Projektionssystem für CAVE: Sicht über die Grenzen der Wände hinaus

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Integrationsspezialist MPM wählt Lösungen von Digital Projection für eine ungewöhnliche CAVE in einem führenden französischen Forschungszentrum.

• MPM wählt Lösungen von Digital Projection für eine ungewöhnliche CAVE in führendem französischen Forschungszentrum.

• Das Gerät -- bekannt als SIRCE -- ermöglicht es den Benutzern mit einer Kombination fortschrittlicher Technologien, über die Grenzen der CAVE-Wände hinaus zu sehen.

Der Integrationsspezialist MPM Equipement hat sich für den E-Vision Laser 10K von Digital Projection für eine temporäre CAVE-Installation in einem der Labore von CEA Tech entschieden - dem Technologie-Forschungsarm der CEA (Frankreichs Kommission für Atomenergie und alternative Energien).

Das 3'300 m² große Labor der CEA in Grenoble -- bekannt als Y.SPOT -- ist ein offenes Innovationszentrum, das in erster Linie zur Entwicklung eines breiten Portfolios an Technologien für IKT, Energie und Gesundheitswesen sowie zur Verbreitung neuer Technologien für die Industrie genutzt wird und somit eine Brücke zwischen Forschung und Wirtschaft schlägt. Durch seine Arbeit bei Y.SPOT ist CEA Tech auch in der Lage, Unternehmen Zugang zu Schlüsseltechnologien zu verschaffen, ebenso wie zu solchen, die von anderen CEA-Abteilungen entwickelt wurden.

Ähnlich wie CEA Tech ist auch MPM Equipement daran gewöhnt, in einer Vielzahl von Bereichen zu arbeiten. Das Unternehmen begann mit Theater-, Konzertsaal- und Museumsinstallationen und wechselte dann zu Konferenzsälen, Tagungsräumen und MICE-Sportstätten.

Viel mehr als nur eine CAVE

"Wir helfen unseren Kunden auch bei der Digitalisierung ihres Angebots mit neuen Kommunikationsmitteln durch BYOD (bring your own device) oder Automatisierung", sagt Nicolas Jeanselle, Projektleiter bei MPM Equipement. "Wir sind stolz darauf, ein Spezialist für alles Audiovisuelle zu sein und arbeiten daran, dass alles miteinander funktioniert und kommuniziert. CAVEs sind nicht gerade unsere Spezialität, aber dieses Projekt ist viel mehr als nur ein CAVE."

Die Installation -- bekannt als SIRCE (Smart Immersive Room for Circular-vision Experiment) -- wurde von dem Ingenieur und Szenographen Frédéric Ravatin von Creatime in Form von drei Pyramidenstümpfen mit einer Grundfläche von 5 m² (variabel +/- 10% je nach Prototypen und Konfiguration des Raums) entworfen. Im Inneren dienen der Boden und drei der Seitenflächen als 3D-Reliefbildschirme, mit denen Umgebungen und Objekte nachgebildet und sogar Videokonferenzen in 3D abgehalten werden können.

Obwohl die CAVE bis zu 25 Personen beherbergen kann, wird er normalerweise von fünf bis zehn Personen genutzt. Alle Besucher sind eingeladen, eine aktive Xpand-3D-Brille zu tragen, um das Gefühl des totalen Eintauchens zu erleben, wenn stereoskopische Inhalte auf die vier synchronen und ausgerichteten Bildschirme projiziert werden.

Da die Gesichter von SIRCE in einem Winkel von 26° nach innen geneigt sind, können bei der Stereoskopie erhebliche perspektivische Verzerrungen hervorgerufen werden. So erscheint die virtuelle Umgebung viel größer, als sie tatsächlich ist. Der Benutzer hat das Gefühl, über die Grenzen der CAVE hinauszublicken und eine größere Welt zu sehen, deren Dimensionen und Raum noch "normal" erscheinen (ein Phänomen, das als "Orthostereoskopie" bekannt ist).

Wahrnehmung projizieren

"Der Szenograf des Projekts gewann die Ausschreibung für die Renovierung des Y.Spot des CEA, in dem der CAVE installiert ist", so Jeanselle. "Die Idee war, eine virtuelle Umgebung zu schaffen, in der beliebige Medien und Inhalte auf immersive Art und Weise gezeigt werden können." MPM hat bereits in der Vergangenheit an einer Reihe von Projekten mit Frédéric Ravatin gearbeitet, darunter Europas größtes Süßwasser-Aquarium-Vivarium-Museum, Aquatis, in der Schweiz.

Nach einer ausgiebigen Testphase kam MPM zu dem Schluss, dass die einzige Methode, mit der die durch die geneigten Bildschirme verursachten Deformationen kompensiert werden konnten, darin bestand, den Weg des Lichts vom betrachteten Objekt zu den Augen des Betrachters nachzubilden, indem auf den Bildschirmen pixelgenau simuliert wurde, wo der Lichtstrahl verlaufen müsste, wenn sich der Betrachter wirklich in dieser virtuellen Umgebung befände.

Wie Jeanselle es prägnant formulierte, "projizieren wir in der Tat die Wahrnehmung der Menschen."

Für jeden Bildschirm platzierte das Team zwei virtuelle Kameras ungefähr dort, wo sich die Augen des Betrachters befinden würden (in diesem Fall etwa 1,6 m vom Boden entfernt); eine für das linke Auge, in rot gezeichnet, und eine für das rechte Auge, in blau gezeichnet. Für jede der vier Projektionsflächen (links, vorne, rechts und Boden) wurden zwei Kameras benötigt, insgesamt also acht, die in vier "Rigs" zu je zwei Kameras gruppiert wurden. Die linke und rechte Kamera jedes Rigs waren 6,5 cm voneinander entfernt (der durchschnittliche Abstand zwischen den menschlichen Augen) und perfekt parallel, ohne Konvergenz.

"Diese Informationen werden aufgezeichnet und ermöglichen es uns, ein synthetisches Modell von SIRCE im richtigen Maßstab zu erstellen, da die Abmessungen und Winkel mit einem Lasermessgerät aufgezeichnet werden", so Jeanselle. "Wir verwenden dann dieselben Kameras, als wären sie Projektoren, um die Innenflächen des CAVE zu texturieren." 

Sobald die Informationen aufgezeichnet sind, müssen sie in Echtzeit -- mit dem TouchDesigner von Derivative -- an fünf digitale Projection E-Vision Laser 10K zur Projektion auf SIRCE gesendet werden.

"Wir brauchten ein wartungsarmes Gerät, das 10'000 Lumen liefern kann, mit einer sehr kurz abstrahlenden Linse, die sich auf einer Achse mit dem Zentrum des CAVE befinden kann", so Jeanselle. "Laser war auch aus Umweltgesichtspunkten obligatorisch, ebenso wie die Gewährleistung einer geringen Geräusch- und Wärmeentwicklung in dem relativ kleinen Zelt. Digital Projection-Projektoren erfüllten all diese Kriterien und noch mehr, und das zu einem für ihre Leistung und Qualität sehr günstigen Preis. Außerdem hatten wir damit einen Partner, der uns während der gesamten Konzeptphase und darüber hinaus begleiten konnte."

Die richtigen Projektoren für die CAVE

Für diese Anwendung mussten zwei 120-Hz-Videoströme in den Projektor eingespeist werden (ein Anschlussmodus, der als Dual Pipe bezeichnet wird), damit jedes Gerät sehr schnell und frequenzgenau zwischen zwei Videoquellen - in diesem Fall dem linken und rechten Auge - wechseln kann. Dieses Problem - in Verbindung mit der Tatsache, dass die Projektoren viele verschiedene Arten von 3D verarbeiten können mussten -- führte zu einer komplexen Kalibrierungsphase für das Team.

"Es war ein langer Prozess, aber die Qualität der industriellen Kalibrierung, die durchgeführt wurde, bevor wir die Projektoren erhielten, war sehr beeindruckend", so Jeanselle. "Es gab keine Diskrepanz zwischen den einzelnen Geräten, auch wenn sie nicht aus der exakt gleichen Charge stammten."

Er fügte hinzu: "Digital Projection war während des gesamten Prozesses absolut fantastisch. Sie haben uns die Projektoren wochenlang geliehen, damit wir sie mit allen anderen Geräten und Inhalten testen konnten. Stephane Bourdon - Digital Projection's Vertriebsleiter für Frankreich - und sein Team waren immer erreichbar; es gab keine Probleme, sie hielten sich an die vereinbarten Termine, und es wurde ein kolossaler Aufwand im Vorfeld des Verkaufs betrieben. Ohne sie hätten wir den Auftrag einfach nicht bewältigen können."

Obwohl der letzte Schliff der Installation aufgrund der anhaltenden Unterbrechungen durch Covid-19 auf Eis gelegt werden musste, konnte Jeanselle bestätigen, dass der Kunde mit dem Projekt bisher sehr zufrieden war.

"Wenn ein Zuschauer genau in der Position der Kameras steht, ist die Illusion perfekt, sogar in Stereoskopie", sagte er. "Die Erfahrung, die wir in der Prototyp-Phase gesammelt haben - in Kombination mit der erstklassigen Hard- und Software -- hat es uns ermöglicht, die höchste Qualität der Immersion zu erhalten. Selbst mit einem halben Dutzend gleichzeitiger Zuschauer bleibt der Effekt unglaublich eindrucksvoll."

Das letzte Wort hatte Tiana Delhome, Hospitality Manager von CEA Y.SPOT: "Wir wurden von MPM bei diesem sehr komplexen und innovativen Projekt gut geführt", sagte sie. "MPM hat bei vielen Gelegenheiten große Verfügbarkeit und Flexibilität gezeigt, sowie jeden Termin eingehalten und das Projekt von Anfang bis Ende gemanagt. Wir sind sehr zufrieden mit dem fertigen Gerät und freuen uns darauf, in den kommenden Jahren davon zu profitieren."

Bild mit freundlicher Genehmigung von ©CEA- CREATIME. www.creatime.fr & www.mpmequipement.fr

Weitere Informationen: https://www.digitalprojection.com/emea/

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