Полнокупольный - Fulldome

Полнокупольный относится к иммерсивным купольным видеопроекционным средам. Купол, горизонтальный или наклонный, заполняется в реальном времени (интерактивно) или предварительно визуализируется (линейно) компьютерная анимация, изображения в реальном времени или составлен среды.

Несмотря на то, что современные технологии появились в начале-середине 1990-х годов, полнокупольные среды эволюционировали под влиянием множества факторов, включая иммерсивное искусство и рассказывание историй, с технологическими корнями в купольная архитектура, планетарии, многопроекторная пленочная среда, моделирование полета, и виртуальная реальность.

Первоначальные подходы к перемещению полнокупольных изображений использовали широкоугольные объективы, оба 35 и 70 мм пленка, но дороговизна и неуклюжий характер пленки помешали большому прогрессу; кроме того, форматы фильмов, такие как Омнимакс не покрыл полные два число Пи стерадианы поверхности купола, оставляя часть купола пустой (хотя из-за расположения сидений эта часть купола не была видна большинству зрителей). Более поздние подходы к полному куполу использовали монохроматический системы векторной графики проецируется через объектив рыбий глаз. В современных конфигурациях используется растр видеопроекторы по отдельности или сгруппированы вместе, чтобы покрыть поверхность купола полноцветными изображениями и анимацией.

Видео технологии

Полноценная видеопроекция может использовать различные технологии в двух типичных форматах: системы с одним и несколькими проекторами. Отдельный проектор (-ы) может управляться множеством источников видеосигнала, обычно подавая материал, визуализируемый в режиме реального времени или в режиме предварительной визуализации. Конечным результатом является видеоизображение, которое покрывает всю куполообразную проекционную поверхность, создавая эффект присутствия, заполняющий поле зрения зрителя.

Одно- и многопроекторные системы

Полнопроекторные видеосистемы с одним проектором используют один (или смешанный) источник видеосигнала, отображаемый через одну линзу типа «рыбий глаз», обычно расположенную в центре полусферической проекционной поверхности или рядом с ним. Преимущество одного проектора заключается в том, что он позволяет избежать смешения краев (см. Ниже) между несколькими проекторами. Основным недостатком систем с одним «рыбьим глазом» является то, что они ограничены разрешением одного проектора и минимальным размером видеоизображения для покрытия всего купола. Другим недостатком центральных проекторов является потеря центра купола для оптимального просмотра восстановленного перспективного вида, обеспечиваемого истинной полусферической проекцией, проблема, присущая традиционным проекторам планетариев. Однако этот недостаток исчезает по мере увеличения размера аудитории (в любом случае все не могут находиться в центре купола).

Зеркальные системы с одним проектором, впервые разработанные компанией Mirrordome из Суинберна, но теперь предлагаемые множеством производителей, размещены на краю купола, чтобы увеличить количество сидячих мест, снизить затраты и позволить аналоговым планетариям стать цифровыми, не отказываясь от своего звездного проектора. . Также возможно построить такую систему по относительно невысокой цене. Основным недостатком является заметно более низкое качество проецирования по сравнению со специальными объективами, несмотря на возможность проецировать более высокую долю разрешения проектора.

Полнопроекторные видеосистемы с несколькими проекторами основаны на двух или более видеопроекторах, соединенных краями, для создания бесшовного изображения, покрывающего полусферическую проекционную поверхность; Разделение всего изображения на сегменты позволяет получать изображения с более высоким разрешением и размещать проектор так, чтобы он не вторгался в зону просмотра под куполом. Недостатком множественного проецирования является необходимость частой регулировки выравнивания проекторов и неравномерное старение отдельных проекторов, что приводит к различиям в яркости и цвете между сегментами. Даже незначительные различия в характеристиках проекторов могут быть очевидны при проецировании сплошного цвета на всю сцену. Области со смешанными краями, где проекторы накладываются друг на друга, часто имеют размытые, двойные изображения и могут иметь очень очевидные области с дополнительным уровнем черного, если они плохо спроектированы или настроены.

Общая технология видеопроекторов

В куполах используется широкий спектр технологий видеопроекции, в том числе электронно-лучевая трубка (ЭЛТ), Цифровая обработка света (DLP), жидкокристаллический дисплей (ЖК-дисплей), жидкий кристалл на кремнии (LCOS), а в последнее время - две разновидности лазерных проекторов (см. лазерный видеопроектор ).

В частности, для многопроекторных систем устройства отображения должны иметь низкий уровень черного (т. е. проецировать мало света или не проецировать его совсем, когда на них не посылается сигнал), чтобы обеспечить разумное смешивание краев между различными контурами проектора. В противном случае перекрывающиеся видеоизображения будут иметь дополнительный эффект, вызывая появление сложного серого узора, даже если изображение не проецируется. Это становится особенно важным для пользователей в планетарий поля, которые заинтересованы в проецировании темного ночного неба. Стремление к тому, чтобы проекторы «стали черными», привело к продолжению использования технологии ЭЛТ, несмотря на появление более новых и менее дорогих технологий.

ЖК-проекторы имеют фундаментальные ограничения на их способность проецировать настоящий черный цвет, а также свет, что, как правило, ограничивает их использование в планетариях. Проекторы LCOS и модифицированные LCOS улучшили LCD коэффициенты контрастности при этом также устраняется эффект «дверцы экрана» в виде небольших промежутков между пикселями ЖК-дисплея. DLP-проекторы с «темной микросхемой» улучшают стандартный дизайн DLP и могут предложить относительно недорогое решение с яркими изображениями, но уровень черного требует физической перегородки проекторов. По мере развития технологии и ее удешевления лазерная проекция выглядит многообещающей для купольной проекции, поскольку она предлагает яркие изображения, большой динамический диапазон и очень широкий цветовое пространство.

КУПОЛЬНЫЕ линзы и стандартные линзы в чем-то похожи. Оба они зависят от типа устройства отображения: LCD, DLP, LCOS, D-ILA и т. Д .; и размер чипа или панели, которая является частью этого устройства. Уникальная особенность КУПОЛЬНОЙ линзы - это фактическая форма стекла, проецируемое изображение выходит сверху и по всей окружности линзы. Самым большим преимуществом является то, что этот тип линз поддерживает фокусировку во всем поле зрения 180 x 180. Один стандартный объектив с плоским полем или изогнутым полем будет иметь серьезные проблемы с фокусировкой и искажением. Несколько разработчиков линз предлагают КУПОЛЬНЫЕ линзы, каждая из которых предназначена для определенного класса проектора и устройства отображения. Эти линзы могут охватывать различные размеры пикселей и разрешения экрана.

Типы контента

Контент, созданный на компьютере (CG), является основным источником материалов для полнокупольного изображения. Контент компьютерной графики может быть выходом симулятора в реальном времени, например, из программного обеспечения для моделирования планетария, или предварительно записанным полнокровным видео. Живое действие FullDome видео становится все более доступным для купольного использования по мере увеличения разрешения цифровых видеокамер.

История

1983	Первый Эванс и Сазерленд Каллиграфическое сканирование Digistar I (проекция световых точек и линий - также известное как векторное сканирование) проектор планетария в Музей науки Вирджинии в Ричмонд, Вирджиния, СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ.
1992	Первая купольная система научной визуализации векторной / каллиграфической развертки в г. СИГГРАФ, установленный Суперкомпьютерный центр Северной Каролины использование перепрограммированного Digistar I для молекулярной визуализации
1994	Корпорация альтернативных реальностей премьера их первого VisionDome прототип в Glaxo Inc. в Парк Исследований Треугольник, Северная Каролина, США. Система VisionDome, разработанная в суперкомпьютерном центре Северной Каролины, использует проектор с растровым сканированием (полноцветное видео) и объектив типа «рыбий глаз» для проецирования интерактивной трехмерной графики на 5-метровый купол.^[1]
1995	Первый Эванс и Сазерленд Digistar II каллиграфический проектор планетария открывается в Лондонский планетарий, ВЕЛИКОБРИТАНИЯ
	British Telecom использует вертикальный пятиметровый VisionDome корпорации Alternate Realities для своей программы исследования медиа среды «Shared Spaces», включающей компьютерную графику, виртуальные пейзажи, графику данных, видео, составные живые действия. и пространственный звук.^[2]^[3]
	Август: однодневный курс SIGGRAPH '95 под названием «Графический дизайн и производство для полусферической проекции» знакомит с сферической перспективой, полусферной проекцией и предлагает конвергенцию симуляция системы, использующие растровую видеопроекцию со смешанными краями, системы виртуальной реальности, такие как CAVE (Автоматическая виртуальная среда пещеры ), и планетарий театры, чтобы создать новую среду с усиленной иллюзией присутствия. Организованный Эд Ланц с ведущими Майком Хаттоном, Стивеном Сэвиджем и Крисом Уордом.
1996	13–19 июля: Демонстрация первого виртуария Goto на конференции Международного общества планетария в Осаке, Япония.
	26–29 октября: Демонстрация StarRider компании Evans & Sutherland Ассоциация научно-технологических центров конференция в Питтсбурге, штат Пенсильвания, США.
1997	Апрель: первая постоянная установка Spitz ElectricSky в Центре северного сияния на территории Юкон, Канада, с использованием трех ЭЛТ-проекторов Electrohome 9500, воспроизведения видео с четырехкратным отображением строк и сглаживания границ в реальном времени для виртуального рабочего стола с полем обзора 200x60 градусов. Bowen Technovation проводит первые три шоу для этой новой системы.
	7–10 мая: Spitz ElectricSky публично представлен на конференции MAPS в Чаддс-Форд, штат Пенсильвания. Боуэн Technovation представляет выставочные возможности и методы производства новой технологии.
1998	22 мая - 30 сентября: Павильон Океании открывается на ЭКСПО 98 в Лиссабоне, Португалия. Среди многочисленных экспонатов виртуальной реальности он включает The Artefact Room, театр VisionDome с 7-метровым куполом с интерактивными 3D-анимациями пролета Атлантиды, которыми одновременно управляют 40 участников.^[4]
	28 июня - 2 июля: Sky-Skan представляет SkyVision на Международной конференции общества планетария в Лондоне, Великобритания. Первая астрономическая цифровая полнокупольная анимация, показанная публике, «Столпы творения» Дона Дэвиса, а также тур по солнечной системе и анимация Международной космической станции Тома Кейси из Home Run Pictures. Это первая публичная демонстрация полнокровного видео, отличающегося воспроизведением реального видео, в отличие от предыдущих попыток, основанных на патентованных генераторах изображений с использованием векторной или растровой графики, охватывающих все полушарие.
	Декабрь: Установка вертикального купола SGI и Trimension в университете Тиссайд, Великобритания.^[5] Декабрь: Хьюстонский музей естествознания открывает систему SkyVision как постоянно действующий общественный театр с начальное финансирование от НАСА в сотрудничестве с Университет Райса. Первое воспроизведение полнокупольного шоу: «Космические тайны».^[6]
1999	Адлерский планетарий вновь открывается в Чикаго, Иллинойс, США, с системой Evans & Sutherland StarRider
	Evans & Sutherland представляют свое первое линейное воспроизведение шоу "We Take You There" на SIGGRAPH '99 Хьюстонский музей естествознания Премьера первое полнокупольное шоу наук о Земле "Силы времени" Музей естественной истории Карнеги открывает Театр Земли с системой SkyVision
2000	Планетарий Хайдена вновь открывается в Американский музей естественной истории в Нью-Йорке, Нью-Йорке, США, с Силиконовая Графика Оникс2 и видеосистема Trimension
	Хьюстонский музей естествознания в сочетании с Университет Райса Премьера первого шоу "Погода в космосе и Земле" «Сила 5» (обновлено в 2010 году и все еще находится в продаже)
2002	BMW Group EarthLounge^[7] Премьера системы ADLIP (All-Dome Laser Image Projection) от Carl Zeiss с полнокупольной видеосистемой SkyVision и DigitalSky от Sky-Skan и полнокупольная пленка от LivinGlobe (ag4, Exponent3) в самом большом в мире полнокупольном проекционном куполе (24 м) на Всемирный саммит ООН по устойчивому развитию, Йоханнесбург, Южная Африка.
2002	Первый в мире полностью оборудованный цифровой планетарий (RSA Cosmos SkyExplorer) открыт в Вальядолиде, Испания.^[8]
2003	Планетарий Кларка (бывший планетарий Хансена) вновь открывается в Солт-Лейк-Сити, штат Юта, США, с Evans & Sutherland Digistar 3
	Адлерский планетарий обновляет свой StarRider до новой системы Evans & Sutherland Digistar 3. Мини-купол также открывается в их производственном отделении, где работают системы Digistar 3 SP и Producer.
	Первые цифровые планетарии, разработанные для портативного рынка, были представлены независимо Digitalis Education Solutions и Sky-Skan (в партнерстве с Университетом Райса и Хьюстонским музеем естественных наук). Версия HMNS / Rice впоследствии расходится, чтобы стать Discovery Dome и распространяться через ePlanetarium.
	27–28 июля: первая общеотраслевая выставка полнокупольного программирования на СИГГРАФ в Научный центр Рубена Х. Флит включая дневной курс по полнокровному искусству и науке под названием "Компьютерная графика для больших иммерсивных театров. "
	3 ноября: Планетарий Евгенида в Афинах, Греция, вновь открывает премьеру своего первого 40-минутного спектакля «Космическая одиссея» с полнокамерной системой Sky Skan Skyvision-Digital Sky и системой Evans & Sutherland Digistar 3 под 24,5 метрами. Купол Astrotec.
2004	Первый фестиваль DomeFest прошел в Астрономическом центре LodeStar в Альбукерке, Нью-Мексико, США.
	Первая выставка ASTC Fulldome прошла в Техническом музее инноваций, Сан-Хосе, Калифорния
	Первый иммерсивный кинофильм R + J^[9](Ромео и Джульетта) от LivinGlobe
	Первый полнометражный полнометражный анимационный фильм "Калуока'хина, зачарованный риф" Калуока'хина, зачарованный риф от Softmachine Softmachine
	Декабрь: Открытие нового здания Пекинского планетария в Пекине, Китай, с установкой Silicon Graphics Onyx 300 и первым полнокупольным лазерным дисплеем (Zeiss ADLIP)
2005	GOTO устанавливает первую полнокупольную сферу на ЭКСПО 2005 в Айти, Япония.
2007	Октябрь: Obscura Digital и Elumenati разрабатывают временный геодезический полнокупольный дом диаметром 90 дюймов для мероприятия Google Zeitgeist в кампусе Google.
	UCSB АллоСфера открывается с полным объемным звуком и видео для нескольких пользователей
2008	Январь: Sky-Skan устанавливает первый в мире полнокупольный трехмерный стереоскопический планетарий в Астрономическом центре Имилоа на Гавайях в Хило, Гавайи. Первое стереоскопическое шоу в планетарии Имилоа - "Рассвет космической эры", созданное Mirage IIID.
2008	Июль: Sky-Skan демонстрирует Definiti 8K: полнокомпонентную проекционную систему размером 60 000 люмен, 8k x 8k на IPS 2008 в планетарии Адлера в Чикаго, не уступающую по качеству изображения широкоформатной пленке (впоследствии система открывается в планетарии в Пекине)
2008	Июль: Carl Zeiss демонстрирует прототип проекторов "Velvet" на выставке IPS 2008 в планетарии Адлера в Чикаго. Компания Zeiss разработала серию Velvet с нуля для использования в планетариях и добилась беспрецедентного черного фона, чтобы сохранить качество полнокупольного / планетарного опыта.
2009	Март: Колледж искусств и медиа в Денверском университете Колорадо (CAM) установил 25 Mac Octo-core Cinema 4D и After Effects Render Farm для специальной обработки полнокупольного контента вместе с Денверским музеем естественных наук и IMERSA.
2010	Июнь: Vortex Immersion Media устанавливает 50-футовый иммерсивный кинотеатр с цифровым куполом на студии в Los Angeles Center Studios в центре Лос-Анджелеса в качестве студии исследований и разработок в области искусства и развлечений, которой руководит и управляет Эд Ланц, MEE. Вместе он и Кейт МакКаллум, продюсер, создают программу AIR: Artist In Residence для продвижения создания и презентации экспериментальных проектов в пространстве купола, таких как; живая музыка + художественные концерты, мюзиклы в смешанной технике, балет 360, перформанс, театр и кинопроекты 360. Ноябрь: Институт искусств американских индейцев открывает первый в мире полностью шарнирный цифровой купол.
2011	Январь: Планетарий Вашингтонского университета открывает первую 6-канальную полнокупольную цифровую проекцию HD, полностью основанную на исследованиях Microsoft Всемирный телескоп. Выполнено при бюджете на оборудование и строительство 40 000 доллар США планетарий имеет самую большую в мире панораму всего неба на 1 терапиксель, позволяя увеличивать масштаб до 1 угловой секунды на пиксель в любой точке неба. Аспирант UW Филип Розенфилд представил доклад^[10] на симпозиумах Astronomical Society of the Pacific 2010 Cosmos и EPO, посвященных проектированию и конструкции системы.
2013	Октябрь: Планетарий Фиске в Университете Колорадо открывает настоящий гибридный цифровой оптический 8K-кинотеатр с проекционной системой Sky-Skan 8K Definiti, подключенной к Megastar IIA проектор оптической звезды.
2014	Июль: Digitalis Education Solutions, Inc выпускает самую легкую универсальную цифровую проекционную систему для планетариев - Digitarium Iota. При весе всего 20,6 фунта и 33,5 фунта соответственно, системы Digitarium Iota и Digitarium Delta 3 представляют собой концепцию портативного дизайна, дополняющую ее новую флагманскую систему с фиксированным куполом, Digitarium Aethos.
2015	Январь: планетарии Emerald выпускают свои портативные цифровые 3D-кинотеатры со стереоскопической полнокомпонентной проекционной системой, связанной с программным обеспечением для моделирования планетария MV2. В составе серии портативных планетариев LITE.