Digistar - Digistar

Digistar это первый компьютерная графика -основан система проекции и содержания планетария. Он был разработан Эванс и Сазерленд и выпущена в 1983 году. Первоначально технология была ориентирована на точное и качественное отображение звезд, включая впервые показ звезд с точек зрения, отличных от поверхности Земли, перемещение по звездам и точное отображение небесных тел из разных времен в прошлом. и будущее. Начиная с Digistar 3 система теперь проецирует полнокупольное видео.

Проектор

В отличие от современных полнокупольных систем, в которых используются ЖК-дисплей, DLP, SXRD, или же лазер Проекционная система Digistar была разработана для проецирования ярких точек света, изображающих звезды. Это было выполнено с использованием каллиграфический дисплей, форма векторная графика, скорее, чем растровая графика. Сердце проектора Digistar - большой электронно-лучевая трубка (ЭЛТ). А люминофор пластина устанавливается наверху трубки, и свет затем рассеивается большой линзой с полем обзора 160 градусов, чтобы покрыть планетарий купол. На оригинальном объективе была надпись: «Август 1979 г., производитель Lincoln Optical Corp., Лос-Анджелес, Калифорния для Evans and Sutherland Computer Corp., SLC, UT, ЭЛТ-проекционный объектив для цифрового планетария, 43 мм, f2,8, поле зрения 160 градусов. ".

Координаты звезд и каркасные модели для отображения проектором хранились в компьютере баран в списке отображения. Дисплей будет считывать каждый набор координат по очереди и направлять электронный луч ЭЛТ прямо к этим координатам. Если бы электронный луч был включен во время движения, на люминофорной пластине была бы нарисована линия. В противном случае электронный луч был бы включен один раз в пункте назначения, и звезда была бы нарисована. После обработки всех координат в списке отображения 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 получить с помощью растрового дисплея, который должен касаться каждой точки люминофорной пластины перед повторением. Точно так же каллиграфическая технология позволила Digistar иметь более темный уровень черного, чем у полнокупольных проекторов, поскольку части люминофорной пластины, изображающие темное небо, никогда не попадали под электронный луч. Поскольку это только одна трубка, без пиксельного экрана цветного фильтра, проектор Digistar является монохроматическим. 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, каллиграфический дисплей не разбивается на пиксели, поэтому отображаемые звезды представляли собой более реалистичное одиночное пятно света без блочных или вязких артефактов, которые могут возникнуть. трудно избежать с растровой графикой. Благодаря использованию векторной графики, а не растрового изображения, у Digistar нет 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 для большинства полнокупольных систем требуется до шести растровых проекторов, в зависимости от размера купола.

Проектор в оригинальном Digistar был заключен в квадратную пирамидальную оболочку. При включении четыре стороны вершины пирамиды уходили в корпус, обнажая линзу и представляя собой пирамиду с отсечкой.

Во время разработки Digistar II было продано множество проекторов Digistar LEA. LEA, который многие пользователи называли Digistar 1.5, был фактически прототипом проектора D2, совместимым с Digistar и обновляемым 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 по компьютерной графике.[1][2] В 1977 году E&S консультировалась с Космический центр Джонсона о тренажерах для космонавтов. Макаллистер писал экспериментальную программу для этой консультации, а летом 1977 года ввел данные для 400 ярких звезд и написал программу для их отображения. Стив и Брент изначально видели цель системы в обучении навигации по небесам. Брент, который до недавнего времени работал в Планетарий Хансена, спросил своих коллег по планетарию, что они думают о потенциальной системе цифрового планетария, а затем Стив и Брент нацелили систему на планетарию. Основная цель системы планетария состояла в том, чтобы использовать компьютерную графику для преодоления ограничений традиционных звездный шар технология, которая позволяла отображать звездные поля только с точки зрения поверхности Земли. Используя компьютерную графику, звезды можно было отображать с различных точек зрения в космосе, в том числе имитируя космический полет. Точно так же планеты и луны в Солнечной системе могут быть точно отображены в любое время в истории с любой точки зрения. Система использовала местоположение реальных звезд из Каталог ярких звезд Йельского университета, а также случайные звезды.

Лабораторный прототип Digistar был использован для создания звездных полей и тактических дисплеев в научно-фантастическом фильме. Звездный путь II: Гнев Хана. Съемка велась прямо с дисплея Digistar в лаборатории.[3]:1038[4] ILM Предполагалось, что работа займет две недели, но на самом деле это длилось с конца ноября 1982 года до середины февраля 1983 года. Последний записанный кадр стал первым полностью сгенерированным компьютером эпизодом художественного фильма. Это была начальная сцена фильма, вращающийся вперед перевод через звездное поле, который длился 3,5 минуты. Он был записан за один дубль, с частотой один кадр каждые 3,5 секунды, что заняло четыре часа на съемку. В фильме указаны члены команды Digistar.

После создания прототипа в лабораториях Эванса и Сазерленда команда заключила сделку с Солт-Лейк-Сити с Планетарий Хансена провести бета-тестирование системы в планетарии ночью. Взамен планетарий получил улучшенный прототип Digistar взамен «Джейка», стареющего планетария. Шпиц планетарий проектор.[5]

Первым заказчиком был установлен новый планетарий «Вселенная» в Музей науки Вирджинии в 1983 году - самый большой на то время купол планетария в мире,[6] за 595000 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 установленная база Digistar составляет более 550 планет.

Digistar II был выпущен в 1995 году.

Версии

  • Digistar (1983)
  • Digistar II (1995)
  • Digistar 3 (2002)[7]
  • Digistar 4 (2010?)
  • Digistar 5 (2012 год)
  • Digistar 6 (2016)

Аппаратное обеспечение

Digistar управлялся VAX-11 / 780, с настраиваемым графическим оборудованием, относящимся к E&S Picture System 2. В Digistar 2 использовался DEC MicroVAX 2, за рулем кастомной версии PS / 300.

У оригинальных Digistar и Digistar 2 была физическая панель управления, которая использовалась для запуска звездных шоу. Эта панель управления была размером примерно 3 на 4 дюйма и содержала клавиатуру, 6 степеней свободы джойстик и большое количество кнопок с подсветкой. Одна кнопка, которая использовалась для перемещения точки обзора вперед в пространстве, была помечена "Смело идти ". Более поздние версии Digistar заменили физическую панель управления на обычную графический интерфейс пользователя.

Digistar 3 была первой системой Digistar, которая в 2002 году предложила полнокупольное видео с использованием шести проекторов. Digistar 4 смог покрыть купол с помощью всего двух проекторов.

Системные ограничения

Хотя в свое время они были технологически продвинутыми и были наиболее близкими к полноценному купольному видео на момент выпуска, оригинальные Digistar и Digistar 2 ограничены только проецированием точек и линий, то есть проецируются только каркасные модели. Чтобы компенсировать это, проектор может расфокусировать определенные модели, размыть линии и точки вместе. Примером этого является модель Milky Way, встроенная в Digistar 2. Модель представляет собой круг из параллельных линий, которые в расфокусированном состоянии выглядят как непрерывная полоса Млечного Пути на небе. На более сложных моделях, особенно трехмерных, в этом процессе могут быть потеряны яркость и детали, поэтому он пригодится не во всех ситуациях.

Digistar и Digistar 2 также страдают от ограничений по фокусировке. Поскольку они используют одну линзу для покрытия всего купола, трудно получить идеальную фокусировку по куполу. В сочетании с этим звезды, яркость которых превышает определенное значение, являются точками "множественного попадания", то есть проектор рисует две точки в заданном положении, чтобы учесть яркость звезды. Ошибки в проекторе могут привести к тому, что вторая точка будет немного не на своем месте с первой. Эти две проблемы вместе с другими проблемами, которые могут возникнуть в системе фокусировки проектора, придают звездам вид пятна. Некоторые планетарии, привыкшие к точному определению оптико-механический проектор звезды, вездесущие в тот день, отвергли Digistar и Digistar 2 из-за этого, игнорируя 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 каждые год или полтора.

Типы файлов

В то время как оригинальный Digistar работал на больших VAX компьютерах Digistar II работает на гораздо более компактных и современных Sun Microsystems SPARCstation 5. D2 использует два основных типа файлов: .vl и .sf. Файлы .vl - это файлы двоичных моделей, а файлы .sf - файлы двоичных 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 несколько файлов шоу часто соединяются друг под другом. И .vl, и .sf имеют ASCII эквиваленты для редактирования - .vla и .sfa соответственно. Они преобразуются в их двоичные эквиваленты с помощью встроенной в систему Digistar утилиты, которая также проверяет наличие ошибок в файле. Файлы шоу Digistar II программируются на языке, связанном с Паскаль.

Кроме того, Digistar II может запускать файлы анимации, .af, с форматом 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. Точно так же Digistar 3 может конвертировать файлы моделей Digistar II, хотя в настоящее время он не может конвертировать файлы шоу.

Популярность

Несмотря на свои ограничения, оригинальный Digistar был хорошо принят многими планетариями и распространился по всему миру. Хотя ему не хватало точечных звезд оптико-механических проекторов и возможностей полнокупольного рендеринга более позднего Digistar 3, многие планетарии считают его хорошим балансом между ними, особенно с учетом новых возможностей видеть небесные тела с любой точки. в пространстве и времени. Линия Digistar имеет установленную базу более 550 планетариев по состоянию на 2019 год.[8]

Теренс Муртаг, бывший президент Международного общества планетариев, заявил в 2000 году, предвосхищая Digistar 3. полнокупольное видео «Я думаю, что следующие десять лет станут свидетелями самых значительных успехов в области презентаций с использованием всех куполов с момента изобретения проекционного планетария в 1920-х годах и появления электронного Digistar в 1980-х».[9]

В Группа пользователей Digistar работает с середины 1980-х годов и состоит из нескольких сотен предприятий, на которых установлены системы Digistar.

Рекомендации

  1. ^ Рубин, Джудит (15 апреля 2014 г.). «Джери в небе с бриллиантами: жизненные достижения Джери Панека». Журнал In Park. Иммерсивные медиа, развлечения, исследования, наука и искусство. Получено 30 октября, 2019.
  2. ^ Дель Чемберлен, Фон (26 ноября 1995 г.). «Планетарии: первая виртуальная реальность». Получено 30 октября, 2019.
  3. ^ Смит, Элви Рэй (октябрь 1982 г.). «Специальные эффекты для« Звездного пути II »: демо-версия Genesis Instant Evolution с компьютерной графикой». Американский кинематографист.
  4. ^ «За кулисами ILM: Визуальные эффекты». Коллекционное издание журнала Star Trek 5. Fabbri Publishing. Сентябрь 2002. с. 21 год. Получено 30 октября, 2019.
  5. ^ Уитни, Сьюзен (26 ноября 1995 г.). «30 лет чудес: планетарий Хансена открывает Юту вдохновение звездной ночи». Получено 30 октября, 2019.
  6. ^ https://www.aplf-planetariums.info/en/index.php?onglet=planetariums&menu=sheet_planetarium&filtre=449
  7. ^ Карлсон, Коди (29 сентября 2011 г.). «Модернизированный купольный театр Планетария Кларка». Получено 30 октября, 2019.
  8. ^ https://www.es.com
  9. ^ Смит, Дейл В. (1 марта 2000 г.). "Послание президента" (PDF). Планетарий: Журнал Международного общества планетария. Международное общество планетариев. Получено 30 октября, 2019.

внешняя ссылка