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        球幕影院背后的科學“搬運工” 揭秘北京天文館“沒有同行的團隊”

        來源:新華每日電訊  瀏覽數:  發表日期:
          又到了3月第二個星期日,一年一度的國際天文館日。在蘊含廣義相對論概念的新館大樓映襯下,老館球幕影院巨大的穹頂略顯滄桑。
          球幕影院熱映的“大片”《宇宙大爆炸》,記者在年前幸運地看了首映,直到寒假即將結束時才又“搶”到票,復習當時遺留的各種疑問。
          用導演宋宇瑩的話說,“看不太懂就對了”。天文館,確實是個值得一來再來的地方。
          沒聽錯,天文館就是天象廳
          在北京天文館新館于2004年建成后,網上曾有人詬病“偌大天文館就是個大電影院”,當時朱進館長曾為此解釋。畢竟,作為中國第一家天文館,它被賦予了太多意義與希冀。
          其實,天文館誕生時,就是天象廳。
          20世紀20年代,著名光學儀器生產商卡爾蔡司公司的工程師瓦爾特·鮑爾斯費爾德發明了天文館的投影儀和球幕。1923年10月21日,首個天象節目在慕尼黑的德國博物館公映。
          最開始設置天文館的目的就是虛擬星空,在虛擬星空的基礎上,再講一些故事和知識。畢竟,大多數生活在現代化城市的觀眾,對夜空的本來面貌了解并不多。
          哥本哈根天文臺臺長埃利斯·斯特倫格倫曾在《蔡司天文館》一書中寫道:“它同時是學校、劇場和電影院,它是天穹下的課堂,是以天體為演員的戲劇。”在英文里,天文館一詞是planetarium,和天象廳是一個詞。后來,天文館才以天象廳為核心,發展出展覽、科普等其他活動。
          天象節目數字化,是為了科學可視化
          盡管距離鮑爾斯費爾德的發明已經過去了近一個世紀,現代天文館的運轉方式仍然與最初的設計十分相似。與此同時,隨著投影系統的技術提升和天文學研究的進展,天文館也經歷了顯著變化,光學天象儀被替換成數字天象儀。
          北京天文館的數字工作室就是2004年隨著新館落成而成立的。宋宇瑩介紹,之前的放映內容都是基于光學天象儀,只能模擬以地球為核心看到的星空。天象廳里的斗轉星移,動的是天象儀。原理就像紙杯扎好多眼兒,中間點亮一個燈泡,杯子一轉,星星不就轉了?當然實際的光學部件要復雜得多,得讓對焦、孔洞更精細,能模擬大的、小的、亮的、暗的各種星,還能閃爍……2004年之前天文館的節目都是星空配上幻燈片,雖然也可以拼接成一個全景的影像,但全是靜態的。“我們開始學習所有跟數字展示相關的制作技術,這簡直就是另外一個行當了。不過,放映還是這個(球幕)環境。”
          數字天象儀最初也只能投星空,最大的進步是可以以任何地點為視覺核心投影,可以模擬在星空里穿梭,位置都是基于天文星表的。北京天文館引進的數字天象儀原配的星空只能投實時畫面,而且因為版權問題,不能在此基礎上做節目。所以數字工作室又重新做了一套星空系統,“這是我們所有影片制作的基礎,從2004年開始做,到現在這個問題已經解決了。”數字工作室工作的重心,慢慢轉移到在星空基礎上加入更多科學可視化的內容。
          什么是科學可視化?宋宇瑩解釋:“比如要跟大家講地球的磁場。受太陽磁場影響,地球在空間運行的時候,磁場會變形。變形成什么樣子?如果只是在動畫軟件里‘捏’一個,哄小朋友說這就是地球磁場也行,但它的運動狀態不符合物理規律。畢竟我們不是做動畫片,所以必須要保證在力所能及范圍內,所有產出的視頻,盡量從最大程度上依照科學的邏輯。”《宇宙大爆炸》也秉承了這一理念,“每一個像素都有數據支撐”。
          科學“搬運工”的日常
          經常來天文館的人,面對排片表上已耳熟能詳的節目,總覺得更新太慢。作為目前國內唯一的天象廳數字科普節目創作團隊負責人,宋宇瑩坦言感到壓力,但更多的是興奮,“基本上一部片子周期差不多是兩年,當然這只是制作周期,在制作周期之外,策劃很早就開始了。比如《宇宙大爆炸》,從最開始有這個想法,醞釀了10年。有想法之后就會慢慢積累相關的素材,除了素材以外,還會儲備一些相關知識。需要了解當前中國的宇宙學研究到什么程度,能夠給我們提供怎樣的技術支持。同時關注國際上宇宙學進展,會不會對之前的理論有一些推翻性的觀點,總之得不停充電。”
          “現在天文愛好者越來越多,對科普的要求也越來越高,這個片子較之前的幾部是躍了一個臺階,也圓了我自己一個夢。”宋宇瑩說,“我們做片子,相當于做‘翻譯’,通過球幕、影像、解說、音樂,我們所有的手段,把天文學家那些理論與發現轉化成觀眾能理解的東西。其實就是做了一個搬運工的工作。”
          以這個片子來說,國家天文臺計算宇宙學研究團隊的王杰研究員和景英杰博士,為數字工作室提供了宇宙學模擬AURIGA項目的海量數據以及科學支持。這個AURIGA項目是他們參與的一個宇宙演化相關的研究。這個海量模擬數據龐大到什么程度呢,調完一個參數,想看到具體結果的話,至少要等一兩個小時,后臺的計算機集群才能返回一幀畫面。
          雖然很多天文影像的資源是免費的,比如NASA官網,用了標注一下出處就可以,“但是不希望在中國的天文館里看到的全是國外的素材,這種‘嘴硬’,還是因為我們有這個能力了,中國的天文學研究能夠支持這些事了,我才敢說這個話。”宋宇瑩說。
          從2004年開始至今,這個國內沒有同行的團隊,一路摸索,做了十幾部球幕影片。作為相對“小眾”的球幕影片,有沒有“出圈”可能?宋宇瑩介紹,現在流行VR、AR、全景,其實天象廳從誕生開始就是一個全景沉浸式的體驗,天文館影片可以無縫移植在VR播放設備上。(記者李牧鳴)
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