Science On a Sphere® (SOS) FAQ

Quelle:  http://sos.noaa.gov/docs/faq.html

1. Was ist Science On a Sphere (SOS)?

Science On a Sphere ist ein großes Visualisationssystem, das Computer- und Videoprojektoren nutzt, um animierte Daten auf der Außenseite einer Kugel darzustellen. In anderen Worten, SOS ist ein animierter Globus, der dynamische, animierte Bilder der Atmosphäre, Ozeane und Landmassen eines Planeten zeigen kann. NOAA benutzt SOS in erster Linie als Bildungs- und weitergehendes Werkzeug, um die ökologischen Prozesse der Erde darzustellen.

2. Welche Hardware-Stücke werden für Science On a Sphere benutzt?

Das SOS-System benutzt vier Videoprojektoren, um Bilder auf der Kugel abzubilden. Ein Computer wird benutzt, um Science On a Sphere anzuwenden, mit einem zweiten als „Hot Spare“. Jeder Computer besitzt Quad-Core-Prozessoren und zwei High-End-Grafikkarten, um die SOS-Software unterstützen zu können (originale Systeme benutzen fünf Computer mit einem Hot Spare). Die Videoprojektoren haben bodenständige SXGA-Auflösungen.

Eine Ausstattungssammelliste gibt es hier.

 

3. Welches Betriebssystem benutzt SOS auf den Computersystemen?

Alle SOS-Computer-Systeme laufen mit Ubuntu Linux (originale Systeme benutzen RedHat Linux)

 

4. Wie sehen der typische Bauplan oder das Layout für ein Science On a Sphere-System aus?

Hier ist ein PDF-Diagramm des SOS-Bauplanes und des Layouts.

 

5. Welche Deckenhöhe muss für SOS mindestens gegeben sein?

Als generelle Richtlinie empfehlen wir, dass SOS-Systeme in Räumen mit mindestens 3,65m Raumhöhe installiert werden, um optimales Sehen zu garantieren. Räume mit tieferen Decken bis hinunter zu 3m können angepasst werden, sind aber nicht zu empfehlen.

6. Wie wird Science On a Sphere bei NOAA benutzt?

Science On a Sphere wird als Werkzeug benutzt, um zu helfen, NOAA-Missionen zu beschreiben und die Forschungsergebnisse in einer Art darzustellen, die sowohl intuitiv als auch fesselnd ist. Im NOAA-Labor in Boulder, Colorado, wird SOS als Teil nahezu aller öffentlichen, weiter reichenden Aktivitäten eingesetzt. Schulgruppen auf Exkursion, Absolventen und Bachelorstudenten von lokalen Hochschulen, Forschende und andere Besucher haben alle die Möglichkeit, SOS auf vereinbarten Touren durch die Einrichtung zu sehen. Das typische SOS-Programm dauert 30 Minuten und wird von einem Live-Präsentator gezeigt.

7. Was ist das Science On a Sphere-Daten/Visualisierungs-Format?

SOS benutzt allgemeine Bildformate in einem sehr spezifischen, aber trotzdem simplen Dateiformat und Kartenprojektion. Hier sind die Hauptcharakteristika:

  • Kartenprojektion: Das Bild muss auf eine Equatorial Cylindrical Equidistant-Projektion (ECE, Äquatoriale zylindrische maßstabsgetreue Projektion) eingezeichnet werden. Eine ECE-Projektion bedeutend gemeinhin ein einfaches Längen- und Breitengradraster, bei dem das Bild doppelt so breit ist wie hoch (rechtwinklig). 2048×1024 ist die minimale Größe, 4096×2048 ist viel besser. Einige der Bilder des Erdsystems sind überdurchschnittlich groß, im Bereich von 8196×4096 (und größer!). Hier ist ein Beispielbild zu Illustrationszwecken, heruntergerechnet auf 1024×512, damit es leichter herunterzuladen ist.
  • Bilddateienformat: SOS akzeptiert die meistgenutzten Formate: GIF, JPEG, TIFF etc. Wir bevorzugen JPEG.
  • Filmformat: Die Bildfolgen können in einer MPEG-4-Animation enthalten sein.
  • Die Pixel in jedem Bild sollten das gesamte Bild aufnehmen, keine Grenzen, kein Extraraum um die Ecken. Die Daten sollten das Bild komplett füllen.
  • Beschriftungen sind in Ordnung, aber der Text wird verzerrt und verdreht, wenn er auf die Kugel gerendert wird. Eine Alternative ist, die Schriftinformationen in eine externe Textdatei zu packen oder sie in den Dateinamen einzufügen.
  • Die Bilddateinamen, für eine Bildersequenz, sollten in aufsteigender Form von alt bis neu sortiert werden. Für eine Sequenz betten wir normalerweise eine Framenummer in den Dateinamen ein, mit einer zufriedenstellenden Anzahl an Führungsnullen wenn nötig, um korrekt zu sortieren (zB file00001.jpg, file00002.jpg, etc.)

Wenn Bilder erst einmal, diesen Richtlinien folgend, erstellt werden, können sie auf das SOS-System transferiert und von ihm dargestellt werden.

8. Wie interagiert Science On a Sphere mit den Daten?

Es gibt zwei grundlegende Operationsmodi für SOS:

  • Ein einzelnes Bild kann auf der Kugel gezeigt und animiert werden, wie in der Planetenrotation. Ein Beispiel hierfür ist ein globales Bild der Topographie und Bathymetrie der Erde. Dies ist ein Beispiel für ein statisches Bild, das verändert und in Realzeit rotiert werden kann, sowohl vom Interface für den User als auch mit der Fernbedienung.
  • Eine Bildersequenz, die mit der Zeit animiert wird. Ein Beispiel hierfür wäre ein Haufen Satellitendaten für den Monat August. Für Daten zeitlicher Abfolge wird jedes Bild vom System vorverarbeitet, bevor es angezeigt wird. Nachdem die Bilder verarbeitet sind, wird SOS sie in einer Sequenz zeigen und wie einen Film über die gesamte Kugeloberfläche abspielen. Bilder können eine beliebige Länge haben, begrenzt in erster Linie vom Disk-Speicherplatz, und können in Frameraten bis zu 30 Frames pro Sekunde angezeigt werden. Überleitungen, Spezialeffekte und andere computergrafische Techniken können zu einer Sequenz durch die Nutzung von Off-the-Shelf-Software wie FinalCut Pro hinzugefügt werden.

9. Kann SOS Filme abspielen?

Ja, SOS kann Filme abspielen, die in einem MPEG4-Format codiert sind (.mp4-File-Erweiterungen). Der individuelle Rahmen des Filmes sollte in der ECE-Projektion sein, wie beschrieben in „What is the data format section of this FAQ“.

Alternativ kann der Inhaltsentwickler ein Werkzeug wie FinalCut Pro benutzen, um den Film  in seine bestehenden Bildframes aufzubrechen. Die Frames können dann von SOS verarbeitet werden, um auf der Kugel abgebildet zu werden. Wir haben Beispiele von NOAA-Filmen, die von der DVD gezogen, mit FinalCut Pro weiterverarbeitet und auf der Kugel abgebildet wurden. Typisch ist es, die Filme in ein „picture in a picture“-(Bild im Bild-) oder PIP-Fenster zu packen, das dann um die Kugel herum dupliziert wird, um ein optimales Sehergebnis zu erreichen.

10. Kann SOS in einem automatischen oder unbeaufsichtigten Operationsmodus laufen?

Ja. Visualisierungen für SOS sind in Playlists organisiert. Die Playlists bestehen aus simplen Textdateien, die benutzt werden, um Visualisierungen zu organisieren. Das System lädt eine Playlist und schleift durch ein paar Klicks durch jedes Item in der Playlist.

 

11. Wie wird SOS kontrolliert?

Science On a Sphere wird über mehrere verschiedene Interfaces kontrolliert:

  • Die primäre Methode ist durch das GUI (graphisches User-Interface). Das GUI wird benutzt, um eine Playlist zu laden und erlaubt es dem Benutzer, durch die Visualisierungen in der Playlist zu klicken. Das GUI hat eine VCR-ähnliche Steuerung, um die Animationen, die auf der Kugel gezeigt werden, verändern zu können. Das GUI ist wirklich nur ein TCL/TK-Skript, das vom Endnutzer individuell angepasst werden kann (vorausgesetzt, der Entnutzer hat die notwendigen Kenntnisse dafür).
  • SOS unterstützt eine Bluetooth-basierte Fernsteuerung (einen Klicker) der mit dem GUI interagiert, um dem Präsentator zu erlauben, durch die Items in der Playlist zu schreiten. Die Fernsteuerung kann die Standard-VCR-Aktionen durchführen, so wie Play, Stop, Fast Forward, Rewind, ec.
  • Der letzte Operationsmodus erlaubt es dem System, über ein „Show Floor Control Protocol“ kontrolliert zu werden. „Show Floor Control“-Systeme werden manchmal in Museen genutzt, um Projektoren zu managen, koordinierte Programme zu gestalten und allgemein, um Ausstellungsstücke zu managen. Das SOS-Show-Floor-Control-Interface wird nur durch ein TCP/IP-Protokoll unterstützt. Ein erfahrener Nutzer des Systems kann das Show Floor Control API nutzen, um sein eigenes Interface zur Kontrolle der Kugel zu gestalten.

12. Welche Visualisierungen sind für Science On a Sphere verfügbar?

Verschiedene, schau auf die Datensets. Schau außerdem hier für zusätzliche Animationsbeispiele.

13. Können Visualisierungen, die für Science On a Sphere gestaltet wurden, auch auf anderen Visualisierungssytemen für Kugeln benutzt werden?

Generell ja. Die ECE (Equatorial Cylindrical Equidistant)-Projektion, die von SOS genutzt wird, wird allgemein auch von anderen Visualisierungssystemen für Kugeln wie Magic Planet oder Omniglobe genutzt. Natürlich ist auch die Umkehrung richtig, Visualisierungen, die für Omniglobe oder Magic Planet gestaltet wurden, werden generell auch auf SOS laufen. Das ECE-Format ist auch dafür bekannt, auf rundungsbasierten Darstellungssystemen (wie SkyScan) zu arbeiten oder wenigstens gut zu überführen.

14. Kann SOS Audiodateien mit einer Visualisierung abspielen?

Ja. Audiodateien können mit jeder Visualisierung in der Playlist verbunden werden. Die Audiodatei muss in einer MP3-, MP4- oder WAV-Datei verschlüsselt sein und auf den SOS-Computern gespeichert werden. Wenn eine Animation auf einer Kugel abgespielt werden soll, wird die verbundene Audiodatei durch das Soundsystem des Kontrollcomputers abgespielt.

15. Wie schwierig und kostenintensiv ist es, SOS-Inhalte zu entwickeln?

Die Kosten für die Inhaltsentwicklung von SOS können wirklich variieren, abhängig davon, was eine Seite produzieren möchte. Die SOS-Inhaltsbibliothek beinhaltet mehr als 250 Datensätze, die bereits fertig sind. Es ist sehr einfach, individuelle Playlists mit den Datensets, die die Geschichte erzählen, die die Seite erzählt haben möchte, anzulegen. Viele SOS-Seiten stellen nicht ihre eigenen Datensets her. Sie generieren ihr eigenes Programm, indem sie Datensets in ihre eigenen Playlists eingruppieren. Eine SOS-Playlist ist wie eine Musik-Playlist in Itunes. Die Seiten können die Datensets ordnen und arrangieren, wie sie möchen. Zusätzlich können Seiten Scripte generieren, die auf die kreierten Playlists abgestimmt sind. Wenn eine Seite ihre eigenen Inhalte entwickeln möchte, dann hängen die Kosten davon ab, was sie genau entwickeln möchte. Ein Vollfilm mit angepassten Datensets, Überleitungen und Spezialeffekten ist in der Herstellung sehr teuer. Nicht zu vergessen ist, dass alle Seiten ihre Inhalte teilen, sodass neue Filme und Datensets regelmäßig zur Bibliothek hinzugefügt werden.

16. Welche Hilfswerkzeuge sind verfügbar, mit denen Science On a Sphere-Visualisierungen erzeugt werden können?

Science On a Sphere benutzt grundlegende Bildformate wie JPEG, PNG und TIFF als hauptsächliche Bildformate. Viele Werkzeuge existieren, mit denen man Bilder verändern kann; Photoshop, FinalCut Pro, ImageMagick, GIMP etc. Auf höherem Niveau werden typischerweise Bildanalyse-Anwendungen wie IDL, AWIPS, McIDAS und andere Werkzeuge benutzt, um Bilder aus wissenschaftlichen Datensets zu kreieren. Als Beispiel haben wir AWIPS (Advanced Weather Information Processing System) benutzt, um Bilder aus numerischen Vorhersage-Modellen zu erzeugen. Ein Grafikdesigner kann eine 3D-Modell-Anwendung wie 3D-Studio benutzen, um fortgeschrittene Visualisierungen für SOS zu erzeugen.

Es ist auch ein Werkzeug für SOS verfügbar, mit dem Playlists erzeugt und gehandhabt werden können. Dieses Werkzeug wird „Playlist-Editor Application“ genannt. Es ist eine GUI-basierte Anwendung, die das Erzeugen von neuen und das Modifizieren von bestehenden Playlists einfach macht. Indem Sie den Editor benutzen, können Sie mehrere Playlists öffnen, mit dem Drag-and-Drop-System Clips zwischen andere Clips setzen, die Clipeinträge neu arrangieren, und all das durch ein einfaches grafisches Interface.

Der Playlist-Editor ist erhältlich für die SOS-Releases 3.x und höher.

17. Welche Lehrmaterialien sind für den Gebrauch mit Science On a Sphere erhältlich?

Es ist etwas Material auf unserer Webseite verfügbar, das heruntergeladen und mit Science On a Sphere benutzt werden kann.  Schau auf die verfügbaren Schulmaterialien.

 

18. Kann ich das SOS-System auf meine Bedürfnisse anpassen?

Ja. Das wird unterstützt. Das grundlegende Rendering-Interface ist urheberrechtlich geschützt und kann nicht modifiziert werden. Jedoch sind die meisten User-Interface-Bedienelemente aus TCL/TK-Scripten zusammengesetzt, die einfach modifiziert und angepasst werden können.

Weiterhin benutzt SOS ein einfaches, textbasiertes „Show Floor Control“-Protokoll, das Interaktionen seitens der User ermöglicht. Verschiedene SOS-Seiten haben das „Show Floor Control“-Protokoll benutzt, um neue, angepasste, User-Interfaces für SOS zu gestalten. Das Protokoll ist über eine simple TCP/IP-Socket-Verbindung zugänglich.

19. Ist SOS ein Open-Source-Projekt?

Nein, derzeit nicht.

20. Wo kann ich SOS-Installationen sehen?

SOS-Installationen

21. Braucht ein SOS-Präsentator Zugang zur SOS-Konsolen-Tastatur und -maus, um zum Betriebsmodus zu wechseln, oder wird das mit der Wii-Steuerung gemacht?

SOS-Visualisierungen (oder Clips) sind in Playlists organisiert. Diese Playlists sind einfache Textdateien, die die Clips in einer bestimmten Sequenz oder Reihenfolge ordnen. Dem System wird durch ein paar Mausklicks oder das automatische Interface mitgeteilt, die Playlist zu laden. Sobald eine Playlist geladen wurde, arbeitet das System in einem von zwei Modi. Im Autorun-Modus werden die Bilder automatisch in einer Sequenz abgespielt. Wenn das System zum Ende der Playlist kommt, wird diese automatisch immer wiederholt. Der zweite Modus ist ein interaktiver, in dem ein Nutzer die Tastatur, Maus oder Wii benutzen kann, um manuell durch jeden Clip zu klicken. Der Operator braucht also Zugang zur Konsole, um die gewünschte Playlist zu laden und das System zu starten (und Verbindung zur Wii herzustellen). Wenn das System außerdem im Autorun-Modus ist, braucht der Operator Zugang zur Konsole, um es aus dem Autorun-Modus herauszunehmen. Wenn das System erst einmal aus dem Autorun-Modus heraus ist, kann die Wii für Präsentationen genutzt werden.

Wo kann ich mehr Informationen zum SOS-User-Zusammenarbeits-Netzwerk finden?

SOS User’s Collaborative Network Webpage

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