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Manual do Simulador Céu Nocturno SkyDome Fundação Navegar - Centro Multimeios de Espinho

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Academic year: 2022

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Manual do Simulador Céu Nocturno SkyDome

Fundação Navegar - Centro Multimeios de Espinho

Ricardo Jorge Gamelas de Sousa

Universidade de Porto

Faculdade de Ciências

Ciência de Computadores

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Resumo

Uma imagem do céu, principalmente nocturna, necessita de incorporar vários elementos. De dia, está-se reduzido à presença do Sol e da Lua. Se o observador se deslocar para regiões remotas, é acrescido ao céu mais elementos, tornando- se totalmente límpido e com mais alguns pormenores do que se o observador se encontrar no espaço. Tal deve-se a factores de perturbação como a poluição e a luz das cidades, o calor que se evapora da Terra durante a noite e a própria atmosfera.

Estrelas, Planetas e a Lua são talvez os astros mais conhecidos e os mais fa- cilmente detectáveis a olho nu. No entanto, na posse de equipamentos como binóculos e/ou telescópios, poderemos ainda ver astros como as galáxias e ne- bulosas.

Em suma, para criar uma ferramenta que tenha como objectivo a representa- ção com maior precisão e qualidade tudo o que vemos no mundo real, tem-se que tratar o comportamento da luz na nossa atmosfera, o brilho das estrelas, a luz de fundo da nossa galáxia, a poeira celestial, tendo em conta os facto- res de perturbação já referidos. Tem-se também que representar informações complementares que são nada mais que pontos de referência, como os pontos cardeais, a grelha horizontal, que é a altitude e azimute, grelha equatorial, que é a ascensão recta e declinação, e também o equador celeste, a linha ecliptica, a linha de precessão, e o produto da imaginação humana, as constelações e as suas fronteiras.

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Conteúdo

1 SkyDome 4

1.1 Inicialização do plug-in . . . 4

2 Ângulo Esférico 6 2.1 O que é o ângulo esférico? . . . 6

2.2 Parâmetro ângulo esférico . . . 6

3 Falso Norte 8 4 Magnitude 9 5 Tempo e Datas 10 5.1 Fuso Horário . . . 10

5.2 Dia, Mês e Ano . . . 10

5.3 Horas, Minutos e Segundos . . . 10

5.4 Data Juliana . . . 10

5.5 Saltos no tempo . . . 11

6 Efeitos 12 6.1 Precessão . . . 12

6.2 Nutação . . . 12

6.3 Aberração . . . 12

6.4 Refracção . . . 12

7 Localização do Observador 13 7.1 Latitude . . . 13

7.2 Longitude . . . 13

8 Grelhas 14 8.1 Grelhas Equatoriais . . . 14

8.2 Grelhas Horizontais . . . 15

8.3 Funcionamento dos parâmetros para as grelhas . . . 16

9 Linhas 17 9.1 Meridiano de lugar . . . 17

9.2 Equador celeste . . . 17

9.3 Eclíptica . . . 18

9.4 Círculo de precessão . . . 18

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CONTEÚDO 3

10 Constelações 19

10.1 Fronteiras de Constelações . . . 19 10.2 Constelações . . . 20

11 Render, Moon factor e Exterior da Doma 21

11.1 Moon Factor . . . 21 11.2 Exterior da Doma . . . 21 11.3 Render . . . 21

Lista de Figuras 23

Lista de Tabelas 24

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Capítulo 1

SkyDome

1.1 Inicialização do plug-in

(a) Master ou tela de composição (b) Painel de controlo de efeitos

Figura 1.1: Imagem de inicialização do SkyDome

O plug-in depois de ser inicializado, apresenta ao utilizador as estrelas, pla- netas, Lua e Sol - ver gura 1.1.

A Lua e Sol são pré-renderizações, o que signica que se o utilizador quiser maior realismo na imagem terá que fazer um render que ir-se-à explicar com mais detalhe na secção 11, página 21.

O plug-in apresenta-se da seguinte forma - ver gura 1.1(b); o parâmetro sphe- rical angle permite denir a abertura da doma, o false north a orientação da doma e a magnitude as estrelas que podem ser visualizadas. Estes parâmetros irão ser explicados com maior pormenor no capítulo 2, 3 e 4 respectivamente.

O parâmetro Time&Date tem o propósito de mudar a data, hora e fuso horário de onde se encontra o observador, que efeitos (de perturbação) a atmosfera pode

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1.1 Inicialização do plug-in 5

conter nessa localização mudando o parâmetro Eects e por último a localização global onde o observador se encontra mudando o parâmetro Observer Location.

O funcionamento destes parâmetros encontram-se explicados com maior detalhe nos capítulos 5, 6 e 7.

Nesta ferramenta, o utilizador também pode visualizar as grelhas equatorias, horizontais, as linhas (meridiano de lugar, ecliptica, entre outras) e as contela- ções e fronteiras de constelações onde o seu funcionamento se encontra explicado nos capítulos 8, 9 e 10.

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Capítulo 2

Ângulo Esférico

2.1 O que é o ângulo esférico?

Figura 2.1: Doma O ângulo esférico é a abertura do ân-

gulo de visão duma doma. Num ân- gulo esférico a 180o, teremos uma pro- jecção preparada para uma doma com a forma de meia esfera - ver gura 2.1, e com um ângulo esférico de 360o tere- mos uma doma com a forma duma es- fera.

Para permitir a compatibilidade deste plug- in com vários tipos de domas o ângulo esfé- rico pode variar entre 180o e 360o, como na secção a seguir se irá referir.

2.2 Parâmetro ângulo esférico

Figura 2.2: Ângulo esférico

Como referido na secção anterior, o ângulo esférico deste plug-in pode variar

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2.2 Parâmetro ângulo esférico 7

entre 180oe 360o de modo a abranger o maior número de planetários existentes em todo o mundo. Para outras projecções, poder-se-á utilizar em conjugação com o SkyDome o plug-in também desenvolvido pela Fundação Navegar - Cen- tro Multimeios, FullDome1.

Comparando a gura 2.2 com a gura 1.1(a) onde a primeira tem uma aber- tura de 270o e a segunda uma abertura de 180o, nota-se a diferença do ângulo esférico.

1consultar http://fulldomeplugin.multimeios.pt/ para mais informação

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Capítulo 3

Falso Norte

Figura 3.1: Falso Norte

A opção Falso Norte traz a funcionalidade de rodarmos sobre o observador.

Imaginando que o objecto em destaque e de que se quer falar numa sessão de planetário se encontra atrás dos espectadores, ao fazer esta rotação proporcio- nará uma melhor observação ao trazer o objecto para a frente do observador.

Se se comparar a gura 3.1 com a gura 1.1(a), e referindo que estas imagens foram geradas à mesma hora, no mesmo local (igual latitude e longitude) onde a única diferença é o parâmetro falso norte, verica-se que existe uma rotação de 90o.

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Capítulo 4

Magnitude

Figura 4.1: Magnitude

A magnitude de uma estrela ou dum astro é a intensidade do brilho desse objecto visto da terra numa escala entre os -26 e 12. Num céu nocturno límpido, i.e., com ausência da luz das cidades, a olho nu pode-se ver os astros que tenham uma magnitude até de 5.5. Para termos de comparação, o Sol tem magnitude de -26 e a Lua de -12, aproximadamente.

Comparando a gura 4.1 com a gura 1.1(a) onde a primeira tem estrelas até uma magnitude de 5 e a segunda com estrelas até uma magnitude de 6, nota-se a diferença vericando um acréscimo de número de estrelas na primeira imagem.

9

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Capítulo 5

Tempo e Datas

5.1 Fuso Horário

Figura 5.1: Parâmetro de Tempo e Datas

O fuso horário ou time zone, permite ao utiliza- dor alterar a data e horas mediante a sua localiza- ção. Por exemplo, se em Portugal forem 15h, em França serão 16h. Este campo torna-se necessário por causa da data juliana.

5.2 Dia, Mês e Ano

Se o utilizador desejar mudar a data, poderá fazê- lo mediante 2 pop-ups para o dia e mês e um slider para o ano.

Não há qualquer tipo de controlo para os anos bi- sextos ou dias inválidos, cando ao cargo do utiliza- dor não escolher o dia 30 de Fevereiro. No entanto, tal não produzindo qualquer mensagem de erro, o cálculo das datas é feita sem qualquer tipo de erro.

O intervalo para os anos é -4.500 até 26.000.

5.3 Horas, Minutos e Segundos

O utilizador também pode mudar as horas, minutos e segundos. Para tal, existem três sliders para esse mesmo efeito.

Sempre que o utilizador mudar um destes campos (horas, minutos e segundos) e também os campos

dia, hora e ano, a data juliana é actualizada correctamente.

5.4 Data Juliana

Se o utilizador preferir introduzir antes a data juliana, poderá fazê-lo através deste campo.

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5.5 Saltos no tempo 11

Da mesma maneira que os parâmetros referidos anterioremente, se a data juli- ana for alterada, os parâmetros dia, mês e ano, e também as horas, minutos e segundos são actualizados correctamente.

5.5 Saltos no tempo

Figura 5.2: Parâmetro de Saltos no tempo

Os saltos no tempo permitem ao utilizador fazer um video ou um conjunto de imagens onde se pode saltar no tempo em intervalos de um segundo, um minuto, uma hora, um dia e um dia sideral.

Para tal o utilizador terá que usar a timeline e criar um keyframe numa zona da timeline. Depois, terá que alterar o time step que é nada mais o número de saltos que o intervalo selecionado terá que fazer.

Figura 5.3: Parâmetro de Saltos no tempo na timeline

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Capítulo 6

Efeitos

6.1 Precessão

Figura 6.1: Parâmetro para os efeitos

A precessão é um movimento lento circular do eixo da Terra à volta do polo eclíptico, causado princi- palmente pela força gravitacional do Sol, Lua e de outros planetas.

Se utilizador desactivasse a precessão iria vericar uma nova localização das estrelas e planetas se tal efeito não existisse.

6.2 Nutação

A nutação é um movimento muito ténue e irregular no eixo de rotação do objecto. Da mesma maneira que a precessão, o utilizador pode activar e desac- tivar a opção para a nutação e vericar uma nova posição das astros.

6.3 Aberração

A aberração é fenómeno astronómico que produz um aparente movimento dos objectos celestes.

Do mesmo modo que os anteriores, o utilizador pode activar e desactivar este efeito.

6.4 Refracção

Ao passo que os efeitos como a precessão, nutação e aberração são efeitos muito ténues e só vericados

com o avançar dum grande intervalo de tempo (milhares de anos), a refracção é um efeito associado à nossa atmosfera.

Este efeito permite controlar a altitude, a temperatura e a pressão do local onde o observador se encontra.

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Capítulo 7

Localização do Observador

7.1 Latitude

Figura 7.1: Parâmetro para a Localização do Ob- servador

A Latitude apresenta-se ao utilizador como um sli- der que varia entre os 90o e -90o, por outras pala- vras, o utilizador pode-se movimentar desde o pólo norte ao pólo sul.

7.2 Longitude

A Longitude apresenta-se ao utilizador como um angle que varia entre os 0o e 360o. A esco- lha dum angle deve ao facto de tornar mais fácil a edição de vídeo fazendo, por exemplo, o observa- dor percorrer várias vezes a Terra em toda a sua Longitude.

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Capítulo 8

Grelhas

8.1 Grelhas Equatoriais

Figura 8.1: Grelha Equatorial

As grelhas equatoriais permitem visualizar a ascensão recta e a declinação, sendo a ascensão recta um termo astronómico para uma de duas coordenadas dum ponto na esfera celeste quando usando o sistema de coordenadas equatori- ais; o equivalente à longitude terreste. Esta mede o ângulo no sentido Este-Oeste ao longo do equador. A declinação, é a outra coordenada, equivalente à latitude terreste, medindo o ângulo a Norte e Sul da esfera Celeste. Assim, pontos a norte do equador celeste têm declinações positivas, enquanto pontos a sul têm declinações negativas.

As opções que se encontram ao dispôr do utilizador são a largura da linha, a côr e o intervalo - ver gura 8.1.

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8.2 Grelhas Horizontais 15

(a) Ascensão Recta com

uma hora de intervalo (b) Ascensão Recta com seis horas de intervalo

(c) Ascensão Recta com seis horas de intervalo com largura de 5 pixeis

(d) Ascensão Recta com uma outra cor

Figura 8.2: Exemplos de várias linhas de Ascensão Recta

O parâmetro intervalo tem como objectivo permitir ao utilizador denir um intervalo (em horas para a ascensão recta ou graus para a declinação) entre as linhas da grelha. Por exemplo, a gura 8.2(a) representa a ascensão recta com intervalo de uma hora e a gura 8.2(b) com a mesma ascensão recta mas com intervalo de seis horas.

Pode-se também comparar a gura 8.2(b) com a gura 8.2(c) onde na primeira tem-se uma ascensão recta com largura da linha de 1 pixel, enquanto a segunda com 5 pixeis.

A última opção nas grelhas que utilizador pode alterar, é a cor da linha - ver gura 8.2(d).

8.2 Grelhas Horizontais

As grelhas horizontais permitem visualizar a altitude e o azimute, sendo a alti- tude o ângulo formado pelo horizonte e pelo raio visual, dirigido a um astro e o azimute o arco do horizonte entre o meridiano do lugar e o círculo vertical que passa por um corpo celeste.

Como a grelha equatorial, o utilizador pode alterar a largura da linha, a côr e o intervalo - ver gura 8.3. Assim, o funcionamento deste paramêtro é análogo ao da grelha equatorial, mudando obviamente, o desenho já que as grelhas são diferentes.

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16 8. Grelhas

Figura 8.3: Grelha Horizontal

8.3 Funcionamento dos parâmetros para as gre- lhas

A gura 8.4 mostra as opções do parâme- tro da Grelha Equatorial para a Ascensão Recta. No entanto, o que ir-se-à referir a seguir aplica-se também à Declinação desta mesma grelha e à Altitude e Azimute da Gre- lha Horizontal.

Depois de se clicar na checkbox indicado pelo número um na gura 8.4, aparece uma vari- ada sequência de opções já referidas nas duas secções anteriores. A opção dois, Right As- cension Line Width, permite alterar a lar- gura em pixeis da linha, sendo o minimo um pixel e o máximo 5 pixeis, ao passo que a op- ção três, Right Ascension Line Color, serve para mudar a cor da linha. Se o utilizador clicar nesta opção aparece uma palete de co- res do Adobe After Eects que permitirá en- tão a escolha da cor.

A última opção, Right Ascension Line Inter- val, permite a alteração do intervalo entre as

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Capítulo 9

Linhas

Figura 9.1: Linhas de Meridiano de lugar, Equador celeste, Eclíptica e o Círculo de precessão

A gura 9.1 representa as várias linhas que o utilizador pode activar no plug- in. O funcionamento dos parâmetros associados a cada uma das linhas encontra- se explicado nas secções seguintes e têm como opções a largura e a côr.

9.1 Meridiano de lugar

O meridiano de lugar é a linha que liga o pólo norte celeste ao pólo sul e pode-se ver na gura 9.1 como a linha de cor bordeaux.

9.2 Equador celeste

O equador celeste é uma linha onde a declinação é zero e a ascensão recta varia entre 0 e 23h, ou seja 0oa 360ono sistema de coordenadas equatoriais e pode-se ver na gura 9.1 como a linha de cor roxa.

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18 9. Linhas

9.3 Eclíptica

A linha eclíptica, é o percurso do sol no céu ao longo de um ano. O seu percurso é de latitude ecliptica de 0o e longitude entre os 0o e os 360o no sistema de coordenadas eclíptica e pode-se ver na gura 9.1 como a linha de cor vermelha.

9.4 Círculo de precessão

O círculo de precessão é o círculo que o pólo norte terreste faz em volta do pólo

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Capítulo 10

Constelações

Figura 10.1: Constelações e Fronteira das Constelações

A gura 10.1 representa as constelações e fronteiras de constelações que o utilizador pode activar no plug-in. O funcionamento dos parâmetros associados às constelações e fronteiras das constelações encontra-se explicado nas secções seguintes. Os parâmetros associados a cada uma delas têm como opções a largura e a côr das linhas.

10.1 Fronteiras de Constelações

As fronteiras das constelações limitam o espaço das constelações mais conhe- cidas. O utilizador que deseje ver ou mostrar este parâmetro deverá activá-lo mediante a checkbox à frente de Boundaries.

Na gura 10.1 as fronteiras das constelações encontram-se representadas por linhas de cor azul marinho.

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20 10. Constelações

(a) Menu de selecção das constelações

(b) Desenho individual de constelações

Figura 10.2: Escolha de constelações

10.2 Constelações

O utilizador quando escolhe para visualizar as constelações, são-lhe desenhadas todas. No entanto, pode escolher ver só algumas - ver gura 10.2(b). O utili- zador tem também à sua opção a escolha individual de 88 constelações - ver gura 10.2(a), das constelações do zodíaco e o desenho de todas ou nenhuma.

A gura 10.2(b) mostra um exemplo da escolha de três constelações onde a

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Capítulo 11

Render, Moon factor e Exterior da Doma

11.1 Moon Factor

O parâmetro moon factor aplica-se quer ao desenho da Lua e Sol na pré- renderização, como na renderização. Este factor, permite aumentar o tama- nho destes dois objectos a m de proporcionar uma melhor visualização em planetários com projectores de baixa resolução.

11.2 Exterior da Doma

Figura 11.1: Outter Color O outter color permite ao utilizador ter a

percepção dos limites da doma. Para tal, existe esta opção onde até é permitido o uti- lizador escolher uma determinada cor para esta zona.

Como a zona preenchida é o exterior da doma, como o próprio nome indica, e se o ângulo esférico da imagem ou video rende- rizada(o) corresponder ao ângulo esférico da doma onde vai ser projectado, esta zona não será obviamente, projectada.

11.3 Render

O parâmetro render servirá para renderizar a cena que se encontra na imagem. Aten-

ção, que esta renderização não é equivalente à render queue do Adobe After Eects1. Por outras palavras, com esta opção o utilizador vai poder visualizar uma imagem renderizada com maior pormenor. Por exemplo, a Lua terá um aspecto mais esférico. A tabela 11.1 são os resultados do render feitos para uma

1consultar o manual do Adobe After Eects para mais informação

21

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22 11. Render, Moon factor e Exterior da Doma

Tamanho da Imagem Tempo (segundos)

250x250 3

512x512 11

1024x1024 44

2048x2048 181

Tabela 11.1: Resultados da renderização da Lua

determinada data onde só se visualiza a Lua no céu nocturno num Intel Pentium IV a 2.66Ghz com 512Mb de Ram.

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Lista de Figuras

1.1 Imagem de inicialização do SkyDome . . . 4

2.1 Doma . . . 6

2.2 Ângulo esférico . . . 6

3.1 Falso Norte . . . 8

4.1 Magnitude . . . 9

5.1 Parâmetro de Tempo e Datas . . . 10

5.2 Parâmetro de Saltos no tempo . . . 11

5.3 Parâmetro de Saltos no tempo na timeline . . . 11

6.1 Parâmetro para os efeitos . . . 12

7.1 Parâmetro para a Localização do Observador . . . 13

8.1 Grelha Equatorial . . . 14

8.2 Exemplos de várias linhas de Ascensão Recta . . . 15

8.3 Grelha Horizontal . . . 16

8.4 Explicação da Grelha Equatorial . . . 16

9.1 Linhas de Meridiano de lugar, Equador celeste, Eclíptica e o Cír- culo de precessão . . . 17

10.1 Constelações e Fronteira das Constelações . . . 19

10.2 Escolha de constelações . . . 20

11.1 Outter Color . . . 21

11.2 Lua renderizada numa resolução 1024x1024 . . . 22

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Lista de Tabelas

11.1 Resultados da renderização da Lua . . . 22

Referências

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