Digistar

Digistar es el primer sistema de proyección y contenido de planetario basado en gráficos por 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 terrestre, viajes a través de las estrellas y la representación precisa de cuerpos celestes en diferentes épocas del pasado y del futuro. A partir del Digistar 3, el sistema ahora proyecta video de cúpula completa .

A diferencia de los modernos sistemas de cúpula completa, que utilizan tecnología de proyección LCD , DLP , SXRD o láser , el sistema de proyección Digistar fue diseñado para proyectar puntos de luz brillantes que representan estrellas. Esto se logró mediante 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 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 llevaba la inscripción: "Fabricado en agosto de 1979 por Lincoln Optical Corp., Los Ángeles, California, para Evans and Sutherland Computer Corp., Salt Lake City, Utah. Lente de proyección CRT para planetario digital, 43 mm, f/2.8, campo de visión de 160 grados".

Las coordenadas de las estrellas y los modelos de estructura alámbrica que proyectaría el proyector se almacenaban en la memoria RAM del ordenador , en una lista de visualización. El proyector leía cada conjunto de coordenadas y dirigía el haz de electrones del tubo de rayos catódicos directamente hacia ellas. Si el haz de electrones se activaba durante el movimiento, se dibujaba una línea en la placa de fósforo. De lo contrario, el haz de electrones se activaba al llegar a su destino y se dibujaba una estrella. Una vez procesadas todas las coordenadas de la lista, el proyector volvía a empezar desde el principio.

Así, cuanto más corta era la lista de visualización, con mayor frecuencia el haz de electrones renovaba la carga en un punto determinado de la placa de fósforo, lo que hacía que la proyección de los puntos fuera más brillante. De esta forma, las estrellas proyectadas por Digistar eran sustancialmente más brillantes que las que se podían lograr con una pantalla de trama, que tiene que tocar cada punto de la placa de fósforo antes de repetirse. Asimismo, la tecnología caligráfica permitió a Digistar tener un nivel de negro más oscuro que los proyectores de cúpula completa, ya que las porciones de la placa de fósforo que representaban el cielo oscuro nunca eran alcanzadas por el haz de electrones. Al ser un solo tubo, sin pantalla de filtro de color pixelada, el proyector Digistar es monocromático. Digistar proyecta un verde fosforescente brillante, aunque muchos (incluidos visitantes y planetarios) afirman no poder distinguir entre este verde y el blanco.

Además, a diferencia de una pantalla de trama, la pantalla caligráfica no se discretiza en píxeles, por lo que las estrellas mostradas se ven como un único punto de luz más realista, sin los artefactos pixelados o irregulares que son difíciles de evitar con los gráficos de trama. Gracias al uso de gráficos vectoriales, en lugar de imágenes de trama, el Digistar no presenta 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 de trama, dependiendo del tamaño del domo.

El proyector del Digistar original estaba alojado en una carcasa cuadrada con forma de pirámide. Al encenderlo, los cuatro lados de la punta de la pirámide se retraían dentro de la carcasa, dejando al descubierto la lente y dando la apariencia de una pirámide recortada.

Durante el desarrollo de Digistar II, muchos planetarios adquirieron proyectores Digistar LEA. El LEA, conocido por muchos usuarios como Digistar 1.5, 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 D2 original.

Digistar fue una idea original de Stephen McAllister y Brent Watson, ambos astrónomos aficionados y ingenieros de gráficos por computadora con larga trayectoria. ^{[ 1 ] [ 2 ]} En 1977, E&S había estado asesorando al Centro Espacial Johnson sobre simuladores de entrenamiento para astronautas. McAllister había estado escribiendo software de prueba de concepto para esta consultoría y, en el verano de 1977, ingresó los datos de 400 estrellas brillantes y escribió el software para mostrarlas. Steve y Brent inicialmente vieron el propósito del sistema como entrenamiento de navegación celeste. Brent, quien hasta hacía poco había trabajado en el planetario Hansen , preguntó a sus compañeros 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 la bola de estrellas que solo permitía mostrar campos estelares desde el punto de vista de la superficie de la Tierra. Mediante el uso de gráficos por computadora, las estrellas podían mostrarse desde puntos de vista en el espacio, incluyendo la simulación de la apariencia de un vuelo espacial. Asimismo, los planetas y las lunas del Sistema Solar podían representarse con precisión para cualquier época de la historia, desde cualquier punto de vista. El sistema utilizaba la ubicación de estrellas reales del Catálogo de Estrellas Brillantes de Yale , así como estrellas aleatorias.

Se utilizó un prototipo de laboratorio de Digistar para generar los campos estelares 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 finales de noviembre de 1981 hasta mediados de febrero de 1982. La última toma grabada fue la que se convirtió en la primera secuencia de largometraje completamente generada por computadora. Fue la escena inicial de la película, una traslación rotativa hacia adelante a través de un campo estelar que duró 3.5 minutos. Se grabó en una sola toma, a una velocidad de un fotograma cada 3.5 segundos, tomando cuatro horas para la filmación. ^{[ 5 ]} Los miembros del equipo Digistar aparecen acreditados en la película.

Tras realizar prototipos en los laboratorios de Evans y Sutherland, el equipo utilizó repetidamente el planetario Hansen de Salt Lake City para probar el sistema en fase beta durante las noches. El equipo de Digistar ofreció una semana de funciones en el planetario para recaudar fondos. Posteriormente, la empresa también donó al planetario un prototipo mejorado de Digistar para reemplazar a "Jake", el antiguo proyector Spitz del planetario . ^{[ 6 ]}

La primera instalación para un cliente se realizó en el recién construido Planetario Universe del Museo de Ciencias de Virginia en 1983, la cúpula de planetario más grande del mundo en aquel entonces, por 595 000 dólares. Para septiembre de 1986, ya había cuatro Digistars instalados. Incluso en ese momento, el éxito a largo plazo del producto era muy incierto, pero en 2019 Digistar contaba con una base instalada de más de 550 planetarios.

Digistar funcionaba con un miniordenador VAX-11 /780, con hardware gráfico personalizado relacionado con el sistema de imágenes E&S Picture System 2. Las versiones posteriores de Digistar 1 utilizaban un DEC MicroVAX 2, que controlaba una versión personalizada de un PS/300.

El Digistar original y el Digistar 2 tenían un panel de control físico que se usaba para manejar los espectáculos estelares. Este panel de control medía aproximadamente 3' x 4' y contenía un teclado, un joystick de 6 DOF y una gran cantidad de botones retroiluminados. Un botón que se usaba para mover el punto de vista hacia adelante en el espacio estaba etiquetado como " Boldly Go ". ^{[ 8 ]} Las versiones posteriores de Digistar reemplazaron el panel de control físico con una interfaz gráfica de usuario común .

Digistar 3 fue el primer sistema Digistar en ofrecer vídeo de cúpula completa en 2002, utilizando seis proyectores. Digistar 4 pudo cubrir la cúpula utilizando solo dos proyectores.

Aunque tecnológicamente avanzado para su época y el sistema más cercano a un verdadero domo completo en el momento de su lanzamiento, el Digistar original y el Digistar 2 se limitan a proyectar solo 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 líneas y puntos. Un ejemplo de esto es el modelo de la Vía Láctea integrado en el Digistar 2. El modelo es un círculo de líneas paralelas que, al desenfocarse, 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.

Los proyectores Digistar y Digistar 2 también presentan limitaciones de enfoque. Debido a que utilizan una sola lente para cubrir toda la cúpula, resulta difícil lograr un enfoque perfecto en toda ella. Además, las estrellas con un brillo superior a cierto límite se consideran puntos de "impacto múltiple", lo que significa que el proyector dibuja dos puntos en la posición indicada para compensar el brillo de la estrella. Los errores en el proyector pueden provocar que el segundo punto quede ligeramente desplazado con respecto al primero. Estos dos problemas, junto con otros que pueden surgir en el sistema de enfoque del proyector, dan a las estrellas un aspecto borroso. Algunos astrónomos planetarios, acostumbrados a las estrellas proyectadas con proyectores optomecánicos de gran precisión , tan comunes en aquella época, rechazaron los Digistar y Digistar 2 por este motivo, ignorando las demás ventajas del sistema.

El tubo de rayos catódicos (CRT) de los modelos Digistar y Digistar 2 comienza a deteriorarse y a perder brillo tras 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 la mucho más compacta y avanzada Sun Microsystems SPARCstation 5. D2 utiliza dos tipos de archivos principales: .vl y .sf. Los archivos .vl son archivos de modelo binarios, mientras que los archivos .sf son archivos de datos de espectáculo binarios. Los archivos de modelo contienen datos vectoriales, de línea y de punto, así como cambios paramétricos en los datos dentro del archivo. Los archivos de espectáculo contienen comandos para el sistema, relacionados con la manipulación del observador y los modelos declarados dentro del archivo. Varios archivos de espectáculo a menudo se encadenan en la producción de espectáculos. Tanto .vl como .sf tienen equivalentes ASCII para edición: .vla y .sfa respectivamente. Estos se convierten a sus equivalentes binarios mediante una utilidad integrada en el sistema Digistar, que también verifica si hay errores dentro del archivo. Los archivos de espectáculo 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 programas de Digistar. Del mismo modo, Digistar 3 puede convertir archivos de modelos de Digistar II, aunque por el momento no puede convertir archivos de programas.

A pesar de sus limitaciones, el Digistar original fue bien recibido por muchos aficionados a la astronomía y se ha distribuido por todo el mundo. Si bien carecía de la precisión de las estrellas de los proyectores optomecánicos y de la capacidad de reproducción de cúpula completa del posterior Digistar 3, muchos lo consideran un buen equilibrio entre ambos, especialmente teniendo en cuenta la novedosa capacidad de observar cuerpos celestes desde cualquier punto del espacio y el tiempo. La línea Digistar cuenta con una base instalada de más de 550 planetarios a fecha de 2019. ^{[ 9 ]}

Terence Murtagh, expresidente de la Sociedad Internacional de Planetarios, declaró en 2000, anticipándose al vídeo de cúpula completa del Digistar 3 : «Creo que en los próximos diez años se producirán los avances más dramáticos en 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». ^{[ 10 ]}

El Grupo de Usuarios de Digistar lleva en funcionamiento desde mediados de la década de 1980 y está formado por varios cientos de instalaciones que han instalado sistemas Digistar.

• Sitio web oficial
• Información sobre el formato de archivo .vla
• Planetarios de todo el mundo - información sobre proyectores. Archivado el 27/10/2020 en Wayback Machine.