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ZKM | Institut für Bildmedien

Forschung & Entwicklung

PanoramaTechnologie

Ein Schwerpunkt der Forschungs- und Entwicklungsarbeit des ZKM | Institut für Bildmedien ist der Bereich der immersiven Projektionsenvironments, in dessen Rahmen innovative Hardware und Softwarelösungen für künstlerische Projekte entwickelt werden.

Die jüngste Entwicklung in diesem Bereich ist der so genannte »PanoramaScreen«, eine zylindrische Projektionsumgebung für 360°-Panoramaprojektionen, die in Zusammenarbeit des Instituts für Bildmedien mit dem iCinema Research Centre, Sydney, entstanden ist.
Zur Bespielung dieser Umgebung kommt ein spezielles, am Institut für Bildmedien entwickeltes Softwaresystem zum Einsatz, die »Panorama Display Software« [PDS].

PanoramaScreen  |  Panorama Display Software 

PanoramaScreen

Der PanoramaScreen ist eine zylindrische Projektionsumgebung für 360°-Panoramaprojektionen, die seit 2005 am Institut für Bildmedien in Zusammenarbeit mit dem iCinema Research Centre, Sydney, entwickelt wird.
Der Screen kann konfigurierbar über 4 oder 6 Projektoren mit vollpanoramischen Filmen, mit 3D-Animationen oder Videomaterial bespielt werden. Zur Aufnahme von 360°- Bewegtbildmaterial wurde am Institut eigens eine hoch auflösende 360°-PanoramaCamera entwickelt.
In einer weiteren Variante kann der Screen  für stereoskopische Virtual-Reality-Applikationen genutzt werden. Er verfügt über ein 8-Kanal-Audiosystem zur Echtzeitverteilung von Klängen und bietet mit einer am Institut für Bildmedien entwickelten Panorama Display Software-Lösungen für interaktive Echtzeitanwendungen, die im Rahmen internationaler künstlerischer und wissenschaftlicher Projekte und Kooperationen kontinuierlich weiter entwickelt wird.

Die erste Version des PanoramaScreens [PSI] misst 3,50 m in der Höhe und hat einen Durchmesser von 10 m. Die aktuelle höher auflösende Version des Environments [PSII] misst 8 m im Durchmesser und 2,80 m in der Höhe.

Technische Daten

-    PSI: H: 3,50 m, Ø 10 m / PSII: H: 2,80 m, Ø 8 m
-    4-6 Projektoren [Auflösung: 8.192 x 928 Pixel]
-    Panorama Display Software
     [eigens entwickelte Abspielsoftware für panoramische Movies]
-    8-Kanal-Soundsystem
-    Vollpanoramisches Bewegtbildmaterial [Video, 3D-Animationen], stereoskopische VR-
-    Anwendungen
-    Interaktive Echtzeit-Anwendungen

PanoramaScreen I: Technische Daten:

Durchmesser:   10,00 m
Umfang:   31,41 m
Höhe:   3,50 m
Bildseitenverhältnis:   8,97:1

4-Projektor-Konfiguration:
4 x Sanyo PLC XF60, 6500 ANSI Lumen
1.024 x 768 Pixel

Effektive Bildgröße

Breite:   3.840 Pixel
Höhe:   432 Pixel

PanoramaScreen II: Technische Daten:

Durchmesser:   8,00 m
Umfang:   25,13 m
Höhe:   2,80 m
Bildseitenverhältnis:   8,97:1

6-Projektor-Konfiguration:
6 x projectiondesign F20 SX+, 3000 ANSI Lumen, 1.400 x 1.050 Pixel
6 x Schneider Kreuznach Cine-Digitar-Converter, 0,72
1.400 x 1.050 Pixel

Effektive Bildgröße

Breite:   8.192 Pixel
Höhe:   928 Pixel

PanoramaScreen III [PanoramaLabor]: Technische Daten:

Durchmesser:   6,00 m
Höhe:   2,16 m
Bildseitenverhältnis:   8,97:1

6-Projektor-Konfiguration:
6 x Projection Design F32-WUXGA mit je 5.000 ANSI Lumen
1.920 x 1.200 Pixel

Effektive Bildgröße

Breite:   10.048 Pixel
Höhe:   1.120 Pixel

Credits:
Konzeption und Realisierung: Bernd Lintermann
Mitarbeit: Jan Gerigk, Torsten Ziegler, Manfred Hauffen, Arne Grässer
Produktion: ZKM | Institut für Bildmedien

Der PanoramaScreen basiert auf Jeffrey Shaws interaktivem Kinosystem und ist eine Gemeinschaftsentwicklung des ZKM | Institut für Bildmedien, Karlsruhe [D] und des UNSW iCinema Research Centre, Sydney [AUS]. Herstellung: Huib Nelissen Decor en Constructiewerken, Haarlem (NL)

Die Entwicklung der PanoramaTechnologie wurde gefördert durch das Förderprogramm Informationstechnik des Landes Baden-Württemberg [BW-FIT] im Rahmen des Forschungsverbundes »Information at your fingertips - Interaktive Visualisierung für Gigapixel Displays« [2006-2009].

projectiondesign unterstützt das ZKM_PanoramaLabor mit seinen F32-WUGXA-Projektoren.

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Panorama Display Software

Seit 2005 wird am ZKM | Institut für Bildmedien ein spezielles Softwaresystem zur Bespielung unterschiedlichster Displaysysteme entwickelt, die so genannte »Panorama Display Software« [PDS].
Das Softwaresystem erlaubt die hochauflösende Videoprojektion auf beliebig geformte Oberflächen und die Manipulation der projizierten Bildinhalte in Echtzeit.

Die hochauflösenden Bildinhalte werden von der Software über mehrere Grafikkarten an mehrere Projektoren verteilt. Die Bildausschnitte werden dabei so verzerrt und überlappend dargestellt, dass sich das Ergebnis für den Betrachter zu einem homogenen Gesamtbild zusammenfügt. Für den PanoramaScreen verwendet PDS eine panoramische Verzerrung, wobei die linken und rechten Bildbereiche der Projektoren fließend ineinander übergehen.

Die Software nutzt zur grafischen Darstellung OpenGL, eine Programmierschnittstelle, die dem Softwareentwickler Zugriff auf alle Funktionen moderner Grafikkarten gibt. Die geometrische Verzerrung zur Anpassung des Bildes an die gekrümmte Leinwand und die Kantenüberlagerung werden in Software berechnet und können an verschiedene Projektionsumgebungen und Bildinhalte angepasst werden.

Die Plugin-Architektur der Software erlaubt das Hinzufügen von Softwarekomponenten für spezielle Anwendungen. Beispielsweise können über OpenGL Shader berechnete Bildeffekte, wie etwa Farbmanipulation, die Verwischung von Bewegungen [Motion Blur] oder Pixelverzerrungen, über Plugins realisiert werden. Externe Anwendungen können die Software via TCP/IP und das im Audiobereich verbreitete OSC Protokoll steuern.

Die Anwendung läuft auf einem einzigen Computer und gibt die gesamte Bildinformation eines jeden Frames an alle Grafikkarten des Systems weiter, was die Verteilung jedes beliebigen Teils des Bildes auf jede beliebige Stelle des Screens ermöglicht.

Aktuell kann Videomaterial bis zu einer Größe von 16.384 x 1.024 in 25 Bildern/Sekunde verarbeitet werden.

Technische Daten:

Betriebssystem:
Linux

Aktuell verwendete Hardware:
SLI fähiges Mainboard mit 3 PCIe Steckplätzen
3 x NVidia GeForce 8800 GTX Grafikkarten
4 x WD Raptor Festplatten im RAID-0

Credits:
Konzept und Entwicklung: Bernd Lintermann
Mitarbeit: Joachim Tesch, Nikolaus Völzow
Produktion: ZKM | Institut für Bildmedien

Die Entwicklung der PanoramaTechnologie wurde gefördert durch das Förderprogramm Informationstechnik des Landes Baden-Württemberg (BW-FIT) im Rahmen des Forschungsverbundes »Information at your fingertips - Interaktive Visualisierung für Gigapixel Displays« [2006-2009].

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Projekte:
Die PanoramaTechnologie fand Anwendung bei u.a. den folgenden Projekten:

· Bernd Lintermann, Torsten Belschner, Mahsa Jenabi, Werner A. König: »CloudBrowsing« [2008-09]
· Matthias Fritsch: »Parallaxe« [2008]
· Christian Ziegler: »rickshaw bangalore« [2006-08]
· Robert Darroll, Sean Reed: »Orakel« [2005-07]
· Bernd Lintermann, Joachim Böttger, Torsten Belschner: »Globorama« [2005-07]
· The Wooster Group: »THERE IS STILL TIME . . BROTHER« [2007]
· Jean Michel Bruyère: »CaMg[Co3]2« [2007]
· Bernd Lintermann, Torsten Belschner: »Sono reMorphed« [2007]

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