Sluneční soustava 2015

Sluneční soustava 2015 je krátký dokumentární film pro digitální planetária. Pojednává o našem planetárním systému: o Slunci, planetách a malých tělesech, o jejich vzniku i zániku. Je určen žákům základních nebo středních škol; někdy jej promítáme při programech pro veřejnost. Existuje v české a anglické jazykové verzi, jeho stopáž činí 25 minut.

Ukázky | Stažení | O filmu česky English

Ukázky

Jako ukázky jsme připravili statické kruhové obrazy v plném rozlišení, které se v planetárium promítají na celou polokouli (180°). Objekty se zde mohou jevit zkreslené, ale pokud divák sedí v našem planetáriu uprostřed hlediště, geometrie výsledného obrazu je perfektní, bez zkreslení. Vzhledem k tomu, že taková projekce zajišťuje i periferní vidění a navíc je kopule skloněna pod úhlem 17°, mívá divák pocit, že se vznáší ve volném prostoru.

Zobrazení trajektorií planet sluneční soustavy, na kterém je možné porovnání vzdáleností a velikostí těles. Pro názornost bylo nutné děje ve filmu zrychlit. Orientace elips i rotačních os vůči souhvězdím odpovídá skutečnosti. Hvězdy jsou viditelné jen v plném rozlišení, neboť jsou (téměř) bodové. Porovnání planetek a malých měsíců (malá tělesa vlevo jsou (4) Vesta, Amalthea a Mimas) s velkými měsíci (Io, Europou, Měsícem a Titanem).
Terestrické planety Merkur, Venuše, Země a Mars. V případě Venuše je znázorněna rotace vnějších vrstev atmosféry (jednou za 4 dny v retrográdním směru), pevný povrch se otáčí jednou za 243 dní. Slunce obsahuje 99,9 % hmoty celé sluneční soustavy, má průměr desetkrát větší než největší planeta Jupiter. Země již skoro není viditelná.
Pohled na odvrácenou stranu Měsíce. Ve srovnání s přivrácenou stranou je na ní mnohem méně moří. Nejvýznamnější je Mare Orientale, obklopené vícenásobnou soustavou prstenců. Detail marťanského Vallis Marineris. Vznik obrovských údolí a hor na Marsu je zřejmě umožněn jeho menší gravitací.
Těsný průlet okolo planetky (243) Ida. Planetka má nepravidelný (i nekonvexní) tvar, největší rozměr činí 60 km. Měsíc Io obíhající kolem Jupiteru. Vzdálenost k Io je 3 200 km, k Jupiteru 420 000 km.
Saturnův prstenec pozorovaný z jeho oběžné dráhy. Jednotlivé částice prstenců mají typické rozměry od 1 mm do 10 m, takže je nemůžeme přímo pozorovat. Obraz planety Uran s vyznačenou rotační osou. Úhel mezi osou a směrem k severnímu pólu ekliptiky činí 97,9 °.
Pohled na Slunce ze vzdálenosti 33 světelných roků. Popsané jsou i hvězdy sousedící se Sluncem, ale některé září tak slabě, že nejsou vidět pouhým okem (např. Proxima Kentaura). Naše Galaxie je spirálního typu s poměrně malým jádrem a příčkou. Slunce se nachází ve vnější části jednoho ze čtyř spirálních ramen, asi 8,5 kpc od centra.
Protoplanetární disk, prostředí v němž se před 4,56 miliardami roků z prachu a plynu tvořila tělesa sluneční soustavy. Rovina disku je kolmá ke směru celkového momentu hybnosti soustavy. Slunce ve fázi červeného obra. Hvězda bude mít stokrát větší průměr než v současnosti, asi dvakrát nižší teplotu na povrchu a její nitro bude z větší části konvektivní (tzn. že energie bude z jádra odváděna hlavně prouděním).
Výtvarná představa malé extrasolární planety zemského typu, obíhající okolo vzdálené hvězdy. Současné observační techniky zatím nedovolují pozorovat takto malé planety, neřkuli podrobnosti. Závěrečné titulky s citacemi zdrojů.

Stažení

Film je připraven ve formátu Full-dome 4K (tzn. rozlišení 4096 × 4096 pixelů) se snímkovou frekvencí 30 fps, což je nynější standard pro digitální planetária. Ke stažení je k dispozici archiv ZIP s jednotlivými obrazy (dome masters), které se posléze musejí konvertovat pro daný projekční systém. My používáme systém od firmy Carl Zeiss Jena, s pěticí projektorů Velvet - mající každý 2560 × 1600 pixelů, nativní kontrast 1 : 2,5 miliónu a speciální objektivy pro projekci na sférickou plochu. Předem upozorňujeme, že jde o opravdu velký soubor, který je umístěn na WWW serveru Astronomického ústavu MFF UK:

Také nabízíme českou a anglickou zvukovou stopu ve formátu Dolby Digital 5.1, psané scénáře v češtině, angličtině, němčině a polštině a nakonec kompletní zdrojové kódy pro vážnější práci:

Jako určitý náhled lze použít též starší verzi filmu, Sluneční soustavu 2003, která byla určena pro promítání v kinosále na rovinnou projekční plochu. Existovaly i verze s omezeným rozlišením, pro DVD přehrávače nebo Youtube.

O filmu

Celý film byl naprogramován v jazyce Povray, respektive SDL. Jedná se vlastně o textový popis scény, a to včetně pohybů objektů. Samozřejmě přitom využíváme textury těles (válcové mapy a bump mapy), případně modely tvaru, jsou-li k dispozici. Kamera, kterou je scéna snímána, je typu rybí oko (fish-eye), čili má zorný úhel 180°.

Renderování jednotlivých 46080 obrazů bylo provedeno programem Povray, který využívá metodu sledování paprsku (raytracing). Přitom byl aktivován antialiasing, takže lokálně se obraz vytvářel s rozlišením vyšším než 4K. Teoreticky by bylo snadné ze stejných podkladů generovat film i pro rozlišení 8K nebo frekvenci 60 fps, pokud by někdo měl takový projekční systém. Renderování proběhlo na výpočetním clusteru Astronomického ústavu MFF UK a trvalo několik dní.

Co se týká těles sluneční soustavy, vždy jsme se snažili o správná (tzn. jednotná) měřítka velikostí a vzdáleností, včetně příslušných efemerid. Mapy hvězdné oblohy do 12. magnitudy jsou generovány z katalogu Tycho přes Postscript, aby vypadaly co nejlépe na projekčním systému Velvet, po úplné adaptaci oka na tmu.

Hudba Bedřicha Smetany a Antonína Dvořáka pochází ze souborů MIDI. Pro konverzi do formátu WAV jsme použili program Timidity a Eawpatches. Pak jsme pomocí programu Sox aplikovali postupy obdobné jako v Dolby Pro Logic II, abychom získali šestikanálovou zvukovou stopu. Mixování hudby a mluveného slova bylo provedeno v programu Blender. Hudba je přitom v kanálech L, R, LFE, SL a SR, mluvené slovo v C, což zní na našem zvukovém systému (Asus Xonar, Denon, Yamaha, Crown, JBL) krásně.

Nakonec je třeba přiznat minimálně dva nedostatky, kterých jsme si vědomi: (i) Raytracing je do jisté míry "umění kompromisu"; scéna musí být především dostatečně jednoduchá, abychom ji zvládli naprogramovat. V principu ani nelze (vždy) dosáhnout takového obrazu, jaký bychom viděli očima. Výjimečně se mohou v obrazech vyskytovat drobné artefakty způsobené např. zaokrouhlovacími chybami (i ve dvojité přesnosti). (ii) Nahrávky mluveného slova jsou poněkud starší (z roku 2003) a byly bohužel pořízeny bez pop filtru, což je na několika místech při vyslovování souhlásek znát. Ukálo se také, že poměr signál/šum není nikdy dost vysoký, takže jsme v programu Audacity zkusili aplikovat postupy pro potlačení šumu.

Text stránek je vydán s licencí Creative Commons Attribution-ShareAlike.
Stránky jsou archivovány Národní knihovnou ČR.