Case Studies

Space 360 – Повносферичний Проекційний Кінотеатр від Front Pictures

By 10.07.2017 No Comments

Front Pictures розробила та встановила проекційну систему у першому повносферичному кінотеатрі Південної Кореї Space 360 на замовлення Національного наукового музею міста Кванджу та Korea Hydro & Nuclear Power Co.

У рамках корпоративної соціальної відповідальності, південнокорейський оператор електростанцій Korea Hydro & Nuclear Power Co вирішив надати кошти на спорудження унікального повносферичного проекційного театру Space 360. Компанія хотіла здивувати глядачів абсолютно новими відчуттями віртуального простору без VR окулярів.

Front Pictures виграла тендер на інжиніринг, встановлення проекційної системи та програмного забезпечення для цієї інсталяції.

Space360-Spherical-Projection-Theater

Space 360 розташований перед Національним науковим музеєм “Люсеріум” у місті Кванджу

Сфера діаметром 12 метрів була збудована поряд з Національним науковим музеєм “Люсеріум” у місті Кванджу. Коли відвідувачі заходять всередину, вони опиняються на скляній прозорій оглядовій платформі, яка перетинає сферу всередині. Глядачів буквально огортає чітка та яскрава відеопроекція. Зображення знаходиться навколо, над та навіть під ними. Тобто у сфері можна “поринути” у віртуальний світ без використання VR окулярів.

 

Концепт

Сферичні театри вважають кінотеатрами майбутнього. Втім наразі таких проектів дуже мало. Більшість з них – це експериментальні інсталяції, які працюють на вже застарілих технологіях.

Ми мали на меті створити проекційну сферу наступного покоління за допомогою поєднання кращих світових практик та технологій. Ми хотіли зробити справжній VR театр, який би викликав у глядачів захопливі враження від неймовірного «ефекту присутності».

Але для втілення нашого бачення майбутнього, система також повинна була мати якомога вищу роздільну здатність та яскравість проекції. При цьому ми прагнули знизити вартість проекційної системи та витрати на її обслуговування, а також мінімізувати електроспоживання

 

Команда проекту

Національний науковий музей міста Кванджу – клієнт.
Korea Hydro & Nuclear Power Co. – спонсор.
Front Pictures (Україна) – дизайн та інсталяція проекційної системи, A/V інжиніринг, медіа-сервери та програмне забезпечення.
Redrover (Південна Корея) – інтеграція системи, виробництво екрана та контенту.
EL Architects (Південна Корея) – дизайн.
Baekje (Південна Корея) – будівництво.

 

Інженерні виклики

Front Pictures має великий досвід у проектуванні проекційних систем, зокрема і для планетаріїв. Станом на середину 2017 року, компанія встановила близько 150 цифрових купольних систем по всьому світу. Та при розробці проекційної системи для Space 360, нашій команді довелося вирішувати унікальні за своєю складністю технічні та інженерні задачі.

На відміну від вже традиційного цифрового планетарію, де проектори можуть розташовуватися по периметру, у повній сфері варіанти їхнього розміщення суттєво обмежені. Потрібно було вирахувати схему, яка б дозволила уникнути тіней від конструкції оглядової платформи, мінімізувати отвори для проекторів та водночас забезпечити максимальну роздільну здатність та яскравість проекції. Також було важливо розташувати проектори таким чином, аби їхні промені не потрапляли в очі глядачам.

 

Вибір моделей та розташування проекторів

Беручи все це до уваги, команда Front Pictures вирішила використати 12 проекторів та розмістити їх навколо двох вхідних дверей. Наші інженери розробили та проаналізували з десяток проекційних схем з різними моделями проекторів від чотирьох виробників.

Concept visualization

Концептуальна візуалізація проекційної схеми

Ми використовували точні 3D креслення проекційної сфери, щоб розрахувати розміщення та нахил кожного проектора, зважаючи на співвідношення сторін кадру, роздільну здатність та доступні лінзи. Також до уваги брали розмір корпусу, адже місце для розміщення проекторів було обмежене, та цінові рамки, аби вкластися у запланований бюджет.

Після дослідження ми зупинили вибір на проекторах Barco PGWU-62L WUXGA з лазерно-фосфорним джерелом світла. Цю модель обрали з наступних причин:

1) Завдяки лазерно-фосфорній технології проектори можна повертати на 360 градусів. Це стало вирішальним фактором, адже в інсталяції деякі проектори було потрібно нахиляти на екстремальні кути. Безлампова технологія також забезпечує довгу – до 20 000 годин – роботу джерела світла та зменшує витрати на обслуговування проекційної системи.

2) Співвідношення сторін кадру (16:10) забезпечило оптимальне накладення зображень проекторів одне на одне. Завдяки роздільній здатності 1920х1200 помноженій на 12 проекторів, ми отримали достатню щільність пікселів на сферичному екрані площею 450 квадратних метрів. Загальне число пікселів становить 27,6 МП, а з них ефективних пікселів (з урахування перекриття) 18,8 MП (6.4×3.2K).

3) Barco PGWU-62L має невисоку для свого класу вагу та компактний дизайн, що полегшило інсталяцію проекторів у просторі за екраном. Низький рівень шуму цієї моделі також зіграв важливу роль, адже за планом багато проекторів мали одночасно працювати у закритому приміщенні сфери.

 

Калібрування зображення

Сферичний екран створює істотні геометричні викривлення спроектованого зображення. Викривлення стають ще більшими через те, що у сфері не можна встановити проектори по периметру екрана. У повній сфері вони мали розміщуватися навколо дверей на протилежних сторонах оглядової платформи. Розташовані таким чином проектори утворюють видовжені світлові плями із нерівномірною щільністю пікселів та яскравістю. Завдання створити безшовне зображення ускладнюється ще більше, коли ці картинки накладаються одна на одну.

Calibration process

Процес калібрування

У цій ситуації, неефективно використовувати традиційне ручне зведення зображення з різних проекторів в єдину картинку. Тому ми обрали автоматичне калібрування, в основі якого – система з камер 360, потужні алгоритми комп’ютерного зору та аналізу зображень.

Front Pictures розвивала технологію автокалібрування з 2012 року на платформі медіа-сервера Screenberry. Зазвичай для процесу автокалібрування потрібна цифрова відео- або фотокамера. Поле зору камери має бути достатньо широким, аби “побачити” екран повністю. Камера реєструє серію зображень, які проектуються на екран. Програмне забезпечення аналізує ці зображення, щоб безшовно з’єднати сигнали з різних проекторів у піксельний простір з єдиними координатами.

Для традиційних куполів (півсфер) достатньо однієї камери з об’єктивом “риб’яче око”. Але щоб охопити сферичний екран із мостом, який перетинає сферу посередині, однієї камери вже недостатньо.

Тому ми вирішили використати чотири камери, закріплені навколо оглядової платформи. Ми обрали повноформатні камери Nikon D610 через їхню високу роздільну здатність та відмінну роботу у середовищах з низьким освітленням. Щоб забезпечити підтримку мультикамерного калібрування, нам довелося модифікувати наше програмне забезпечення.

Мультикамерний ріг

 

Медіа-сервер

Попереднє покоління мультипроекторних систем ґрунтувалися на парадигмі “один комп’ютер – один проектор”. Але цей підхід має істотні недоліки, як-от відносно високі витрати на комп’ютерне апаратне забезпечення, більший ризик виходу системи з ладу, складнощі з резервуванням, а також підвищене споживання електроенергії. Інша вада таких систем – це різниця у відтворенні відео на різних комп’ютерах, що може призвести до неплавної видачі проекції на повносферичний екран.

Альтернатива багатосерверним системам – це односерверний підхід, коли до одного комп’ютера можна під’єднати багато відеовиходів. Саме такої парадигми дотримується компанія Front Pictures. У 2010 році, ми розробили відеорушій, який максимально продуктивно використовує апаратне забезпечення та обробляє медіа-файли з надзвичайно високою роздільною здатністю у реальному часі.

Завдяки ефективному алгоритму рендерингу (комп’ютерної візуалізації) ми можемо працювати із більшою кількістю дисплеїв ніж будь-який інший продукт, доступний на ринку. Наразі медіа-сервер Screenberry може плавно відтворювати відео з роздільною здатністю 8x8K на 72 дисплеях чи проекторах, які при цьому під’єднані лише до одного комп’ютера.

Медіа-сервер Screenberry ефективно використовує можливості графічного та центрального процесорів завдяки гібридній технології обробки відео. Цей підхід дозволив нам досягти високої продуктивності, використовуючи надійне і водночас доступне комп’ютерне та відео обладнання, що в свою чергу дало змогу знизити вартість самого сервера та його обслуговування.

Медіа-сервер

 

Конфігурація медіа-сервера:

Графічний процесор (GPU): nVidia GTX1080-8G
Процесор (CPU): Intel Core i7-5960X
Оперативна пам’ять (RAM): DDR4 64GB
Накопичувач даних: 1TB SSD
Аудіоінтерфейс: RME M-16 DA + RME HDSPe MADI Card

Три сигнали з високою роздільною здатністю із одного графічного процесора розділяється на 12 WUXGA (1920х1200) виходів за допомогою трьох Datapath Fx4 – найновішої моделі у лінії процесорів для відеостін від Datapath.

Медіа-сервер може відтворювати відео у форматі 360 VR (еквідистантне циліндричне) або 2x Dome Master. Сервер також підтримує захоплення зовнішнього відеосигналу та відтворення прямих відеотрансляцій. Screenberry також відповідає за відтворення десятиканального звуку.

 

Інсталяція системи

У березні 2017 року, команда Front Pictures відвідала місце будівництва у Кванджу, аби перевірити ще раз виміри та узгодити графік інсталяції проекційної системи.

Встановлення проекторів

Інсталяція проекційної системи розпочалася першого червня 2017 року та тривала два тижні. На першому етапі протягом п’яти днів ми встановили проектори та під’єднали до них комутаційні та силові кабелі. Завдяки високій точності схем та 3D моделей всі проектори відмінно стали на відповідні місця та забезпечили потрібні параметри проекції. Паралельно тривало налагодження сервера.

Потім розпочалося налаштування системи автокалібрування, для якого знадобилося сім днів. Тестування обладнання та навчання персоналу тривало ще три дні.

Тестування системи автокалібрувальння

Ще під час встановлення проекційної системи, студія Redrover почала тестувати перше шоу, спеціально створене для сфери. Фільм знайомить глядачів з історію світу, починаючи від Великого вибуху до появи життя та людської цивілізації. Шоу також розповідає про енергію та зелені технології.

Тестування відтворення шоу

Робота над сферичним проекційним театром розпочалася у вересні 2016 року та закінчилася 27 липня, 2017 року. Сфера почала приймати відвідувачів 5 вересня, 2017 року.

Testimonial

Відгук Korea Hydro & Nuclear Power Co.