«Чудеса природы» - текущая выставка в захватывающем газометре Оберхаузена, где основным моментом шоу является сама наша «воплощенная в жизнь» голубая планета.

Подвешенный на 100-метровой высоте в воздушном пространстве газгольдера, 20-метровый земной шар плавает, пока анимированные спутниковые изображения высокого разрешения (8-10 K) без стыковочных швов проектируются на его поверхность.

Посетители, таким образом, могут получить впечатления с той точки зрения, которая, как правило, зарезервирована для космонавтов в космосе, наблюдая за увлекательными явлениями меняющейся атмосферы, чередованием дня и ночи и сменой времен года на планете, которую мы называем домом.

Приведенное выше видео дает возможность заглянуть в процесс, который позволил команде построить это великолепное представление (заставляя его выглядеть несложным, разумеется!), а внизу мы раскрываем некоторые из более мелких деталей «изготовления» с Николасом Брареном из Intermediate Engineering.

Задуманные в сотрудничестве с немецким аэрокосмическим центром (DLR) и курируемые профессором Петером Пахнике, «Чудеса природы» продлится до 30 декабря 2016 – ознакомьтесь с ней, если сможете.

Тестирование на деформации. Фото: Thomas Machoczek

 

Derivative: Расскажите нам немного о данных, которые вы используете.

Intermediate Engineering: Они состоят из примерно 1,5 миллиона спутниковых фотографий Земли, составленных вместе Центром по наблюдению Земли в DLR (Немецком Национальном управлении по аэронавтике и Центром космических исследований). Они предоставили последовательность изображений для каждого из наших 12 проекторов, которые мы закодировали с помощью кодека HapQ, и которые проецируются на сферу диаметром 20 метров. Так что это – огромная модель Земли, которая висит внутри еще более огромной газовой цистерны. На каждом проекторе стоит ПК с рабочим экземпляром TouchDesigner, который мы используем для синхронизации и манипуляции геометрией видео. Проекторы находятся на расстоянии от 5 до 70 метров от сферы.

 

 

Наша тестовая установка в старом промышленном зале в Гамбурге. Масштаб тестирования был примерно 1:7. Фото: Intermediate Engineering GmbH

 

Ник Брарен (технический помощник) и Тобиас Вурстон (генеральный директор и руководитель технологии)

 

Derivative: Можете ли вы объяснить процесс попадания данных из их источника в изображения на экране?

Intermediate Engineering: С помощью нескольких проекторных установок мы хотели получить синхронизированное воспроизведение на всех плеерах, видео высокого качества, искривление и последнее, но не менее важное – гибкие плавные стыки. Мы были разочарованы работой некоторых из обычно используемых на медиа-серверной сцене средств, и после длительного периода оценки и тестового прогона решили использовать TouchDesigner.

Мы использовали Movie File In TOP, чтобы получить видеоданные в TouchDesigner и затем послать их через кастомизированный Warping COMP. Наш программист Лукас должен был вникнуть в детали Stoner и так настроить его, чтобы мы могли подгонять их по сетке с помощью UltraVNC. Мы настроили вывод из TouchDesigner по ширине так, чтобы правая часть окна VNC использовалась для окна Stoner, а левая отображала контент, показываемый проектором.  

Выходные данные из Warping COMP умножаются благодаря выходу из другого Stoner, которым мы сгибали маски с плавными краями. Наши проекционные зоны были овальной или округлой формы, поэтому мы должны были создать аналогичные маски с плавными краями и быть в состоянии соответствующим образом изменять границы. Ровные плавные края не были подходящим вариантом.

Следующим шагом в цепочке является COMP операторов, которые снова изменяют геометрию данных для того, чтобы автоматически корректировать проекцию.

У нас 52 датчика света, с помощью которых мы вычисляем положение проекции. Мы можем определить положение датчика по отношению к пикселям, и если оно отличается от той позиции, которую занимало после деформирования, проекция корректируется. Сфера иногда может сдвигаться из-за изменений температуры в газометре, но благодаря калибровке мы можем компенсировать это, не присутствуя на месте лично.

[Значение: проекции изменяются динамически – если сфера и крепления смещаются из-за температуры, с помощью датчиков они автоматически изгибаются должным образом.]

Видеоданные затем двигаются к выходу. Мы использовали Window COMP для организации вывода с и без деформации и редактирования плавных краев и использовали часто применяемые сочетания клавиш для переключения между режимами при подключении через VNC.

У нас есть компьютерный контроль шоу под управлением мастер-скрипта, посылающего клиентам команды воспроизведения, паузы, остановки и синхронизации. Он говорит им, какие видео воспроизводить, или воспроизвести одну из тестовых решеток. С помощью синхронизационных команд ID кадра обрабатывается как временная отметка, которую плеер может настроить, если не успевают иначе. Если в плеере отличие на 1-3 кадра, воспроизведение ускоряется или замедляется. Разница в 4 кадра или более заставляет плееры перейти к нужному кадру.

Поток данных: от входного видеосигнала, через стадию искривления, умножения через маску с плавными краями, далее автоматическая калибровка и вывод.

TouchDesigner Stoner с нашими пользовательскими модификациями (не видны!)

Маска с плавными краями для проекторов в портретном режиме.

Derivative: Был ли аспект TouchDesigner особенно полезен в этой работе? 

Intermediate Engineering: Stoner определенно был решающим. Мы смогли не только очень гибко обращаться с деформированием (что может быть очень сложно с 360-градусной проекцией на сферу), но также установить наши маски с плавными краями в Stoner и точно определить, где мы хотели увидеть наши проекции накладывающимися одна на другую. Как правило, невозможно получить закругленные плавные границы, так что это было действительно здорово для нашего приложения.

 

Воспроизведение HapQ было еще одной функцией, которую мы также очень ценим. Другие системы ограничены H264 и MPEG-2, которые, хотя и имеют лучшую степень сжатия, просто не обрезают его до качества изображения. Цвета намного более блестящие, и нам было трудно найти какие-либо артефакты для сжатия. Они действительно просвечивали через тот контент, который у нас был, на многих из спутниковых изображений, содержащих большие участки облаков и пара, где сжатие видео может быть очень заметным.

Сценарии Python оказались очень полезным инструментом, поскольку TouchDesigner удаленно управляется самостоятельно написанной службой обслуживания, которая непрерывно посылает сигналы для синхронизации, воспроизведения, паузы, выцветания и выбора клипов. Она также контролирует состояние здоровья TouchDesigner и перезапускает программное обеспечение в случае, если скрипты Python не отвечают.

 

Derivative: Как люди должны использовать эту систему?

Intermediate Engineering: «Люди» пользуются ей. Люди даже не знают, что она есть. Все, что они видят – это красивые изображения, вращающиеся на поверхности сферы. Все странно выглядящие вещи скрыты на заднем плане, делают свою работу 8 часов в сутки, 7 дней в неделю.

Виртуальный газометр в 3D Studio Max.

Положение каждой камеры точно соответствует положению проекторов.

Области проекции на сферу.

 

Derivative: Каково это – работать со сферической информацией?

Intermediate Engineering:  Это сложно. Но мы узнали многое благодаря этому проекту. Проекторы проектируют квадраты на сферу, и мы должны как-то сшить эти квадраты вместе, чтобы сделать их похожими на сферу. Таким образом, мы должны были действовать сами и разработать систему, которая позволяла бы нам манипулировать видеоданными так, как мы нуждались в этом. И нам не нужно было покупать дорогостоящие серверы и программные средства для достижения этой цели.

 

Derivative: Сталкивались ли вы с ограничениями?

Intermediate Engineering: У нас было трудное время, когда нам нужно было найти способ жонглирования лицензиями для настройки 12 плееров. Устройства не имеют подключения к Интернету, поэтому мы должны были прикрепить и изменить электронные ключи вручную. Некоторые компьютеры расположены на высоте 100 м, другие находятся на полу. Это было неприятно. Вариант с Интернетом является хорошей идеей, но мы действительно ценим вариант передачи лицензии от равного к равному.

 

Derivative: Привел ли этот опыт к новым открытиям, идеям или процессам?

Intermediate Engineering: Иногда, если обычные инструменты не дают вам нужных функций, вы должны помочь сами себе. Этот проект еще раз показал, что, когда вы создаете свою собственную инфраструктуру, у вас есть почти полный контроль. Это может приносить настоящее удовлетворение! Мы с нетерпением ждем будущих проектов с использованием TouchDesigner.