Arduino IDEコード

MAX30105のライブラリExampleのExample4_HeartBeat_Plotter.inoをそのまま使用しました。

TouchDesignerプログラム

動作

いきなりですがつくったプログラムの動作を御覧ください。

#touchdesigner で心電図 #arduino #MAX30105

Home Made Garbageさん(@homemadegarbage)がシェアした投稿 – 2017 9月 23 5:59午後 PDT

センサの値を取り込んで長女ちゃんが描いてくれたハートを動かして心電図を作成しました！

プログラム（結線）

TouchDesignerを起動し、新規作成 ([File] – [New])でいざプログラミング！

画面ダブルクリックで以下のオペレータ選択画面が開きます。各タグ内から使用するオペレータを選択・配置します。

Arduino連携しシリアルデータ取得
DAT (Data)タブからSerialオペレータを選択・配置してArduinoからのシリアルデータを取得します。
オペレータを選択しプロパティを開く (ショートカット p)

Port：PCに接続したArduinoのポートを選択
Baud Rate：115200を選択

以上でSerialオペレータにデータがリアルタイム表示されます。
シリアルデータの選択
DATタブからSelectオペレータを選択・配置してSerialオペレータと結線して最新のシリアルデータのみを取得するようにします。

Select Rows：by Indexを選択
Start Row Index, End Row Index：1を選択
Select Cols：by Valueを選択

以上でSelectオペレータに最新のシリアルデータのみが表示されます。
最新シリアルデータをCHOPデータに変換
CHOP (Channel Operators)タブからDAT toオペレータを選択・配置してDAT値のシリアルデータをCHOP用の値に変換します。

First Column is：Valuesを選択

以上でCHOPデータに変換されます。
CHOPデータをプロット
CHOPタブからTrailオペレータを選択・配置してCHOPオペレータ出力と結線してデータをプロットします。
CHOPデータ化したセンサのシリアルデータをフィルタリング
シリアルデータのバイアスを除去したかったのでCHOPタブからAudio Filterオペレータを選択・配置・結線します。

Filter：High Passを選択
Cutoff Units：Logarithmicを選択
Filter Cutoff：0.47

以上でセンサデータの脈拍を取ることができました。4. と同様にプロットしてます。
フィルタリングされたデータを2乗して正の値に変換
CHOPタブからMathオペレータを選択・配置・結線します。

Channel Post OP：Squareを選択してデータを2乗

更にRangeタブを選択

From Range：0-40000として出力データをなんとなく正規化
出力値を更にフィルタリング
出力値はかなり急峻に変化するためCHOPタブからFilterオペレータを配置・結線し値の変化を緩やかにします。

Type：Left Half Gaussianを選択
Filter per Sample：Onにしてデータプロット表示

ここまでの動作はこんな感じ↓

センサ出力 #touchdesigner

Home Made Garbageさん(@homemadegarbage)がシェアした投稿 – 2017 9月 24 12:05午前 PDT
表示させる画像を追加
TOP (Texture Operators)タブからMovie File Inオペレータを配置。

File：表示する画像データを指定
ここでは長女ちゃんが描いたハートを使用します。
画像サイズをデータ出力値で変更
TOPタブからFitオペレータを配置してMovie File Inオペレータを結線します。

7. のFilterオペレータの右下の”＋”をクリックして、chan1をFitオペレータにドラッグすると各種変数の選択ウィンドウが開きます。Export to Scale Xを選択してFilterオペレータの出力で画像のX軸を変えます。同様にExport to Scale Yとも連携させて画像サイズをFilterオペレータ出力値で変更させます。