Диджистар

Digistar — первая система проекции и контента планетария на основе компьютерной графики . Она была разработана Evans & Sutherland и выпущена в 1983 году. Первоначально технология была сосредоточена на точном и высококачественном отображении звезд, включая впервые показанные звезды с точек зрения, отличных от поверхности Земли, проходящие сквозь звезды и точно показывающие небесные тела из разных времен в прошлом и будущем. Начиная с Digistar 3, система теперь проецирует полнокупольное видео .

Проектор

В отличие от современных полнокупольных систем, которые используют LCD , DLP , SXRD или лазерную проекционную технологию, проекционная система Digistar была разработана для проецирования ярких точек света, представляющих звезды. Это было достигнуто с помощью каллиграфического дисплея, формы векторной графики , а не растровой графики . Сердцем проектора Digistar является большая электронно-лучевая трубка (ЭЛТ). Сверху трубки установлена ​​фосфорная пластина, а затем свет рассеивается большой линзой с полем зрения 160 градусов, чтобы покрыть купол планетария . На оригинальной линзе была надпись: «Август 1979 г. произведено Lincoln Optical Corp., LA, CA для Evans and Sutherland Computer Corp., SLC, UT, проекционный объектив цифрового планетария с ЭЛТ, 43 мм, f2.8, поле зрения 160 градусов».

Координаты звезд и каркасных моделей, которые должны были отображаться проектором, хранились в оперативной памяти компьютера в списке отображения. Дисплей считывал каждый набор координат по очереди и направлял электронный луч ЭЛТ непосредственно к этим координатам. Если электронный луч был включен во время перемещения, на фосфорной пластине рисовалась линия. В противном случае электронный луч включался один раз в месте назначения, и рисовалась звезда. После обработки всех координат в списке отображения отображение повторялось с верхней части списка отображения.

Таким образом, чем короче список отображения, тем чаще электронный луч будет обновлять заряд в заданной точке на фосфорной пластине, делая проекцию точек ярче. Таким образом, звезды, проецируемые Digistar, были существенно ярче, чем можно было бы достичь с помощью растрового дисплея, который должен коснуться каждой точки на фосфорной пластине перед повторением. Аналогично, каллиграфическая технология позволила Digistar иметь более темный уровень черного, чем полнокупольные проекторы, поскольку части фосфорной пластины, представляющие темное небо, никогда не попадали под электронный луч. Поскольку это всего лишь одна трубка, без пиксельного цветного фильтра, проектор Digistar является монохромным. Digistar проецирует яркий фосфоресцирующий зеленый цвет, хотя многие (включая как посетителей, так и планетариев) сообщают, что не могут отличить этот зеленый цвет от белого.

Кроме того, в отличие от растрового дисплея, каллиграфический дисплей не дискретизируется на пиксели, поэтому отображаемые звезды представляли собой более реалистичное единое пятно света, без блочных или волокнистых артефактов, которых трудно избежать с помощью растровой графики. Благодаря использованию векторной графики, в отличие от растровой визуализации, Digistar не имеет проблем с разрешением, которые есть у многих полнокупольных систем. Благодаря этому и яркости ЭЛТ для проецирования на весь купол требуется только один проектор, тогда как большинству полнокупольных систем требуется до шести растровых проекторов в зависимости от размера купола.

Проектор в оригинальном Digistar был размещен в квадратной пирамидальной оболочке. При включении питания четыре стороны на вершине пирамиды уходили в корпус, открывая линзу и выглядя как усеченная пирамида.

В то время как Digistar II разрабатывался, многие планетарии продавались с проекторами Digistar LEA. LEA, называемый многими пользователями Digistar 1.5, был фактически прототипом проектора D2, совместимым с Digistar и модернизируемым до Digistar II. Существенных различий в производительности между LEA и настоящим D2 нет.

История

Digistar был детищем Стивена Макаллистера и Брента Уотсона, которые оба были давними любителями астрономии и инженерами компьютерной графики. [1] [2] В 1977 году E&S консультировалась с Космическим центром Джонсона относительно тренажеров для астронавтов. Макаллистер писал программное обеспечение для проверки концепции для этой консультации и летом 1977 года ввел данные для 400 ярких звезд и написал программное обеспечение для их отображения. Стив и Брент оба изначально видели цель системы в обучении навигации по небесным объектам. Брент, который до недавнего времени работал в планетарии Хансена , спросил своих коллег по планетарию, что они думают о потенциальной системе цифрового планетария, и тогда Стив и Брент оба нацелили систему на планетарии. Основной целью системы планетария было использование компьютерной графики для преодоления ограничений традиционной технологии звездных шаров , которая позволяла отображать звездные поля только с точки зрения поверхности Земли. Используя компьютерную графику, звезды можно было бы отображать с точек обзора в космосе, включая имитацию появления космического полета. Аналогично, планеты и луны в пределах Солнечной системы можно было бы отображать точно для любого времени в истории, с любой точки обзора. Система использовала местоположение реальных звезд из Yale Bright Star Catalogue , а также случайных звезд.

Лабораторный прототип Digistar использовался для создания звездных полей и тактических дисплеев в научно-фантастическом фильме 1982 года « Звездный путь II: Гнев Хана» . Съемки велись непосредственно с дисплея Digistar в лаборатории. [3] [4] ILM прогнозировала, что работа займет две недели, но на самом деле она длилась с конца ноября 1981 года до середины февраля 1982 года. Последний записанный кадр стал первой полностью компьютерной последовательностью художественного фильма. Это была начальная сцена фильма, вращающийся прямой перенос через звездное поле, который длился 3,5 минуты. Он был записан за один дубль, со скоростью один кадр каждые 3,5 секунды, что заняло четыре часа съемок. [5] Члены команды Digistar указаны в титрах фильма.

После создания прототипа в лабораториях Эванса и Сазерленда команда неоднократно использовала планетарий Хансена в Солт-Лейк-Сити для бета-тестирования системы в планетарии ночью. Команда Digistar провела одну неделю шоу в планетарии в качестве сбора средств в пользу планетария. Компания также позже предоставила планетарию улучшенный прототип Digistar для замены «Джейка», устаревшего проектора планетария Spitz . [6]

Первая установка для клиента была сделана в недавно построенном Планетарии Вселенной в Музее науки Вирджинии в 1983 году, самом большом куполе планетария в мире на тот момент, [7] за 595 000 долларов. К сентябрю 1986 года было установлено четыре Digistar. Даже на этом этапе долгосрочный успех продукта был под большим сомнением, но по состоянию на 2019 год Digistar имеет установленную базу из более чем 550 планетариев.

Версии

  • Диджистар (1983)
  • Диджистар II (1995)
  • Диджистар 3 (2002) [8]
  • Диджистар 4 (2010?)
  • Диджистар 5 (2012)
  • Диджистар 6 (2016)
  • Диджистар 7 (2021)

Аппаратное обеспечение

Digistar работал на базе мини-компьютера VAX-11 /780 с графическим оборудованием, разработанным на основе E&S Picture System 2. Более поздние версии Digistar 1 использовали DEC MicroVAX 2, работавший на базе специализированной версии PS/300.

Оригинальные Digistar и Digistar 2 имели физическую панель управления, которая использовалась для запуска звездных шоу. Эта панель управления была приблизительно 3' x 4' и содержала клавиатуру, джойстик с 6 степенями свободы и большой массив кнопок с подсветкой. Одна кнопка, которая использовалась для перемещения точки обзора вперед в пространстве, была обозначена как « Boldly Go ». [9] Более поздние итерации Digistar заменили физическую панель управления на общий графический пользовательский интерфейс .

Digistar 3 была первой системой Digistar, которая предложила полнокупольное видео в 2002 году, используя шесть проекторов. Digistar 4 смогла покрыть купол, используя всего два проектора.

Системные ограничения

Хотя в свое время они были технологически продвинутыми и на момент выпуска были наиболее приближены к настоящему полнокупольному видео, оригинальные Digistar и Digistar 2 были ограничены проецированием только точек и линий, то есть можно было проецировать только каркасные модели. Чтобы компенсировать это, проектор способен расфокусировать определенные модели, размывая линии и точки вместе. Примером этого является встроенная в Digistar 2 модель Млечного Пути. Модель представляет собой круг из параллельных линий, которые при расфокусировке выглядят как непрерывная полоса Млечного Пути по всему небу. На более сложных моделях, особенно трехмерных, в этом процессе могут теряться яркость и детали, поэтому он не во всех ситуациях полезен.

Digistar и Digistar 2 также страдают от ограничений фокусировки. Поскольку они используют одну линзу для покрытия всего купола, сложно добиться идеальной фокусировки по всему куполу. В сочетании с этим звезды, яркость которых превышает определенную, являются точками «многократного удара», то есть проектор рисует две точки в заданном положении, чтобы приспособиться к яркости звезды. Ошибки в проекторе могут привести к тому, что вторая точка будет немного не на своем месте по отношению к первой. Эти две проблемы вместе, наряду с другими проблемами, которые могут возникнуть в системе фокусировки проектора, придают звездам пятнистый вид. Некоторые планетарии, привыкшие к точечным оптико-механическим звездам проектора, повсеместно распространенным в наши дни, отвергли Digistar и Digistar 2 из-за этого, проигнорировав другие преимущества системы.

ЭЛТ в Digistar и Digistar 2 начинает выгорать и терять яркость примерно через 1000 часов использования. Это означает, что большинство планетариев должны менять трубку каждый год или полтора года.

Типы файлов

В то время как оригинальный Digistar работал на больших компьютерах VAX , Digistar II работает на гораздо более компактном и продвинутом Sun Microsystems SPARCstation 5. D2 использует два основных типа файлов: .vl и .sf. Файлы .vl являются двоичными файлами моделей, в то время как файлы .sf являются двоичными файлами данных шоу. Файлы моделей содержат векторные, линейные и точечные данные, а также параметрические изменения данных в файле. Файлы шоу содержат команды для системы, касающиеся манипуляции наблюдателем и моделями, объявленными в файле. Несколько файлов шоу часто объединяются друг под другом при создании шоу. Оба файла .vl и .sf имеют эквиваленты ASCII для редактирования — .vla и .sfa соответственно. Они преобразуются в свои двоичные эквиваленты с помощью утилиты, встроенной в систему Digistar, которая также проверяет наличие ошибок в файле. Файлы шоу Digistar II программируются на языке, родственном Pascal .

Кроме того, Digistar II может запускать файлы анимации .af с форматом ASCII .afa. Файл анимации состоит из нескольких файлов моделей, сгруппированных вместе и загруженных как один объект. Digistar II может либо выбирать кадры по отдельности, либо анимировать весь файл.

Digistar II может конвертировать файлы шоу и моделей Digistar. Аналогично Digistar 3 может конвертировать файлы моделей Digistar II, хотя на данный момент он не может конвертировать файлы шоу.

Популярность

Несмотря на свои ограничения, оригинальный Digistar был хорошо принят многими планетариями и был распространен по всему миру. Хотя ему не хватало точечных звезд оптико-механических проекторов и возможностей полнокупольной визуализации более позднего Digistar 3, многие планетарии считают его хорошим балансом между ними, особенно учитывая новые возможности наблюдения небесных тел из любой точки пространства и времени. Линия Digistar имеет установленную базу из более чем 550 планетариев по состоянию на 2019 год. [10]

Теренс Муртаг, бывший президент Международного общества планетариев, заявил в 2000 году, предвосхищая полнокупольное видео Digistar 3 : «Я думаю, что в ближайшие десять лет мы увидим самые впечатляющие достижения в полнокупольных презентациях со времен изобретения проекционного планетария в 1920-х годах и появления электронного Digistar в 1980-х годах». [11]

Группа пользователей Digistar действует с середины 1980-х годов и объединяет несколько сотен предприятий, на которых установлены системы Digistar.

Ссылки

  1. ^ Рубин, Джудит (15 апреля 2014 г.). «Джери в небе с алмазами: достижения всей жизни Джери Панек». В журнале Park Magazine . Развлечения, исследования, наука и искусство с эффектом погружения . Получено 30 октября 2019 г.
  2. ↑ Del Chamberlain, Von (26 ноября 1995 г.). «Планетарии: первая виртуальная реальность» . Получено 30 октября 2019 г.
  3. ^ Смит, Элви Рэй (октябрь 1982 г.). «Спецэффекты для «Звездного пути II»: демонстрация Genesis Instant Evolution с компьютерной графикой». Американский кинематографист : 1038.
  4. ^ "За кулисами ILM: Визуальные эффекты". Star Trek the Magazine 5 Collector's Edition . Fabbri Publishing. Сентябрь 2002. С. 21. Получено 30 октября 2019 .
  5. ^ МакАллистер, Стивен; Уотсон, Брент; Самнер, Уэйн (1986-09-06). «Аудиоистория проекционной системы планетария Digistar от Эванса и Сазерленда». YouTube . Получено 27 августа 2021 г.
  6. ^ Уитни, Сьюзен (26 ноября 1995 г.). «30 лет чуда: планетарий Хансена открывает жителям Юты возможность увидеть вдохновение звездной ночи» . Получено 30 октября 2019 г.
  7. ^ https://www.aplf-planetariums.info/en/index.php?onglet=planetariums&menu=sheet_planetarium&filtre=449 [ постоянная мертвая ссылка ‍ ]
  8. ^ Карлсон, Коди (29 сентября 2011 г.). "Купольный театр планетария Кларка модернизирован" . Получено 30 октября 2019 г.
  9. ^ МакАллистер, Стивен; Уотсон, Брент; Самнер, Уэйн (1986-09-06). «Аудиоистория проекционной системы планетария Digistar от Эванса и Сазерленда». YouTube . Получено 27 августа 2021 г.
  10. ^ "Главная". es.com .
  11. ^ Смит, Дейл У. (1 марта 2000 г.). «Послание президента» (PDF) . Planetarian: Journal of the International Planetarium Society . International Planetarium Society . Получено 30 октября 2019 г. .
  • Официальный сайт
  • Информация о формате файла .vla
  • Планетарии по всему миру - информация о проекторе Архивировано 27.10.2020 на Wayback Machine
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Digistar&oldid=1261806932"