Научная
деятельность
Университет ИТМО

Открытие Планетария 1: какие именно технологии позволяют видеть звезды в самом пасмурном городе

В Петербурге открылся новый планетарий с самым большим диаметром купола в мире в 37 метров. Проекции на купол будут осуществлять 39 проекторов, связанных в единую систему, благодаря чему можно будет получить полнокупольное видео в формате 360о. Проверка оборудования планетария проводилась в Высшей школе светового дизайна Университета ИТМО. ITMO.NEWS посмотрел на новый планетарий, разобрался, как работают большие проекции, а также выяснил, каковы технические сложности работы с таким оборудованием.

Новый Планетарий №1 стал самым крупным в мире, побив рекорд планетария в Научном музее города Нагои в Японии, где диаметр купола составляет 35 метров. Купол Планетария 1 построили внутри исторического здания газгольдера. Газгольдер до начала XIX века был хранилищем светильного газа, который использовали для уличного освещения. Здание похоже на кастрюлю: круглое, с полукруглой крышей, оно находится на Обводном канале, в «сером поясе» Санкт-Петербурга.

На открытие Планетария №1 приехал губернатор города Георгий Полтавченко. Он подчеркнул, что подобные творческие проекты вдыхают новую жизнь в полузаброшенные промышленные постройки, которые «опоясывают» центральную часть Петербурга. Летчик-космонавт, Герой России Андрей Борисенко добавил, что планетарий – это возможность взглянуть на звездное небо и изучить его в городе, где небо нередко затянуто тучами. Кроме того, увидеть звезды в большом мегаполисе непросто из-за обычной засветки.

Георгий Полтавченко
Георгий Полтавченко

По словам инициатора проекта, предпринимателя Евгения Гудова, Планетарий №1 должен стать одним из самых технологически сложных в мире. В центре зала располагается сфера, на которой установлено 39 мощных проекторов, которые смогут выводить изображение на купол с разрешением 8К на 8К. Что это значит? Представьте, что вы делаете фотоснимки фотокамерой в восемь мегапикселей. Они получаются достаточно четкими и качественными. С таким же разрешением сегодня можно и делать видео – с разрешением 4К. Это значит, что на видео в таком формате каждый стоп-кадр будет с разрешением в восемь мегапикселей. А что такое формат видео 8К? Это значит, что каждый кадр будет с разрешением 33,2 мегапикселя!

Получить такое разрешение можно, например, снимая видео несколькими камерами разрешением в 4К или множеством камер с разрешением FullHD. Главное, чтобы суммарное разрешение давало нужное качество. При этом у камер должны быть одинаковые настройки, каждая из них должна снимать части изображения. То есть если необходимо сделать 4К, то, например, четырем камерам FullHD необходимо снимать четыре разных части изображения. При этом фокусы камер должны быть направлены на определенные точки, так, чтобы четыре полученных изображения не «нахлестывались» друг на друга и вместе образовывали необходимый геометрический формат. Затем полученные четыре видео с помощью специальных программных средств преобразуются в одно. Так, увеличивая количество камер и варьируя их разрешение, можно создавать видео с очень высоким суммарным разрешением.

В современных планетариях используются проекторы разной мощности, их световой поток измеряется в Люменах. Чем больше Люмен, тем меньше проекторов понадобится, чтобы ярко подсветить купол. В Планетарии №1 используется 39 проекторов, связанных в единую систему. Это значит, что каждый проектор показывает часть картинки, и все эти картинки потом «склеиваются», чтобы получить единое изображение. Процесс бесшовного объединения изображений в панорамную проекцию с разных проекторов называется блендингом.

«Когда вы используете несколько проекторов, для создания одного большого изображения, помимо самой "сшивки" возникает проблема пересвета смежных областей. Чтобы изображение выглядело цельным, этот пересвет тщательно маскируется. По сути, нужно добиться равномерной яркости по всему изображению, для этого каждую из частей умножают на соответствующий градиент. Есть программы, которые решают обе эти проблемы в автоматическом режиме при помощи камеры, анализируя искажения тестовых паттернов, проецируемых на поверхность. Мы рассматривали такие решения, но в итоге пришлось все делать вручную. Кроме этого, пришлось уделить внимание синхронизации всех проекторов кадр в кадр», – пояснил старший видеоинженер Планетария №1 Ильдар Якубов.

Оборудование и контент для Планетария №1 тестировались на площадке Высшей школы светового дизайна Университета ИТМО в мобильном планетарии диаметром 10 метров. Обычно в нем устраивают перфомансы совместно с венгерским лазерным театром Lux Aeterna на различных фестивалях типа Geek Picnic, сейчас установка находится в пределах корпуса вуза в переулке Гривцова. По словам Николая Матвеева, доцента Высшей школы светового дизайна, в мобильном планетарии тестировалась работа восьми проекторов и на них отлаживался блендинг.

«Программное обеспечение, которое используется для создания полнокупольных проекций, работает гораздо сложнее, чем при создании плоской графики. Используются также технологии 3D-мэппинга – проекции окружающей среды на физический объект с учетом его геометрических особенностей, в данном случае это купол планетария. По сути, если в планетарии показывают какое-либо видео, то оно выглядит как видео в формате 360о», – прокомментировал Николай Матвеев.

Николай Матвеев
Николай Матвеев

Он добавил, что для создания проекций в планетариях обычно используется специальная обшивка купола, благодаря которой можно усилить контрастность изображения. Например, такая обшивка должна быть немного серой, а не полностью белой. Также в пространствах сферической формы обычно создается особая акустика. Так, у одного края купола можно с легкостью слышать то, что происходит у другого края, то есть звук распространяется по необычной траектории. Благодаря этому в таких купольных пространствах можно создавать аудио-визуальные перформансы.

«В будущем, конечно, специалистам Школы светового дизайна интересно было бы поработать с возможностями нового планетария, потому что это огромное пространство, где можно экспериментировать со световыми инсталляциями», – добавил Николай Матвеев.