Własna panorama w programach SkySafari i Stellarium

[Virus]

Obserwując nocne niebo ze swojego balkonu pomyślałem, że warto byłoby mieć symulację jaki kawałek nieba widać w określonych godzinach w programie SkySafari czy Stellarium. Temat chodził za mną już od wiosny. Poczytałem trochę w necie i okazało się, że nie jest to takie trudne. Aby zrobić sobie swoją własną panoramę do programu potrzebujemy zdjęcie sferyczne 360^o x 180^o.
Najpierw zrobiłem sobie panoramę z mojego balkonu. Potem będąc na wiosennym zlocie w Zatomiu pomyślałem, że warto byłoby podobną panoramę zrobić z pola albo z placu w Pyrlandii. Wtedy odpalając mapę nieba można trochę poczuć klimat zlotu będąc w domu 🙂

1. Do wykonania panoramy potrzebna będzie aplikacja, która takie zdjęcia robi. Niektóre telefony mają taką opcję zainstalowaną fabrycznie. Jeśli jednak takiej opcji nie ma, to możemy wykorzystać istniejące aplikacje. Ja wykorzystałem taką na Androida o nazwie "360 Photo Sphere Camera". W sofcie tym cała sfera podzielona jest na 29 stref, którym robimy zdjęcia a oprogramowanie złoży je w jedno duże zdjęcie.
   Uruchamiamy aplikację. W aplikacji, w menu "Create" klikamy "Photo Sphere - Create a look -a- round panorama standing in one location", wykonujemy zdjęcia po kolei najeżdżając celownikiem na kółeczko w każdej ze stref i odczekaniu aż aparat zrobi zdjęcie. Wykonują się one automatycznie. Po ich wykonaniu i zatwierdzeniu, zdjęcie zapisuje się w menu "Project" o nazwie zawierającej datę i czas wykonania w formacie: RRRR_MM_DD_gg_mm_ss.jpg czyli np. 2024_04_07_11_07_48.jpg
   Trzeba nabrać wprawy i zdjęcia wykonywać szybko ale starannie żeby nie było przesunięć, dużych różnic w naświetleniu, artefaktów itp. bo na finalnym zdjęciu może zostać obraz jednej nogi fotografa czy stóp bez właściciela 😄 . Na chmury nie zwracamy uwagi bo i tak będą wycięte. Wskazane jest żeby na zdjęciu było widać tarczę Słońca (chyba, że znamy dokładnie kierunek np. północny na zdjęciu) ułatwi to dokładne ustawienie zdjęcia względem kierunków geograficznych.
   O tym, jak wyszło zdjęcie sferyczne możemy przekonać się klikając w menu Project, następnie trzy kropeczki w kółku i Preview. Uruchomi się tryb podglądu, w którym przesuwając telefon możemy zobaczyć efekt. Jeśli jesteśmy zadowoleni z wyniku klikamy Download i zdjęcie ląduje w Galerii naszego telefonu. Następnie zdjęcie to trzeba zgrać na komputer.
2. Otwieramy ściągnięte zdjęcie w Photoshopie, Gimp lub edytorze graficznym.
3. Zmieniamy rozmiar zdjęcia na 2048x1024.
4. Odpowiednim narzędziem (lasso, szybkie zaznaczenie) zaznaczamy niebo i usuwamy, pozostawiając obiekty które nachodzą na tło nieba {drzewa, budynki itp.). Miejsce po usunięciu nieba musi być przezroczyste.
5. Zdjęcie powinno być dokładnie zorientowane z kierunkami geograficznymi i do tego trzeba się trochę przyłożyć. Dla SkySafari lewa krawędź zdjęcia musi pokrywać się z kierunkiem północnym natomiast dla Stellarium lewa krawędź oznacza kierunek wschodni. Jednak możemy przygotować tylko zdjęcie i dla SkySafari i dla Stellarium z tym, że dla Stellarium wprowadzimy odpowiednią korektę w pliku konfiguracyjnym.
   Jak już napisałem wyżej, dobrze byłoby zrobić zdjęcie z widoczną tarczą Słońca. Mając środek tarczy Słońca oraz znając współrzędne GPS miejsca (powinny być zapisane w danych EXIF pliku), datę i czas wykonania zdjęcia (dane w EXIF albo w nazwie pliku) możemy dość dokładnie zorientować i dopasować zdjęcie zgodnie z kierunkami geograficznymi.
   Korzystając z mapy nieba i po ustawieniu daty i czasu dla danego miejsca, odczytujemy azymut i wysokość Słońca nad horyzontem. Następnie azymut i wysokość dla Słońca przeliczamy na współrzędne X i Y w pikselach dla danego zdjęcia wg poniższego przykładu. W obliczonym punkcie musi być środek tarczy Słońca.

Przykład:

1. Wykonane zdjęcie sferyczne w dniu 7 kwietnia 2024 r o godzinie 11:07 w Zatomiu
   
    
2. Współrzędne GPS dla Zatomia: 56^o 07' 57" N, 15^o 50' 39" E
   Według SkySafari Słońce miało tam i wtedy współrzędne - azymut: 143^o29'45" (143,4958^o) i wysokość nad horyzontem: 38^o40'49" (38,6803^o)
3. Obliczamy miejsce na zdjęciu ( X,Y w pikselach ) w którym powinno się znaleźć tarcza Słońca.
   Przeliczamy azymut na piksele w osi X (0-360 stopni na 0-2047 pikseli) oraz wysokość nad horyzontem na piksele w osi Y (0-180 stopni na 0-1023 pikseli).
   W GIMPie jak i w PS punkt 0,0 znajduje się w lewym górnym rogu zdjęcia. Przyrost w osi X następuje "normalnie" - w prawo. Natomiast w osi Y przyrasta ku dołowi. Dlatego w osi Y pozycję Słońca musimy obliczyć od zenitu czyli od 90^o odemujemy wysokość Słońca nad horyzontem

   Oś X
   - lewa krawędź ekranu w osi X to 0 pikseli kierunek północny, środek zdjęcia - 1024px to kierunek południowy a prawa krawędź to 2047 pikseli (szerokość zdjęcia: 2048 px) to znowu północ;
   wynik zaokrąglamy do pełnych pixeli.
                             143,4958^o  <-> 360^o
                                      x (px) <-> 2047 (px)

   x = (2047*143,4958^o)/360^o = 815,93
   po zaokrągleniu x = 816 pikseli

   oś Y
   - zenit jest w 0 pikseli a nadir w 1024 pikseli
   90^ - 38,6803^o = 51,3197 ^o <-> 180^o
                                      y (px) <-> 1023 (px)  
   y = (1023 * 51,3197^o)/180^o= 291,667
   po zaokrągleniu y = 292 pikseli

4. Obliczony środek tarczy Słońca (czerwone kółko) można zaznaczyć na drugiej warstwie, wtedy łatwiej będzie dopasować zdjęcia. Na zdjęciu zaznaczamy też środek tarczy Słońca (niebieskie kółko na warstwie podstawowej) żeby łatwiej dopasować do obliczonej pozycji
   
    
5. Po obliczeniu, przesuwamy zdjęciem tak, aby środek tarczy Słońca znalazł się w miejscu o współrzędnych x=816, y=292 pikseli. Po przesunięciu zdjęcia na jednym boku oraz na górze lub na dole zdjęcia pojawią się "puste" miejsca,
   
   
    które uzupełniamy brakującymi fragmentami z przeskalowanego zdjęcia. Fragmentów nieba nie uzupełniamy bo i tak zaraz będzie usunięte.
    
   
   Zdjęcie finalne z usuniętym niebem. Ważne! Niebo-tło musi być przeźroczyste.
   

Tak przygotowane zdjęcie zapisujemy w formacie PNG z opcjami: z najmniejszą kompresją i bez przeplotu.

== SkySafari ==

1. Zapisany plik trzeba skopiować na telefon do folderu: "Ten komputer\Nazwa telefonu\Pamięć wewnętrzna\Android\data\com.simulationcurriculum.skysafari7pro\files\Horizon Panoramas".
2. Potem w opcjach SkySafari wchodzimy do Settings -> Horizon & Sky i znajdujemy i zaznaczamy wklejoną panoramę.

Od teraz możemy cieszyć się swoją własną przygotowaną panoramą.

 == Stellarium ==
Utworzone jak wyżej zdjęcie - panorama może też być wykorzystane w Stellarium, tylko trzeba odpowiednio przygotować i zapisać plik konfiguracyjny. Plik konfiguracyjny o nazwie landscape.ini oraz plik ze zdjęciem też z określoną nazwą (np.. Zatom_pole.png) umieszczamy w folderze o ustalonej i nie powtarzającej się nazwie, np.: Zatom-pole
Ścieżka w którym powinien znaleźć się ten folder to:
C:\Users\"Nazwa użytkownika"\AppData\Roaming\Stellarium\landscapes\
Jak już wspomniałem w Stellarium możemy wykorzystać zdjęcie przygotowane dla SkySafari. Z tym, że w SkySafari lewa krawędź zdjęcia to "Północ" a w Stellarium lewa krawędź to "Wschód". W takim wypadku trzeba w pliku konfiguracyjnym (parametr: angle_rotatez) nakazać aby Stellarium "obróciło" zdjęcie o odpowiedni kąt czyli w tym wypadku albo o "-90" albo o "270" - efekt będzie taki sam.
======== zawartość przygotowanego przeze mnie pliku landscape.ini
[landscape]
name = Zatom pole
author = Krzysztof Szymański
description = Zatom pole
type = spherical
maptex = Zatom_pole.png
angle_rotatez = -90

[location]
planet = Earth
latitude = +53d07'57"
longitude = +15d50'39"E
altitude = 83
timezone = Europe/Warsaw
========

Jednak ja już przygotowałem dwie paczki panoram z Zatomia - jedna jest z pola a druga z placu przy Pyrlandii. Można je ściągnąć i skorzystać w Stellarium z opcji importu spakowanego pliku.
Poniżej rzuty ekranu wraz opisem jak to zrobić:

1. W uruchomionym Stellarium najeżdżamy na zakładkę z lewej strony ekranu i klikamy w "Okno ustawień idok i nieba [F4]" albo naciskmy klawisz F4
   
    
2. W okienku przechodzimy na zakładkę "Krajobraz" i klikamy w przycisk "Dodaj/usuń krajobrazy.."
   
    
3. W kolejnym okienku klikamy "Zainstaluj nowy krajobraz z archiwum ZIP.." i wskazujemy lokalizację z plikiem zip z odpowiednią panoramą.
   
    
4. I na koniec w zakładce "Krajobraz" zaznaczamy wybraną panoramę do wyświetlania.
   

Załączone pliki z panoramami z Zatomia (pliki dla SkySafari należy po ściągnięciu rozpakować i w takiej formie skopiować na telefon):

Zatom-pole - SkySafari: Zatom_pole_png.zip
                       Stellarium: Zatom-pole.zip

Zatom-plac - SkySafari: Zatom_plac_png.zip 
                      Stellarium: Zatom-plac.zip