Bezoek het museum en laat je leiden door de licht.

Je kent hem wel, audiogids, het draagbare apparaatje dat bezoekers met geluidsfragmenten doorheen een museum leidt. Het apparaatje is licht en makkelijk te bedienen. De geluidsfragmenten staan in het geheugen. Via knoppen of een touchscreen selecteren de bezoekers zelf het fragment dat ze willen beluisteren.

Hoe revolutionair het systeem enkele decennia geleden ook was, tegenwoordig moeten we toch beter kunnen. Daarom ging ik op zoek gaan naar een moderne manier om een museumbezoek boeiender te maken. Kan je bijvoorbeeld gebruik maken van de verlichting van het museumgebouw om geluidsfragmenten te versturen?

Ja, dat kan met een nieuw systeem dat we LightTour doopten. LightTour maakt het mogelijk om audiodata naar bezoekers te versturen met behulp van LED-lampen. Het is zelfs gebruiksvriendelijker, efficiënter en interactiever dan de bestaande audiogidsen. 

De verlichting is je gids

In elk museum is er verlichting. Op een ingenieuze manier maakt LightTour gebruik van die verlichting om geluidsfragmenten draadloos te versturen. Als bezoeker krijg je nog steeds een klein toestel mee. Maar dat toestel is nu uitgerust een lichtsensor. Die lichtsensor vangt lichtsignalen op die uitgezonden worden door LED-lampen en zet ze om in geluid.

Licht gebruiken om data zoals geluidsfragmenten te transporteren wordt Visible Light Communication (VLC), of ook wel Li-Fi, genoemd. VLC is een recente vorm van draadloze communicatie waarbij je geen radio-antennes maar LED-lampen gebruikt om data te uit te zenden. Dit gebeurt door een lamp bliksemsnel aan- en uit te schakelen. Zo snel dat het menselijk oog het geflikker niet meer waarneemt. Voor een mens lijkt de lamp normaal te branden. Het voordeel is dat de lamp die de audiodata uitzendt tegelijk ook de ruimte verlicht.

Bij LightTour zijn de LED-lampen in een rasterpatroon aan het plafond bevestigd. Welke geluidsfragmenten verstuurd worden door een lamp hangt af van haar positie. Zo zal een lamp dichtbij een bepaald museumstuk enkel geluidsfragmenten over dat stuk uitzenden. Je toestel zal automatisch het juiste audiofragment afspelen wanneer je in de buurt van een museumstuk komt.

Waarom zou je LED-lampen gebruiken om audiodata te versturen? Maak je niet beter gebruik van radiogolven met bijvoorbeeld Wi-Fi of bluetooth? Nee, toch niet, want Visible Light Communication heeft enkele belangrijke voordelen. Bij VLC ligt het energieverbruik aanzienlijk lager. Met het lichtsignaal kan je immers zowel de ruimte verlichten als de data transporteren. Bovendien is bij VLC de hardware van elke zender en ontvanger veel eenvoudiger. Dat maakt het systeem goedkoper.

Data in twee richtingen maken een museumbezoek interactiever

Met LightTour kan je een bezoek aan een museum ook interactiever maken. Hiervoor moet de bezoeker niet alleen data kunnen ontvangen maar ook uitzenden. In mijn thesis werk ik het voorbeeld uit van een eenvoudige interactieve applicatie waarmee de bezoeker een stukje tekst kan uploaden. Als de bezoeker zijn mening over een museumstuk in zijn toestel typt, worden de tekstdata omgezet in een infraroodsignaal. Iedere LED-lamp aan het plafond bevat een lichtsensor die dit infraroodsignaal opvangt. Op die manier krijgt het museum dus onmiddellijk feedback van de bezoekers.

Nieuwe communicatieprotocols bestand tegen de drukte

Wat gebeurt er als er een groot aantal bezoekers in het museum rondlopen? Kan het systeem zoveel signalen tegelijk aan? Als er veel bezoekers via dezelfde lamp een audiofragment willen ontvangen of een stukje tekst willen uploaden, kan het systeem overbelast raken.

Een bijkomende uitdaging is het probleem van de interferentie. Interferentie doet zich voor als een bezoeker zich tussen twee naburige lampen bevindt die allebei tegelijk data uitzenden. Je kan dit vergelijken met de interferentie die je ondervindt als meerdere radiozenders op dezelfde golflengte uitzenden. Data kunnen enkel correct worden ontvangen als maar één van de naburige lampen tegelijk uitzendt.

Om deze problemen op te lossen zou je simpelweg de datasnelheid van elke lamp kunnen verhogen. Maar dat is een naïeve oplossing. De LED-module in elke lamp moet dan immers uitgerust worden met complexere elektronica en een snellere processor. Zoiets kost al gauw enkele euro’s per lamp. In een groot museum, zoals het Louvre, waar meer dan 10,000 lampen nodig zijn, betekent dat een aanzienlijke meerprijs.

Om het systeem commercieel aantrekkelijk te maken, moet je het probleem van overbelasting en interferentie dus op een goedkopere manier opvangen. Gelukkig bieden de nieuwe communicatieprotocols hier mogelijkheden. Communicatieprotocols bepalen op welk moment welke LED-lamp en welk bezoekerstoestel data mogen versturen. Voor LightTour heb ik nieuwe protocols ontwerpen die erin slagen het probleem met goedkope elektronica op te lossen.

De nieuwe protocols zijn gebaseerd op drie eenvoudige principes:

Ten eerste is er het principe van het ‘broadcasten’. Dit zorgt ervoor dat elke LED-lamp audiodata naar meerdere bezoekers tegelijk kan sturen. Het voordeel is dat dezelfde audiodata niet voortdurend naar elke bezoeker apart moeten verzonden worden. Tijdens grote drukte kan iedereen dan tegelijk audiofragmenten ontvangen.

Ten tweede krijgt de lichtsensor in elke LED-lamp een dubbele functie. De lichtsensor ontvangt infrarooddata van bezoekers en detecteert tegelijk het licht van de naburige LED-lampen. Zo ‘ziet’ de lamp eerst of een naburige lamp al data aan het uitzenden is voordat ze zelf begint te zenden. Zo vermijd je interferentie.

Ten derde zorgen de communicatieprotocols ervoor dat elke LED-lamp tijdens het uitzenden van audiodata tegelijk ook tekstdata van bezoekers ontvangt. Wanneer veel mensen dus tekst uploaden zal de audio nog altijd op tijd bij hen aankomen.

Meer dan enkel musea

De technologie ontwikkeld in LightTour is niet enkel interessant voor musea maar ook voor andere openbare plaatsen. Denk bijvoorbeeld aan metrostations of luchthavens. Reizigers kunnen via VLC niet alleen de uurroosters ontvangen maar er kan ook een soort indoor-gps worden ontwikkeld. Het systeem weet immers onder welke lamp de reiziger zich bevindt en kan op die manier deze locatie en een bijbehorde plattegrond naar de reiziger versturen. De voordelen van VLC zoals de lage prijs en het lage energieverbruik gelden hier ook. Dus wie weet, binnenkort laat misschien ook jij je licht opsteken met LightTour!