Rok temu w Planetarium Śląskim oddana została do użytku nowa sala projekcyjna. Pokazami nieba steruje nowoczesny system informatyczny. Na czym polega jego działanie?

Damian Jabłeka Pokazy w naszym planetarium mają charakter hybrydowy. Na środku sali stoi projektor analogowy, który odpowiada za projekcję optyczną. Wyświetla on 9,5 tysiąca gwiazd, czyli tyle, ile ich widać z Ziemi w idealnych warunkach obserwacyjnych. Ponadto system może wygenerować 120 milionów punktów świetlnych, które składają się na Drogę Mleczną. Jest też dziesięć projektorów cyfrowych, które wyświetlają na kopule planetarium pozostałe elementy nieba. Każdy obsługuje przydzieloną mu część ekranu, na której wyświetla swoją część obrazu. Projekcja opto-mechaniczna i cyfrowa uzupełniają się nawzajem, wszystko działa w jednym, zintegrowanym systemie. Planetarium Śląskie jest największe w Polsce – ekran, na którym są pokazy nieba, ma średnicę 23 metrów i powierzchnię 860 m2. Obraz wyświetlany jest w standardzie tak zwanego prawdziwego 8K (True 8K – przyp. red.). Na każdym południku wyświetlanych jest 8 tysięcy pikseli, co daje zawrotną rozdzielczość 44 milionów pikseli na całej kopule. To gigantyczna ilość danych, a do ich obróbki potrzebne jest odpowiednie oprogramowanie.

Kto jest jego twórcą? Czy wśród producentów takiego specjalistycznego oprogramowania znajdują się też firmy z Polski?

Damian Jabłeka Na całym świecie jest najwyżej czterech liczących się producentów oprogramowania do obsługi projekcji w planetariach. Wszyscy są spoza Polski. My wykorzystujemy system SkyExplorer francuskiej firmy RSA Cosmos wchodzącej w skład grupy kapitałowej Konica Minolta. Dzięki niemu możemy wyświetlać całą sferę niebieską, a także pełny obraz otaczającego nas kosmosu.

Podczas projekcji nie widać żadnych przejść, żadnych połączeń obrazów wyświetlanych przez poszczególne projektory, całość jest jednolita. Jak to udało się osiągnąć?

Damian Jabłeka Dzieje się tak dlatego, że każdy projektor ma zainstalowaną przed obiektywem specjalną szklaną maskę. Ciemniejsza, brzegowa część maski odpowiada za ukrycie miejsc, w których nakładają się na siebie obrazy z sąsiednich projektorów. Maski zapewniają także równomierną jasność obrazu na całej kopule podczas trwania projekcji.

A w jaki sposób odbywa się zarządzanie pracą projektorów?

Rafał Bączkowicz Wszystkie są ze sobą połączone i obsługiwane poprzez przeznaczoną do tego celu serwerownię. Znajduje się w niej nadrzędny komputer o nazwie Master zarządzający pracą wszystkich projektorów. Uruchamiamy na nim oprogramowanie SkyExplorer, ono z kolei procedurę realizacji projekcji. Sygnał z Mastera wysyłany jest do komputerów obsługujących projektory, przy czym każdy projektor ma swój komputer, który generuje fragment obrazu na sferycznym ekranie. Master dostaje informację o swoim obrazie, jak też informacje o tym, co robi cały system i co się dzieje na poszczególnych komputerach. Projekcja złożona jest zatem z 10 oddzielnych części, które widz na sali odbiera jako jedną całość.

Na czym opiera się synchronizacja pracy projektorów?

Damian Jabłeka Nasze projektory mogą wyświetlać 60 klatek na sekundę. Muszą być więc bardzo dobrze zsynchronizowane czasowo. Na świecie używane są do tego celu różne rozwiązania. Nasz system bazuje na synchronizacji opartej na protokole NTP. Wykorzystanie takiego rozwiązania zapewnia doskonałą synchronizację pomiędzy komputerami, nawet z dokładnością do 10 milisekund. Po uruchomieniu systemu trzeba chwilę poczekać aż komputery zsynchronizują swoje zegary, ale potem wszystko działa już jak jedna, wielka, spójna jednostka obliczeniowa.

Rafał Bączkowicz Trzeba jednak podkreślić, że takie rozwiązanie działa optymalnie w systemach Linuksowych. Wszystkie generatory obrazów posiadają zatem system Linux, a pozostałe są już oparte na systemie Microsoft Windows. Jądra systemów linuksowych zostały dostosowane tak, aby zapewnić jak najbardziej efektywną komunikację z projektorami i oprogramowaniem SkyExplorer.

Damian Jabłeka Kalibracja projektorów odbywa się także przy pomocy aparatu fotograficznego. Chodzi o to, żeby wszystkie miały takie same parametry wyświetlania, żeby podczas pokazu nie były widoczne żadne różnice dla poszczególnych sektorów obsługiwanych przez konkretne projektory. Kalibracja odbywa się w ten sposób, że lustrzanka z obiektywem typu „rybie oko” ustawiana jest na środku sali w ściśle określonym miejscu, na dokładnie określonej wysokości. Robionych jest kilka zdjęć z różnymi obrazami na kopule. Dane z aparatu przez wi-fi przekazywane są do serwera. To pozwala na synchronizację geometrii i jasności obrazu oraz koloru. Taka kalibracja jest robiona standardowo raz w miesiącu.

Jakie działania leżą w gestii operatorów systemu?

Rafał Bączkowicz Operatorzy, którzy zasiadają przy pulpicie sterowniczym na Sali Planetarium, używają oprogramowania SkyExplorer. Zanim jednak to nastąpi, muszą uruchomić cały system z poziomu serwerowni. Jako pierwszy włączany jest oczywiście komputer Master. Następnie wysyła on sygnał uruchomienia (WoL) do wszystkich generatorów obrazu. W tym czasie następuje synchronizacja systemu, a operator przygotowuje multimedia i włącza projektory. Sterowanie pokazami odbywa się z poziomu programu SkyExplorer na dwa sposoby – ręcznie lub przy pomocy wcześniej przygotowanych skryptów. Wszystkie składniki systemu widzimy na jednym kokpicie, a ich status jest pokazywany automatycznie na ekranie w jasny, przejrzysty sposób. Na przykład, gdy zostanie osiągnięta pełna synchronizacja czasowa, w okienku tego zadania pojawia się zielony kolor. Wtedy wiemy, że wszystko jest w porządku i można zaczynać pokaz. System umożliwia także wyświetlanie dowolnych innych treści np. z urządzeń przenośnych po złączu HDMI.