Digistar es el primer sistema de proyección y contenido planetario basado en gráficos de computadora . Fue diseñado por Evans & Sutherland y lanzado en 1983. La tecnología se centró originalmente en la visualización precisa y de alta calidad de las estrellas, incluyendo por primera vez la visualización de estrellas desde puntos de vista distintos a la superficie de la Tierra, viajando a través de las estrellas y mostrando con precisión cuerpos celestes de diferentes momentos en el pasado y el futuro. A partir del Digistar 3, el sistema ahora proyecta video de cúpula completa .
A diferencia de los sistemas modernos de domo completo, que utilizan tecnología de proyección LCD , DLP , SXRD o láser , el sistema de proyección Digistar fue diseñado para proyectar puntos brillantes de luz que representan estrellas. Esto se logró utilizando una pantalla caligráfica , una forma de gráficos vectoriales , en lugar de gráficos rasterizados . El corazón del proyector Digistar es un gran tubo de rayos catódicos (CRT). Una placa de fósforo está montada sobre el tubo y luego la luz se dispersa mediante una lente grande con un campo de visión de 160 grados para cubrir la cúpula del planetario . La lente original tenía la inscripción: "Agosto de 1979 fabricado por Lincoln Optical Corp., LA, CA para Evans and Sutherland Computer Corp., SLC, UT, lente de proyección CRT para planetario digital, 43 mm, f2.8, campo de visión de 160 grados".
Las coordenadas de las estrellas y los modelos de alambre que se iban a mostrar en el proyector se almacenaban en la memoria RAM de la computadora en una lista de visualización. La pantalla leía cada conjunto de coordenadas por turno y enviaba el haz de electrones del CRT directamente a esas coordenadas. Si el haz de electrones se activaba mientras se movía, se pintaba una línea en la placa de fósforo. De lo contrario, el haz de electrones se activaba una vez que llegaba a su destino y se pintaba una estrella. Una vez que se habían procesado todas las coordenadas de la lista de visualización, la visualización se repetía desde la parte superior de la lista de visualización.
De este modo, cuanto más corta sea la lista de visualización, más frecuentemente el haz de electrones refrescaría la carga en un punto dado de la placa de fósforo, haciendo que la proyección de los puntos fuera más brillante. De esta manera, las estrellas proyectadas por Digistar eran sustancialmente más brillantes de lo que se podría lograr utilizando una pantalla rasterizada, que tiene que tocar cada punto de la placa de fósforo antes de repetir. Asimismo, la tecnología caligráfica permitió que Digistar tuviera un nivel de negro más oscuro que los proyectores de cúpula completa, ya que las partes de la placa de fósforo que representan el cielo oscuro nunca fueron alcanzadas por el haz de electrones. Como es solo un tubo, sin pantalla de filtro de color pixelada, el proyector Digistar es monocromático. El Digistar proyecta un verde brillante y fosforescente, aunque muchos (incluidos visitantes y planetarios) informan que no pueden distinguir entre este verde y el blanco.
Además, a diferencia de una pantalla rasterizada, la pantalla caligráfica no está dividida en píxeles, por lo que las estrellas mostradas eran un único punto de luz más realista, sin los artefactos irregulares o irregulares que son difíciles de evitar con los gráficos rasterizados. Debido al uso de gráficos vectoriales, en lugar de imágenes rasterizadas, el Digistar no tiene los problemas de resolución que tienen muchos sistemas de domo completo. Gracias a esto y al brillo del CRT, solo se necesita un proyector para proyectar en todo el domo, mientras que la mayoría de los sistemas de domo completo requieren hasta seis proyectores rasterizados, según el tamaño del domo.
El proyector del Digistar original estaba alojado en una carcasa cuadrada con forma de pirámide. Cuando se encendía, los cuatro lados de la punta de la pirámide se hundían en la carcasa, dejando expuesta la lente y dando la apariencia de una pirámide recortada.
Mientras se desarrollaba el Digistar II, se vendieron en muchos planetarios proyectores Digistar LEA. El LEA, llamado Digistar 1.5 por muchos usuarios, era en realidad un prototipo del proyector D2, compatible con Digistar y actualizable a Digistar II. No existen diferencias significativas en el rendimiento entre el LEA y el verdadero D2.
Digistar fue una creación de Stephen McAllister y Brent Watson, ambos astrónomos aficionados e ingenieros de gráficos por computadora desde hacía mucho tiempo. [1] [2] En 1977, E&S había estado consultando con el Centro Espacial Johnson sobre simuladores de entrenamiento para astronautas. McAllister había estado escribiendo un software de prueba de concepto para esta consulta y en el verano de 1977 ingresó los datos de 400 estrellas brillantes y escribió el software para mostrarlos. Steve y Brent originalmente vieron el propósito del sistema como entrenamiento de navegación celestial. Brent, que hasta hace poco había trabajado en el planetario Hansen , preguntó a sus compañeros de trabajo del planetario qué pensaban de un posible sistema de planetario digital, y luego Steve y Brent orientaron el sistema hacia los planetarios. El objetivo principal del sistema de planetario era usar gráficos por computadora para superar la limitación de la tecnología tradicional de bolas estelares que solo permitía la visualización de campos de estrellas desde el punto de vista de la superficie de la Tierra. Al usar gráficos por computadora, las estrellas podrían mostrarse desde puntos de vista en el espacio, incluida la simulación de la apariencia de un vuelo espacial. De la misma manera, los planetas y lunas del Sistema Solar podrían visualizarse con precisión en cualquier momento de la historia, desde cualquier punto de vista. El sistema utilizó la ubicación de estrellas reales del Catálogo de estrellas brillantes de Yale , así como estrellas aleatorias.
Un prototipo de laboratorio de Digistar se utilizó para generar los campos de estrellas y las pantallas tácticas en la película de ciencia ficción de 1982 Star Trek II: La ira de Khan . La filmación se realizó directamente desde la pantalla Digistar en el laboratorio. [3] [4] ILM proyectó que el esfuerzo tomaría dos semanas, pero de hecho tomó desde fines de noviembre de 1982 hasta mediados de febrero de 1983. La última toma grabada fue lo que se convirtió en la primera secuencia de largometraje generada completamente por computadora. Fue la escena de apertura de la película, una traslación giratoria hacia adelante a través de un campo de estrellas que duró 3,5 minutos. Se grabó en una sola toma, a una velocidad de un fotograma cada 3,5 segundos, y tomó cuatro horas para el rodaje. [5] Los miembros del equipo Digistar están acreditados en la película.
Después de realizar prototipos en los laboratorios de Evans y Sutherland, el equipo utilizó repetidamente el planetario Hansen de Salt Lake City para realizar pruebas beta del sistema en el planetario por la noche. El equipo de Digistar realizó una semana de espectáculos en el planetario para recaudar fondos para el planetario. Más tarde, la empresa también le dio al planetario un prototipo mejorado de Digistar para reemplazar a "Jake", el viejo proyector de planetario Spitz . [6]
La primera instalación para un cliente se realizó en el recién construido Planetario Universe en el Museo de Ciencias de Virginia en 1983, el planetario con cúpula más grande del mundo en ese momento, [7] por 595.000 dólares. En septiembre de 1986, ya había cuatro Digistar instalados. Incluso en ese momento, el éxito a largo plazo del producto estaba muy en duda, pero en 2019 Digistar tenía una base instalada de más de 550 planetarios.
El Digistar II fue lanzado en 1995.
Digistar era controlado por una minicomputadora VAX-11 /780, con hardware gráfico personalizado relacionado con el E&S Picture System 2. Las versiones posteriores de Digistar 1 usaban un DEC MicroVAX 2, que controlaba una versión personalizada de un PS/300.
Los Digistar y Digistar 2 originales tenían un panel de control físico que se utilizaba para ejecutar los espectáculos de estrellas. Este panel de control medía aproximadamente 3' x 4' y contenía un teclado, un joystick de 6 grados de libertad y una gran variedad de botones retroiluminados. Un botón que se usaba para mover el punto de vista hacia adelante en el espacio estaba etiquetado como " Boldly Go ". [9] Las iteraciones posteriores de Digistar reemplazaron el panel de control físico con una interfaz gráfica de usuario común .
Digistar 3 fue el primer sistema Digistar que ofreció video de domo completo en 2002, utilizando seis proyectores. Digistar 4 pudo cubrir el domo utilizando solo dos proyectores.
Aunque en su día eran tecnológicamente avanzados y el sistema más cercano al video de domo completo en el momento de su lanzamiento, los Digistar y Digistar 2 originales están limitados a proyectar únicamente puntos y líneas, lo que significa que solo se pueden proyectar modelos de estructura alámbrica. Para compensar esto, el proyector es capaz de desenfocar modelos específicos, difuminando las líneas y los puntos. Un ejemplo de esto es el modelo de la Vía Láctea incorporado en el Digistar 2. El modelo es un círculo de líneas paralelas que, cuando se desenfoca, aparecen como la banda continua de la Vía Láctea en el cielo. En modelos más complejos, especialmente los tridimensionales, el brillo y los detalles pueden perderse en este proceso, por lo que no es útil en todas las situaciones.
El Digistar y el Digistar 2 también sufren limitaciones de enfoque. Debido a que utilizan una sola lente para cubrir toda la cúpula, es difícil obtener un enfoque perfecto en toda la cúpula. Junto con esto, las estrellas que superan un cierto brillo son puntos de "impacto múltiple", lo que significa que el proyector dibuja dos puntos en la posición dada para adaptarse al brillo de la estrella. Los errores en el proyector pueden hacer que el segundo punto esté ligeramente desfasado con respecto al primero. Estos dos problemas juntos, junto con otros problemas que pueden ocurrir dentro del sistema de enfoque del proyector, dan a las estrellas un aspecto borroso. Algunos planetarios, acostumbrados a las estrellas con proyectores optomecánicos de precisión omnipresentes en la época, rechazaron el Digistar y el Digistar 2 debido a esto, ignorando las otras ventajas del sistema.
El tubo de rayos catódicos de Digistar y Digistar 2 comienza a desgastarse y a perder brillo después de aproximadamente 1000 horas de uso. Esto significa que la mayoría de los planetarios deben cambiar el tubo cada año o año y medio.
Mientras que el Digistar original se ejecutaba en grandes computadoras VAX , Digistar II se ejecuta en el mucho más compacto y avanzado Sun Microsystems SPARCstation 5. D2 utiliza dos tipos de archivos principales, .vl y .sf. Los archivos .vl son archivos de modelo binario, mientras que los archivos .sf son archivos de datos de presentación binarios. Los archivos de modelo contienen datos vectoriales, de línea y de punto, así como cambios paramétricos a los datos dentro del archivo. Los archivos de presentación contienen comandos para el sistema, relacionados con la manipulación del observador y los modelos declarados dentro del archivo. Varios archivos de presentación a menudo se encadenan juntos uno debajo del otro en la producción de presentaciones. Tanto .vl como .sf tienen equivalentes ASCII para edición: .vla y .sfa respectivamente. Estos se convierten a sus equivalentes binarios mediante una utilidad incorporada en el sistema Digistar, que también verifica errores dentro del archivo. Los archivos de presentación de Digistar II están programados en un lenguaje relacionado con Pascal .
Además, Digistar II puede ejecutar archivos de animación .af con el formato ASCII .afa. Un archivo de animación consta de varios archivos de modelo, agrupados y cargados como un solo objeto. Digistar II puede seleccionar fotogramas individualmente o animar el archivo completo.
Digistar II puede convertir archivos de modelos y presentaciones de Digistar. De manera similar, Digistar 3 puede convertir archivos de modelos de Digistar II, aunque, por el momento, no puede convertir archivos de presentaciones.
A pesar de sus limitaciones, el Digistar original fue bien recibido por muchos planetarios y se ha distribuido en todo el mundo. Aunque carecía de las estrellas puntuales de los proyectores opto-mecánicos y de las capacidades de renderización de cúpula completa del posterior Digistar 3, muchos planetarios lo consideran un buen equilibrio entre los dos, especialmente considerando las novedosas capacidades de ver cuerpos celestes desde cualquier punto en el espacio y el tiempo. La línea Digistar tiene una base instalada de más de 550 planetarios a partir de 2019. [10]
Terence Murtagh, expresidente de la Sociedad Internacional de Planetarios, declaró en 2000, anticipándose al video de cúpula completa de Digistar 3 : "Creo que los próximos diez años verán los avances más espectaculares en las presentaciones de cúpula completa desde la invención del planetario de proyección en la década de 1920 y la llegada del Digistar electrónico en la década de 1980". [11]
El Grupo de Usuarios de Digistar ha estado operando desde mediados de la década de 1980 y está formado por varios cientos de instalaciones que han instalado sistemas Digistar.