NVIDIA et le logiciel Celestia : une fenêtre sur l’univers

 
 
image1.jpg « Le logiciel Celestia séduit un public très vaste —des jeunes élèves jusqu’aux scientifiques et ingénieurs de la NASA. En faisant passer les images haute résolution des serveurs haut de gamme au matériel grand public, NVIDIA les fait également entrer dans chaque salle de classe et chaque foyer. Celestia est une véritable prouesse de programmation, qui ouvre à tous une fenêtre sur notre univers. »Alan Federman, responsable technique, Raytheon Technical Services Co., LLC, NASA Ames Research Center.

Photo : image haute résolution de Mars visualisée avec Celestia.

Des images vraiment époustouflantes.
La parfaite synergie entre un immense talent de programmation graphique et une passion démesurée pour la science —surtout pour l’astronomie et l’exploration spatiale— a donné naissance à un logiciel de visualisation 3D extrêmement puissant, qui a transformé la manière dont les communautés scientifiques et académiques regardent l’univers. Écrit par Chris Laurel avant son arrivée chez NVIDIA, le logiciel Celestia peut être exécuté sur n’importe quel ordinateur avec système PC, Linux ou Macintosh, et est optimisé pour offrir des images d’une qualité inouïe avec les solutions graphiques NVIDIA Quadro® et NVIDIA GeForce™.

Celestia est un logiciel open-source d’astronomie, qui visualise de superbes images haute résolution, comme celle de Mars ci-dessus. Celestia tire profit des accélérations NVIDIA pour les textures haute résolution et le mappage de relief. La qualité du rendu des reliefs est particulièrement évidente si vous regardez avec quelle netteté sont représentées les montagnes longeant le bord de l’hémisphère éclairé de Mars. Le sommet le plus haut de Mars est le Mont Olympus, qui est trois fois plus haut que l’Everest et le plus grand volcan du système solaire.

Vous pouvez télécharger gratuitement Celestia depuis le site Web de NVIDIA. Vous aurez accès à des catalogues d’étoiles et de galaxies ainsi qu’à des bibliothèques d’images de la NASA, et vous pourrez « naviguer » virtuellement à travers l’univers.

Une nouvelle perspective
Chris aurait dû être astronaute. Il a toujours été passionné d’astronomie et fasciné par l’exploration de l’univers. Heureusement pour la communauté scientifique, il a choisi le métier de développeur de logiciels, en particulier de logiciels graphiques 3D chez NVIDIA.

Les antécédents : Chris Laurel a décidé de mettre à l’épreuve ses talents de programmation graphique 3D et de créer un nouvel outil pour voir les planètes, les sondes spatiales, les étoiles et les galaxies de notre univers.

Le challenge : le logiciel Celestia devait être indépendant de la plate-forme. La fonctionnalité SGI OpenGL® permettait déjà de créer la solution de visualisation, mais Chris voulait optimiser la netteté des images et offrir aux utilisateurs une qualité visuelle exceptionnelle des données existantes. Même la fiabilité est devenue un challenge quand Chris a découvert que de nombreux pilotes du logiciel OpenGL étaient instables et pleins de bogues.

La solution : une fois associé aux plates-formes graphiques NVIDIA, le logiciel Celestia offre des images d’une qualité extraordinaire aux scientifiques, aux élèves de collège, lycée et du supérieur, et à tous ceux qui veulent explorer l’espace. Celestia tire pleinement profit de l’accélération matérielle de NVIDIA et, exécuté sur des produits NVIDIA Quadro et GeForce, il produit le meilleur mappage de relief jamais vu, avec un rendu exceptionnel des ombres et des conditions atmosphériques.

Les avantages : l’efficacité de l’implémentation du logiciel plus la fiabilité et la très haute qualité des pilotes NVIDIA permettent d’obtenir une plate-forme robuste et stable pour Celestia. La qualité ahurissante des images de Celestia servira de tremplin à l’enthousiasme et à l’exaltation d’une nouvelle génération d’explorateurs de l’univers.
Le développement d’applications graphiques 3D était un défi qui fascinait Chris. Il voulait créer quelque chose de nouveau et intellectuellement intéressant, un programme qui tirerait pleinement profit de la puissance des solutions graphiques Quadro de NVIDIA. Sa passion pour l’astronomie était le terrain idéal, surtout quand il s’est aperçu que les seuls programmes disponibles pour la visualisation de l’espace (essentiellement les planétariums) étaient limités aux représentations 2D et restaient confinés à la surface de la Terre pour donner une vue du ciel.

Aujourd’hui, le travail de Chris soulève l’enthousiasme des scientifiques de la NASA, des enseignants et des élèves—de tous ceux qui ont utilisé le programme Celestia de Chris, ont contribué à son développement ou ont effectué un voyage virtuel dans l’espace intersidéral. Le programme représente un bond en avant considérable par rapport aux planétariums précédents, qui se limitaient à des images 2D vues de la Terre projetées dans des salles voûtées spéciales.

« Le logiciel Celestia séduit un très vaste public—des jeunes élèves jusqu’aux scientifiques et ingénieurs de la NASA, » explique Alan Federman, responsable technique du NASA Ames Research Center. « En faisant passer les images haute résolution des serveurs haut de gamme au matériel grand public, NVIDIA les fait également entrer dans chaque salle de classe et chaque foyer. Celestia est une véritable prouesse de programmation, qui ouvre à tous une fenêtre sur notre univers. »

L’un des objectifs de la NASA est justement de rendre les données des missions spatiales facilement accessibles au public. La NASA cherche également à susciter de l’enthousiasme pour les filières scientifiques. L’agence américaine soutient activement les enseignants et apporte sa contribution aux efforts de développement de techniques et d’outils visant à motiver les élèves. « Une part importante de la mission de la NASA » – dit Federman –« est d’éveiller l’enthousiasme et la curiosité de la prochaine génération d’explorateurs. Pour atteindre cet objectif, nous voulons fournir aux enseignants des outils capables d’aiguiller les élèves vers les filières scientifiques. Dans ce sens, Celestia peut jouer un rôle extrêmement précieux pour susciter des vocations chez les jeunes des États-Unis et du monde entier. »

La passion de Chris pour Celestia est restée intacte et il continue à travailler sur son programme pendant ses moments de loisirs. D’autres développeurs, y compris la NASA, apportent aujourd’hui leur contribution au programme, qui n’a cessé de grandir et compte aujourd’hui autour de 100 000 lignes de code. « Celestia – ajoute Federman - connaît déjà un énorme succès auprès des enseignants et des étudiants et nous pensons qu’il a également sa place dans les centres et les musées technologiques. À la NASA, nous avons des tas d’idées sur les possibilités d’utilisation de Celestia. Nous prévoyons même de distribuer des lunettes 3D pour une expérience visuelle encore plus incroyable. Celestia peut vraiment changer les choses en apportant une impulsion positive de grande portée.”

Utilisez Celestia pour suivre la sonde Cassini dans son périple jusqu'à sa mise en orbite autour de Saturne le 1er juillet 2004


Votre ticket pour l’espace intersidéral.

Le programme Celestia de Chris Laurel, déjà téléchargé sur plus de trois millions d’ordinateurs, est un puissant portail d’accès à un nombre croissant de bases de connaissances spatiales et planétaires. Ce puissant outil utilise la force des cartes graphique NVIDIA pour l’exploration visuelle d’un nombre incroyable de données, y compris des catalogues d’étoiles et de galaxies et de recueils d’images provenant d’engins et de sondes interplanétaires. Depuis leur PC de bureau ou leur ordinateur portable, les utilisateurs bénéficient de nombreuses options :

Réglage de l’horloge de Celestia : quittez le présent et allez voir ce qui se passera dans le futur, par exemple à la fin du voyage de la sonde Cassini

vers Saturne ! Tous les utilisateurs de Celestia peuvent suivre la trajectoire de la sonde jusqu’à sa mise en orbite autour de Saturne le 1er juillet 2004. En janvier 2005, Cassini larguera le module Huygens qui atterrira sur Titan, la lune de Saturne, et nous offrira, pour la première fois, des images de la surface du satellite qui pourrait être recouverte d’océans d’éthane liquide.

Vous pouvez aussi retourner dans le passé pour revoir les premiers événements astronomiques documentés, par exemple l’éclipse solaire mentionnée par Shakespeare dans le Roi Lear (on pense que Shakespeare se référait à l’éclipse solaire du 2 octobre 1605, quand les Londoniens ont vu disparaître 90 pour cent du soleil derrière la lune).

Exploration dynamique des données: naviguez dans l’espace sur les pas des vaisseaux spatiaux du passé ou actuellement en mission.

Inspection de la Terre, de planètes, du soleil, de lointaines galaxies et d’autres corps célestes : agrandissez l’image pour vous rapprocher de la surface des planètes ou visualisez des modèles 3D très détaillés des sondes spatiales lancées depuis la Terre.

Aucun autre outil de visualisation 3D ne vous offre une telle puissance pour l’exploration de l’univers. L’utilisation d’une plate-forme PC avec des solutions graphiques NVIDIA permet à un large public d’accéder à ces images époustouflantes. Les enseignants utilisent Celestia pour éveiller la curiosité des élèves et les stimuler à s’orienter vers les filières scientifiques, tandis que les scientifiques de la NASA et d’autres centres de recherche profitent des capacités de Celestia pour donner un accès réaliste à leurs données spatiales. De plus, le grand public utilise Celestia pour explorer l’espace, et même voir les récentes images de Mars envoyées par Mars Global Surveyor, actuellement en orbite autour de la planète rouge. Quiconque peut obtenir gratuitement Celestia et son code source depuis le site Web NVIDIA. Chris a voulu écrire un programme ouvert et flexible et espère qu’il contribuera à la réalisation de nouveaux progrès dans les solutions de visualisation. « Aujourd’hui, la NASA est l’une des organisations les plus enthousiastes au sujet de Celestia, » affirme Patrick Hogan, directeur du Learning Technology Project de la NASA.

Celestia vous permet de voir la sonde Global Surveyor en orbite autour de Mars, et d’examiner des images très détaillées de planètes, étoiles et autres corps célestes.


Le moteur NVIDIA

Le logiciel Celestia tourne sur de nombreuses plates-formes et est indépendant de la carte graphique. Toutefois, comme explique Chris, « l’exécution de Celestia avec les cartes graphiques NVIDIA Quadro ou GeForce permettent d’obtenir des images d’une qualité extrême. Les fonctions géométriques avancées de NVIDIA (vertex et pixel shaders) permettent le mappage de relief des surfaces des planètes, et l’obtention d’un rendu exceptionnel des ombres pour les éclipses et des conditions atmosphériques. »

Les solutions graphiques NVIDIA offrent également de grandes capacités de mémoire (jusqu’à 256 Mo) et de bande passante (jusqu’à 27, 7 GBps). Celestia tire profit de cette capacité de mémoire et de cette vitesse pour créer des textures détaillées qui garantissent une expérience visuelle hors du commun.

When Chris started developing Celestia, he learned a great deal about desktop graphics solutions. He was particularly impressed with the reliability of NVIDIA solutions and the efficiency of NVIDIA driver software. Chris comments, “Other OpenGL drivers were just too buggy to deal with. With NVIDIA, I only had to deal with one driver for all the NVIDIA graphics boards, and the software was rock solid. At one point during my project, I did discover a bug in the NVIDIA driver. I contacted NVIDIA, and they had a fix for it within three days.”


Quand Chris a commencé à développer Celestia, il a beaucoup appris sur les solutions graphiques pour ordinateurs de bureau. Il a été fortement impressionné par la fiabilité des solutions NVIDIA et par l’efficacité de leurs pilotes.« Les autres pilotes OpenGL – commente Chris - avaient bien trop de bogues pour être pris au sérieux. Avec NVIDIA, un seul pilote suffisait pour toutes les cartes graphiques NVIDIA et leur logiciel était aussi solide qu’un roc. À un certain point du développement, j’ai découvert un bogue dans le pilote NVIDIA. J’ai donc contacté NVIDIA et le bogue était corrigé en à peine trois jours. »

Chris a été tellement impressionné par les excellentes performances du matériel NVIDIA et par la fiabilité de son logiciel qu’il a posé sa candidature pour un poste chez NVIDIA. « Je voulais travailler dans la meilleure entreprise de solutions graphiques 3D. » -explique-t-il- « C’est vraiment formidable de pouvoir interagir avec NVIDIA pendant la création de Celestia et maintenant je peux m’investir pleinement dans le développement de plates-formes qui supporteront la prochaine génération de fonctionnalités de Celestia. »

Téléchargez Celestia (10MB .exe)

Avec les GPU NVIDIA, Celestia offre des rendus atmosphériques d’un réalisme époustouflant.