K aždý, kdo zavítal na nějakou mappingovou show typu Signál, se jistě zamýšlel nad tím, jak je možné, že tolik výkonných projektorů synchronně promítá na různá místa, jejich vzájemné prolnutí není patrné a přitom celkové rozlišení zobrazovaných show je mnohokráte větší než HDTV.

Odpověď je prostá: převážná většina projektorových show využívá tzv. odbavovací média servery, které v sobě sdružují jak synchronizaci, tak napojení (blending) a zakřivení (warping) obsahu projekcí. Podívejme se blíže na jeden z nejúspěšnějších systémů Pandoras Box, jenž byl ještě nedávno znám pod značkou Coolux a který čerstvě zakoupila společnost Christie, významný výrobce projekčních systémů a řešení.

Projekční média servery
Obecně lze říci, že média servery jsou jakési inteligentní odbavovací systémy, které dokáží systémově přehrávat vícevrstvý obsah (video, texty, obrázky, částice, sprites) do jednoho nebo více výstupů. S média servery se setkáváme nejen v oblasti multiprojekcí, ale ve zjednodušených verzích i v televizích jako s tzv. playout servery nebo příspěvkovými zařízeními, dále v digitálních kinech, kde přehrávají filmy z DCP balíků nebo v planetáriích, kde ovládají synchronní projekci na hemisférickou projekční plochu. Nejobecnějším způsobem použití média serverů je však zmíněný mapping, kde je požadováno současné spouštění vícevrstvého obsahu (vrstva se chápe ve stejném smyslu jako ve Photoshopu nebo v After Effects) na více synchronizovaných serverech najednou. Servery se ale ve stále větší míře uplatňují i při živých show a performancích typu koncert, artistická vystoupení apod. Nejedná se ale jen o soukromé události neboli eventy pro velké korporace, stále častěji je můžeme spatřit také v divadlech a to jak v tanečních (například představení Antikódy na Nové scéně Národního divadla), tak muzikálových (viz Lucie, větší než malé množství lásky v Hudebním divadle Karlín).

Prakticky se jedná o specializovaný hardware s vlastním úložištěm, které je schopno v reálném čase přehrávat určité typy souborů (například MPEG soubory, sekvence, obrázky, zvuky apod.) a to do jednoho nebo více výstupů, kterými je daný server vybaven. Samotné servery jsou často škálovatelné a lze je vzájemně propojovat a synchronizovat. Pro synchronizaci existují speciální servery, tzv. média manažeři obsahů s centrální časovou osou, které zajišťují jak distribuci obsahu na servery, tak jejich odbavování.

Vedle základní vlastnosti média serverů, tj. přehrávání daného obsahu v požadovaném čase, je součástí řešení též návaznost na nejrůznější ovládací pulty a řídicí systémy. Média servery se tak mohou ovládat nejen vlastním proprietárním rozhraním, ale též přes standardní protokoly jako je ArtNet, DMX, obecný Ethernet neboo sériové rozhraní (RS232). Specialitou celého systému je pak schopnost zařazovat do časové osy též signály pro řízení externích zařízení, opět pomocí specializovaných protokolů. Během projekční show tak média server ovládá i nejrůznější zdvihy, motory, speciální světla apod.

Uvedené vlastnosti obsahuje ve světě hned několik řešení, ale jen některá z nich jsou skutečně používána v průmyslu. Existují speciální, čistě softwarová řešení, která jsou používána k malým show nebo na školách, ale v profesionální oblasti se používá specializovaný hardware se softwarem dohromady. Jen tak lze zajistit potřebnou spolehlivost odbavování, která je pro větší akce nezbytnou nutností.

Coolux, resp. Christie
V oboru mediálních serverů pro projekce nejvíce vyčnívá německá společnost Coolux GmbH, která snese srovnání například s rovněž německou firmou Maxon GmbH. Tyto společnosti začínaly jako sdružení několika nadšenců zapálených pro věc, kteří svou pílí a nadšením postupně vybrousili své produkty tak, že doslova prorazily po celém světě. V případě Coolux Media Systems probíhá evoluce produktů Pandoras Box již dlouho a uživatelé si na nich cení zejména pověstné německé preciznosti. Pokud máte odbavovat show, kterou sledují tisíce nebo dokonce milióny diváků, pak je zkrátka třeba mít takové řešení, na které se lze dokonale spolehnout, protože není prostor na chyby. A právě tento požadavek splňuje řešení Coolux, resp. nyní Christie. Servery je totiž možné použít v redundantním provedení, je snadné řešení škálovat, pokud to situace na místě operativně vyžaduje (nejednou se ukáže, že je třeba kamsi posvítit či zobrazení nějak rozšiřovat, bohužel až po postavení dekorací) aj.

Jednou ze zajímavých vlastností malého, ale dynamického týmu lidí ve společnosti Coolux je skutečnost, že se aktivně zajímá o detaily instalací klientů a při náročných projektech sám asistuje. Spousta vlastností systému byla doplněna právě na základě osobní zkušenosti vývojářů nebo specialistů Cooluxu při reálných instalacích. Příklady využití serverů viz ještě stále funkční web www.coolux.de (Galerie), který bude brzy integrován pod web Christie.

Teprve před několika dny (leden 2015) došlo k akvizici firmy Coolux společností Christie. Jedná se o „sňatek“, který je velmi výhodný pro obě strany. Coolux tak získá celosvětovou síť prodejců a přímou podporu tak výkonné společnosti, jako je Christie. Podle reakcí všech zúčastněných se na fúzi všichni doslova těší. Budoucí vize, že Pandora Box bude postupně integrován do projekčních systémů, je opravdu velmi slibná. Navíc skutečnost, že vývojáři Cooluxu budou mít k dispozici low-level údaje a parametry projektorů, plus budou moci snáze ovládat další komponenty z rodiny Christie produktů, je prostě skvělá novina.
Jak společnost Christie prohlásila, produkty Cooluxu měnit nebude, ale logicky již samotný název společnosti Coolux zanikne a vše se přejmenovává na Christie. Klíčový bude brand Pandoras Box.

Pandoras Box řešení
Řešení Pandoras Box má několik logicky navazujících komponent, které se vyvíjejí více než 12 let. Dokonce v roce 2008 získala tato technologie prestižní ocenění Emmy Technology and Engineering Award a od té doby dále „roste“ k dokonalosti.

Základem řešení Pandoras Box (aktuální verze je 5.7) je Server. Ten je k dispozici jak v obecné multiprojekční verzi se dvěma (Dual) nebo čtyřmi počítačovými výstupy DVI-D (Quad), tak ve specializované edici Broadcast s HD-SDI nebo 3G-SDI výstupy pro TV studia. Podle procesorové výbavy a velikosti disků je pak k dispozici varianta LT (Light, neomezený počet grafických vrstev a osm videovrstev, 0.5 TB úložiště), STD (Standard, neomezený počet grafických a 16 video vrstev, 1 TB úložiště) a PRO (neomezené množství grafických a video vrstev, 2 TB úložiště).

Základní vlastností systému Pandoras Box je přehrávání pohyblivých (a volitelně zakřivených) grafických nebo video vrstev v reálném čase. Pro Dual Server je realtime zajištěno realtime přehrávání pro 4x Full HD videa (tj. až 1x UHD), pro Quad Server je možnost až 8x Full HD videa (tj. až 2x UHD). Broadcast server má 2x HD-SDI vstupy a volitelně 2x HD-SDI nebo 3G-SDI výstup, vše dovybaveno Genlock/Framelock I/O.

Server sám o sobě obsahuje uživatelské rozhraní, které dokáže samostatně sestavit do časové osy příslušné příspěvky a odbavovat je sekvenčně nebo dle požadovaného pořadí. Jednotlivé vrstvy lze perspektivně deformovat, posouvat, animovat, klíčovat a k dispozici je také velké množství geometrických i postprodukčních realtime efektů. Součástí Serveru je též správa obsahu a Warping/Blending výstupů.

Vlastní show je však potřeba odbavovat nejlépe ze vzdáleného počítače, který již nemusí být hyperspecializovaná pracovní stanice, ale postačí i výkonnější notebook. Řídicí komponenta systému se jmenuje Pandoras Box Manager. Jedná se o samostatný software, který umožňuje synchronizaci a vzdálené řízení všech Pandoras Box média serverů v síti. Pomocí Manageru lze do jednotlivých serverů přenášet obsah a plně je ovládat, řídit je vlastní nelineární časovou osou, odbavovat zvuk aj. Synchronizace serverů probíhá se sub-frame přesností. Manager slouží jako základní nástroj „Line Managera“, tj. jeho volitelnou součástí je speciální Jog Shuttle Controller (ovladač časové osy podobný jako v TV průmyslu) a tzv. Fader Board, který umožňuje řídit až osm časových os najednou.

Pandora Box Manager je k dispozici opět ve třech verzích lišících se počtem nezávislých časových os projektu a zvukových výstupů. PRO verze nemá žádná omezení, verze STD má „pouze“ osm časových os a 16 multikanálových ASIO audio stop, LT verze má dvě nezávislé osy a osm multikanálových ASIO audio stop.

Pro ovládání časových os je k dispozici řada doplňků, jako například DMX Link In/Out pro ovládání DMX nebo SMPTE Link a USB Timecode. Výhodou je možnost ovládání Manageru z DMX konzole a ostatními protokoly jako je TCP/IP, RS232/422, ArtNet, MA-Net, SACN, MSC aj.

V praxi se tedy celá show připravuje pomocí jednotné časové osy na Serverech připojených přes Manager. Manager je zapojen v síti, tj. je umístěn volitelně i velmi daleko od Serverů (doslova kam Ethernet dosáhne) a vše je ovládáno na dálku nezávisle na počtu Serverů. Není tak problém synchronně odbavit obsah na mnoha výstupech z jediného notebooku vzdáleného například 100 metrů od show. Přesně to je potřeba při ladění a následném odbavování mappingových i divadelních projekcí. Nejmenší konfigurací bývá jeden Server (se dvěma nebo čtyřmi výstupy) a jeden Manager, který server vzdáleně řídí. Pro velké show ale není výjimkou použití desítek Serverů ovládaných i více Managery (mj. z důvodu redundance).

Pandoras Box přehrávače
Pandoras Box řešení lze přirovnat ke specializovaným realtime 3D After Effects. Odbavování v reálném čase je flexibilní a přitom nijak neubírá na vizuální kvalitě a možnostech projekcí. Pro správnou funkci však vyžaduje nejen skutečně dokonale vyladěný software, ale i spolehlivý hardware.

Pokud finančně nedosáhnete na Server řešení, je k dispozici i odlehčená verze přehrávačů, tzv. Pandoras Box Playerů. Prakticky se jedná o okleštěnou verzi softwarového řešení Serveru, která má jen velmi omezené vlastnosti (umožňuje posouvat obraz, upravovat keystone korekci, synchronizovat playback HDTV výstupu a volitelně provádět Blending a Warping obrazu). Opět existuje verze PRO (čtyři video vrstvy), STD (dvě video vrstvy) a LT (jedna video vrstva). Softwarové přehrávače jsou samo sebou závislé na použitém hardwaru a tak je třeba využívat doporučené konfigurace. I tak není jistota, že systém bude skvěle fungovat, a to právě kvůli nejasné kvalitě cílové HW platformy (musí být s nainstalovaným systémem Windows 7 nebo 8.1 64-bit). Toto řešení je vhodné pro školní projekty nebo low-budget instalace.

Pro případ, že by systém měl fungovat například v jednodušší formě pro muzea nebo galerie, je pak k dispozici specializovaný Pandoras Box Compact Player, což je odladěný dedikovaný hardware s předinstalovaným Playerem a SSD diskem 120 GB, který umí přehrávat až dvě video vrstvy ve Full HD rozlišení.
Zajímavou vlastností varianty Player je, že je možné ovládat ji pomocí Manageru stejně jako Server.

Widget Designer
Revolučním krokem ve vývoji Pandoras Box řešení se stal vývoj tzv. Widget Designeru. Jedná se původně o vývojový nástroj pro snadnou výrobu „tlačítek“ sloužících k ovládání show. Snáze si tak vytvoříte tlačítko Start nebo „budík“ s časovou osou atd. Celou show pak odbavíte pohodlně i za pomoci touchscreenu nebo myši. Tento nástroj je v STD verzi dodáván zdarma k systému a může nahradit Manager (jen spouští daný playback atd.).

Zajímavější je ale verze PRO, jež má speciální tzv. uzly (Nodes), pomocí kterých lze vytvářet programová větvení a navazovat na nejrůznější čidla, resp. jejich vstupy. Lze používat multitouch obrazovky a gesty ovládat polohu dané vrstvy, ale též reagovat na pohyb z kamery, tracking tváří, Kinect gesta a mnohé jiné navazující senzory. Větvení a senzory dělají z Pandoras Box řešení prostředek k vytvoření inteligentní show umožňující interaktivní mapping (ovládání obřími tlačítky - Pinball, zasílání SMS do show, návaznost na on-line služby či obecné UDP příkazy apod.). Novinkou je verze ULT, která nově přidává možnost ovládání show přes tablety typu iPad. Lze tak například zorganizovat skupinovou hru (party game) s mobily či tablety, hlasovat, interaktivně ovládat jednotlivé projekce apod.

Příslušenství a doplňky
Pandoras Box řešení vyniká hned několika vlastnostmi: vedle spolehlivosti a preciznosti celého systému je to nemalé množství speciálních senzorů pro vytváření interaktivních show.

Jako první zmiňme zařízení AirScan, které vytvoří multitouch plochu širokou až 10 metrů a je po částech škálovatelné (toto řešení se uplatňuje například v představení Antikódy na Nové scéně Národního divadla, kde trackuje tanečníky ve středním plánu projekční plochy). Další je Sensor Link, speciální „krabička“ s dvojicí průmyslových vstupů 12 V GPI (enkodér), dvěma analogovými 10 V vstupy, 8x GPI vstupy a TCP/IP výstupem. Nově je návaznost na elektrické vstupy řešena pomocí zařízení NetLink, které v sobě má volitelně 8x optické, analogové a reléové vstupy. Snadno se tak řeší startování časových os na základě čidel, lze jej využívat i jako zabezpečení show přes optické závory apod.

Pomocí Widget Designeru lze ale používat i další senzory jako je Kinect, Leap Motion, Oculus Rift, Phidget, GamePad, Joystick, TUIO Receivers/Transmitters aj.

Mezi velmi populární nástroje dneška patří tracking objektů. Pandora Box řešení nabízí interní řešení ID Tag, které svou velikostí nepřesahuje desetikorunu a obsahuje dvě IR aktivní diody (napájení až na 10 hodin) s identifikací ID 0 až 256. Tyto ID Tagy lze pomocí tracking kamer (frekvence alespoň 100 fps, ideálně však 250 fps) sledovat co do polohy v reálném čase. Pozici trackovaných bodů lze pak snadno použít pro interaktivní show typu mapping ovládaný drony, auty, herci, interaktivní kulisy atd.

V oblasti realtime trackingu spojeného s projekcí jsou ale možnosti Pandoras Boxu ještě širší. Tento rok byla představena show, kde se využívá tancujících robotů ovládaných Serverem a dále návaznost na kamerové jeřáby Technocrane (robotické jeřáby z Plzně), to vše za podpory 3D trackingu jednotlivých částí mechanismů.

Speciální vlastnosti Pandoras Box řešení
Během více než dvanáctiletého vývoje získal Pandoras Box několik významných unikátních vlastností. Zmiňme například možnost realtime 3D deformací výsledné plochy, mapping na jakýkoliv 3D Direct X objekt, interní shader effect systém Aeon FX, pokročilý particle systém FireFly 3D, ASIO audio stopy aj.
Mezi zajímavé vlastnosti patří volitelné vstupní karty pro HD-SDI nebo DVI, kdy tyto vstupy lze dokonce v reálném čase nahrávat (Video Recording). Obecně lze pak celou show přednahrát a „zapéct“ do formy záložního MPEG souboru, aby bylo možné v případě problémů s performancí využít této záložní varianty.
Naprosto fenomenální je systém automatické kalibrace 3D objektu na projekci, tj. snadné zarovnání vlastního 3D objektu na reálný objekt. Tím je možné v extrémně krátkém čase nastavit mapping na věci nebo objekty. Specialitou je i řešení tzv. rekalibrace, kdy lze pomocí světlovodných vláken a NetLink boxu automaticky zkalibrovat libovolnou plošnou projekční plochu, tedy zarovnat ji na požadované místo. Pro přesné zaměření instalací a pláten jsou podporovány i laserové měřiče Lajka.

Pandoras Box nečeká na vývoj standardů a pro UHD rozlišení nově podporuje sekvenci DDS souborů, které umí synchronně a v nejvyšší kvalitě přehrávat i přes více serverů. Pomocí Quad Server řešení není problém synchronní UHD/4K přehrávání na 4K monitorech nebo 4K projektorech.

Závěr
S řešením Pandoras Box se lze v praxi setkat na mnoha místech i v Čechách. Nejčastěji se jedná o specializované mappingové show typu Signál, ale využívá se i při pronájmových akcích rental divizí společností AV MEDIA nebe YVENTECH. Stabilně je systém instalován v Hudebním divadle Karlín, kde je velmi pokročilým způsobem použit například v muzikálu Lucie, větší než malé množství lásky a ve speciálních akcích konaných v tomto divadle (Miss apod.).
Ve světě je Pandoras Box řešení k vidění v mnohých divadlech, na obrovských korporátních akcích a dokonce i v televizích. V neposlední řadě se Pandoras Box používá pro odbavování obsahů kombinujících LED plochy s projekcemi a jinými zobrazovači. Významnou vlastností tohoto řešení je návaznost na nejrůznější senzory typu AirScan, Wii, Kinect, MOCAP apod.

Akvizice výrobce tohoto systému firmou Christie je velmi moudrým krokem a oběma stranám toto spojení jistě prospěje. Christie již zveřejnila své plány s Pandoras Box řešením - půjde o postupnou integraci s obecným hardwarovým řešením Vista a následnou stále těsnější integraci do produktů Christie. Do budoucna se tedy budeme moci těšit na to, že samotné projektory budou schopny provádět přehrávání, synchronizaci a Warping/Blending obsahu. Koncept tzv. inteligentního projektoru, který obsahuje nejen mediální server, ale i kamerový systém pro automatické nastavování obrazu, je tak stále blíže realitě...

Jan Buriánek