Дигистар

Digistar — первая компьютерной графики на основе система проекции и содержания планетария . Она была разработана Evans & Sutherland и выпущена в 1983 году. Первоначально технология была ориентирована на точное и высококачественное отображение звезд, в том числе впервые отображала звезды с точек зрения, отличных от поверхности Земли, путешествовала сквозь звезды и точно отображала небесные объекты. тела из разных времен в прошлом и будущем. Начиная с Digistar 3, система теперь проецирует полнокупольное видео .

Проектор

В отличие от современных полнокупольных систем, в которых используются технологии LCD , DLP , SXRD или лазерной проекции, проекционная система Digistar была разработана для проецирования ярких точек света, изображающих звезды. Это было достигнуто с использованием каллиграфического дисплея, формы векторной графики , а не растровой графики . Сердцем проектора Digistar является большая электронно-лучевая трубка (ЭЛТ). На трубке монтируется люминофорная купол пластина, а затем свет рассеивается большой линзой с полем зрения 160 градусов, покрывая планетария . На оригинальном объективе была надпись: «Август 1979 г., производство Lincoln Optical Corp., Луизиана, Калифорния, для Evans and Sutherland Computer Corp., SLC, UT, проекционный объектив с ЭЛТ для цифрового планетария, 43 мм, f2,8, поле зрения 160 градусов». ".

Координаты звезд и каркасных моделей, отображаемые проектором, сохранялись в оперативной памяти компьютера в виде списка отображения. Дисплей поочередно считывал каждый набор координат и направлял электронный луч ЭЛТ непосредственно к этим координатам. Если бы электронный луч был включен во время перемещения, на люминофорной пластине была бы нарисована линия. В противном случае электронный луч будет активирован один раз в пункте назначения, и будет нарисована звезда. После того, как все координаты в списке отображения будут обработаны, отображение будет повторяться с начала списка отображения.

Таким образом, чем короче список отображения, тем чаще электронный луч обновляет заряд в данной точке люминофорной пластины, делая проекцию точек ярче. Таким образом, звезды, проецируемые Digistar, были значительно ярче, чем можно было бы достичь с помощью растрового дисплея, которому перед повторением необходимо коснуться каждой точки люминофорной пластины. Аналогично, каллиграфическая технология позволила Digistar иметь более темный уровень черного, чем у полнокупольных проекторов, поскольку части люминофорной пластины, изображающие темное небо, никогда не попадали на электронный луч. Поскольку это всего лишь одна трубка, без пиксельного цветного фильтра, проектор Digistar является монохромным. Digistar излучает яркий фосфоресцирующий зеленый цвет, хотя многие (включая посетителей и планетариев) сообщают, что не могут отличить этот зеленый от белого.

Кроме того, в отличие от растрового дисплея, каллиграфическое отображение не разделено на пиксели, поэтому отображаемые звезды представляли собой более реалистичное одиночное пятно света без блочных или вязких артефактов, которых трудно избежать при использовании растровой графики. Благодаря использованию векторной графики, а не растровых изображений, у Digistar нет проблем с разрешением, которые есть у многих полнокупольных систем. Благодаря этому, а также яркости ЭЛТ, для проецирования всего купола требуется только один проектор, тогда как для большинства полнокупольных систем требуется до шести растровых проекторов, в зависимости от размера купола.

Проектор в оригинальном Digistar был помещен в обшивку квадратной пирамидальной формы. При включении четыре стороны вершины пирамиды уходили в корпус, обнажая объектив и создавая вид обрезанной пирамиды.

Пока разрабатывалась Digistar II, многие планетарии были проданы с проекторами Digistar LEA. LEA, который многие пользователи называли Digistar 1.5, фактически был прототипом проектора D2, совместимого с Digistar и допускающего обновление до Digistar II. Существенных различий в производительности между LEA и настоящим D2 нет.

История

Digistar был детищем Стивена Макаллистера и Брента Уотсона, которые долгое время были астрономами-любителями и инженерами компьютерной графики. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} В 1977 году E&S консультировалась с Космическим центром Джонсона по поводу тренировочных тренажеров для астронавтов. Макаллистер писал программное обеспечение для проверки концепции для этой консультации и летом 1977 года ввел данные по 400 ярким звездам и написал программное обеспечение для их отображения. Стив и Брент изначально видели цель системы в обучении навигации по небесам. Брент, который до недавнего времени работал в планетарии Хансена , спросил своих коллег по планетарию, что они думают о потенциальной системе цифрового планетария, а затем Стив и Брент нацелили систему на планетарий. Основная цель системы планетария состояла в том, чтобы использовать компьютерную графику, чтобы преодолеть ограничения традиционной технологии звездных шаров , которая позволяла отображать звездные поля только с точки зрения поверхности Земли. С помощью компьютерной графики звезды можно было бы отображать с разных точек зрения, в том числе имитируя внешний вид космического полета. Точно так же планеты и спутники Солнечной системы могут быть точно отображены в любой момент истории и с любой точки зрения. Система использовала расположение реальных звезд из космоса. Каталог ярких звезд Йельского университета , а также случайные звезды.

Лабораторный прототип Digistar использовался для создания звездных полей и тактических дисплеев в научно-фантастическом фильме 1982 года « Звездный путь 2: Гнев Хана» . Съемки велись прямо с дисплея Digistar в лаборатории. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]} ILM прогнозировала, что работа займет две недели, но на самом деле это заняло с конца ноября 1982 года до середины февраля 1983 года. Последний записанный кадр стал первым полностью созданным на компьютере эпизодом художественного фильма. Это была первая сцена фильма, вращающаяся прямая трансляция через звездное поле, продолжавшаяся 3,5 минуты. Он был записан за один дубль со скоростью один кадр каждые 3,5 секунды, на съемку ушло четыре часа. ^{[ 5 ]} В фильме задействованы члены команды Digistar.

После создания прототипов в лабораториях Эванса и Сазерленда команда неоднократно использовала Солт-Лейк-Сити в планетарий Хансена для бета-тестирования системы в планетарии в ночное время. Команда Digistar провела неделю выступлений в планетарии в целях сбора средств в пользу планетария. Позже компания также предоставила планетарию улучшенный прототип Digistar, чтобы заменить «Джейк», устаревший планетарий -проектор Spitz . ^{[ 6 ]}

Первая клиентская установка была установлена в недавно построенном планетарии «Вселенная» в Музее науки Вирджинии в 1983 году, крупнейшем купольном планетарии в мире на тот момент. ^{[ 7 ]} за 595 000 долларов. К сентябрю 1986 года было установлено четыре Digistars. Даже на этом этапе долгосрочный успех продукта находился под большим сомнением, но по состоянию на 2019 год Digistar имеет установленную базу из более чем 550 планетариев.

Digistar II был выпущен в 1995 году.

Версии

Дигистар (1983)
Дигистар II (1995)
Дигистар 3 (2002) ^{[ 8 ]}
Дигистар 4 (2010?)
Дигистар 5 (2012)
Дигистар 6 (2016)
Дигистар 7 (2021)

Аппаратное обеспечение

Digistar управлялся миникомпьютером VAX-11 /780 со специальным графическим оборудованием, связанным с E&S Picture System 2. В более поздних версиях Digistar 1 использовался DEC MicroVAX 2, управляющий специальной версией PS / 300.

Оригинальные Digistar и Digistar 2 имели физическую панель управления, которая использовалась для управления звездными шоу. Эта панель управления имела размеры примерно 3 на 4 фута и содержала клавиатуру, джойстик с 6 степенями свободы и большой набор кнопок с подсветкой. Одна кнопка, которая использовалась для перемещения точки обзора вперед в пространстве, называлась « Смело идти ». ^{[ 9 ]} Более поздние версии Digistar заменили физическую панель управления общим графическим интерфейсом пользователя .

Digistar 3 была первой системой Digistar, предлагающей полнокупольное видео в 2002 году с использованием шести проекторов. Digistar 4 смог охватить купол, используя всего два проектора.

Ограничения системы

Несмотря на то, что оригинальные Digistar и Digistar 2 были технологически продвинутыми в свое время и были наиболее близки к настоящему полнокупольному видео на момент своего выпуска, они ограничены только проецированием точек и линий, то есть можно проецировать только каркасные модели. Чтобы компенсировать это, проектор способен расфокусировать отдельные модели, размыть линии и точки. Примером этого является встроенная в Digistar 2 модель Млечного Пути. Модель представляет собой круг параллельных линий, которые в расфокусированном состоянии выглядят как непрерывная полоса Млечного Пути, пересекающая небо. На более сложных моделях, особенно трехмерных, при этом процессе может теряться яркость и детализация, поэтому он полезен не во всех ситуациях.

Digistar и Digistar 2 также страдают ограничениями фокусировки. Поскольку они используют одну линзу для покрытия всего купола, трудно добиться идеальной фокусировки по всему куполу. В сочетании с этим звезды, яркость которых превышает определенную величину, являются «мультихитовыми» точками, то есть проектор рисует две точки в заданном положении, чтобы учесть яркость звезды. Ошибки проектора могут привести к тому, что вторая точка будет немного не соответствовать первой. Эти две проблемы вместе, а также другие проблемы, которые могут возникнуть в системе фокусировки проектора, придают звездам размытый вид. Некоторые планетарии, привыкшие точно определять повсеместно встречающиеся в то время звезды с помощью оптико-механических проекторов , отвергли Digistar и Digistar 2 из-за этого, игнорируя другие преимущества системы.

ЭЛТ в Digistar и Digistar 2 начинает перегорать и терять яркость примерно через 1000 часов использования. Это означает, что в большинстве планетариев трубку необходимо менять раз в год или полтора.

Типы файлов

В то время как первоначальный Digistar работал на больших компьютерах VAX , Digistar II работает на гораздо более компактном и совершенном Sun Microsystems SPARCstation 5 . D2 использует два основных типа файлов: .vl и .sf. Файлы .vl представляют собой двоичные файлы модели, а файлы .sf — это двоичные файлы данных шоу. Файлы моделей содержат векторные, линейные и точечные данные, а также параметрические изменения данных в файле. Файлы шоу содержат команды для системы, касающиеся манипулирования наблюдателем и моделями, объявленными в файле. При производстве шоу часто несколько файлов шоу объединяются друг под другом. И .vl, и .sf имеют эквиваленты ASCII для редактирования — .vla и .sfa соответственно. Они преобразуются в двоичные эквиваленты с помощью утилиты, встроенной в систему Digistar, которая также проверяет наличие ошибок в файле. Файлы шоу Digistar II запрограммированы на языке, родственном Паскалю .

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

Digistar II может конвертировать файлы шоу и моделей Digistar. Аналогичным образом, Digistar 3 может конвертировать файлы моделей Digistar II, хотя в настоящее время он не может конвертировать файлы шоу.

Ссылки

^ Рубин, Джудит (15 апреля 2014 г.). «Джери в небе с бриллиантами: жизненные достижения Джери Панека» . В журнале «Парк» . Иммерсивные медиа-развлечения, исследования, наука и искусство . Проверено 30 октября 2019 г.
^ Дель Чемберлен, фон (26 ноября 1995 г.). «Планетарии: первая виртуальная реальность» . Проверено 30 октября 2019 г.
^ Смит, Элви Рэй (октябрь 1982 г.). «Спецэффекты для« Звездного пути II »: Мгновенная эволюция демо-версии Genesis с помощью компьютерной графики». Американский оператор : 1038.
^ «За кулисами ILM: Визуальные эффекты» . Звездный путь журнала 5. Коллекционное издание . Издательство Фаббри. Сентябрь 2002. с. 21 . Проверено 30 октября 2019 г.
^ Макаллистер, Стивен; Уотсон, Брент; Самнер, Уэйн (6 сентября 1986 г.). «Аудиоистория проекционной системы планетария Digistar от Evans & Sutherland» . Ютуб . Проверено 27 августа 2021 г.
^ Уитни, Сьюзен (26 ноября 1995 г.). «30 лет чудес: планетарий Хансена открывает для Юты вдохновение звездной ночью» . Проверено 30 октября 2019 г.
^ https://www.aplf-planetariums.info/en/index.php?onglet=planetariums&menu=sheet_planetarium&filtre=449
^ Карлсон, Коди (29 сентября 2011 г.). «Обновлен купольный театр планетария Кларка» . Проверено 30 октября 2019 г.
^ Макаллистер, Стивен; Уотсон, Брент; Самнер, Уэйн (6 сентября 1986 г.). «Аудиоистория проекционной системы планетария Digistar от Evans & Sutherland» . Ютуб . Проверено 27 августа 2021 г.
^ "Дом" . es.com .
^ Смит, Дейл В. (1 марта 2000 г.). «Послание президента» (PDF) . Планетарианец: Журнал Международного общества планетариев . Международное общество планетариев . Проверено 30 октября 2019 г.

Внешние ссылки

[1] Рубин, Джудит (15 апреля 2014 г.). «Джери в небе с бриллиантами: жизненные достижения Джери Панека» . В журнале «Парк» . Иммерсивные медиа-развлечения, исследования, наука и искусство . Проверено 30 октября 2019 г.

[2] Дель Чемберлен, фон (26 ноября 1995 г.). «Планетарии: первая виртуальная реальность» . Проверено 30 октября 2019 г.

[alvy-3] Смит, Элви Рэй (октябрь 1982 г.). «Спецэффекты для« Звездного пути II »: Мгновенная эволюция демо-версии Genesis с помощью компьютерной графики». Американский оператор : 1038.

[4] «За кулисами ILM: Визуальные эффекты» . Звездный путь журнала 5. Коллекционное издание . Издательство Фаббри. Сентябрь 2002. с. 21 . Проверено 30 октября 2019 г.

[5] Макаллистер, Стивен; Уотсон, Брент; Самнер, Уэйн (6 сентября 1986 г.). «Аудиоистория проекционной системы планетария Digistar от Evans & Sutherland» . Ютуб . Проверено 27 августа 2021 г.

[6] Уитни, Сьюзен (26 ноября 1995 г.). «30 лет чудес: планетарий Хансена открывает для Юты вдохновение звездной ночью» . Проверено 30 октября 2019 г.

[7] ttps://www.aplf-planetariums.info/en/index.php?onglet=planetariums&menu=sheet_planetarium&filtre=449

[8] Карлсон, Коди (29 сентября 2011 г.). «Обновлен купольный театр планетария Кларка» . Проверено 30 октября 2019 г.

[9] Макаллистер, Стивен; Уотсон, Брент; Самнер, Уэйн (6 сентября 1986 г.). «Аудиоистория проекционной системы планетария Digistar от Evans & Sutherland» . Ютуб . Проверено 27 августа 2021 г.

[10] "Дом" . es.com .

[11] Смит, Дейл В. (1 марта 2000 г.). «Послание президента» (PDF) . Планетарианец: Журнал Международного общества планетариев . Международное общество планетариев . Проверено 30 октября 2019 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

v т и Эванс и Сазерленд
Люди	Дэвид С. Эванс Иван Сазерленд
Продукты	Дигистар II Эванс и Сазерленд ES-1 ЛДС-1 (Система рисования линий-1)