デジスター

Digistar は、コンピュータ グラフィックスをベースとした初のプラネタリウム投影およびコンテンツ システムです。Evans & Sutherland社によって設計され、1983 年にリリースされました。この技術は当初、正確で高品質な星の表示に重点が置かれており、地球表面以外の視点から星を表示したり、星の間を移動したり、過去と未来のさまざまな時期の天体を正確に表示したりすることが初めて含まれていました。Digistar 3 以降、このシステムではフルドーム ビデオを投影できるようになりました。

LCD、DLP、SXRD、またはレーザー投影技術を使用する現代のフルドーム システムとは異なり、Digistar 投影システムは、星を表す明るい光の点を投影するように設計されました。これは、ラスターグラフィックスではなく、ベクター グラフィックスの一種であるカリグラフィ表示を使用して実現されました。Digistar プロジェクターの心臓部は、大きなブラウン管(CRT) です。蛍光体プレートが管の上に取り付けられ、光は 160 度の視野を持つ大きなレンズによって分散され、プラネタリウムのドームをカバーします。元のレンズには、「1979 年 8 月、Lincoln Optical Corp.、ルイジアナ州、カリフォルニア州、Evans and Sutherland Computer Corp.、SLC、ユタ州向けに製造、デジタル プラネタリウム CRT 投影レンズ、43 mm、f2.8、160 度の視野」という刻印がありました。

プロジェクターで表示される星とワイヤーフレーム モデルの座標は、コンピューターのRAMの表示リストに保存されます。ディスプレイは各座標セットを順番に読み取り、CRT の電子ビームをそれらの座標に直接送ります。移動中に電子ビームが有効になると、蛍光板に線が描かれます。そうでない場合は、電子ビームは目的地で一度有効になり、星が描かれます。表示リスト内のすべての座標が処理されると、表示は表示リストの先頭から繰り返されます。

したがって、表示リストが短いほど、電子ビームが蛍光体プレート上の特定のポイントの電荷を頻繁にリフレッシュし、ポイントの投影がより明るくなります。このようにして、Digistar によって投影された星は、繰り返す前に蛍光体プレート上のすべてのポイントに触れる必要があるラスター ディスプレイを使用して達成できるものよりも大幅に明るくなりました。同様に、カリグラフィ テクノロジにより、暗い空を表す蛍光体プレートの部分に電子ビームが当たらないため、Digistar はフルドーム プロジェクターよりも暗い黒レベルを実現できました。ピクセル化されたカラー フィルター スクリーンのない 1 つのチューブのみであるため、Digistar プロジェクターは単色です。Digistar は明るい燐光性の緑色を投影しますが、多くの人 (訪問者と惑星観測者の両方を含む) はこの緑と白の区別がつかないと報告しています。

さらに、ラスター ディスプレイとは異なり、カリグラフィ ディスプレイはピクセルに分割されないため、表示される星は、ラスター グラフィックスでは避けることが難しいブロック状またはロー状のアーティファクトがなく、よりリアルな単一の光点となります。ラスター イメージングではなくベクター グラフィックスを使用しているため、Digistar では多くのフル ドーム システムに見られる解像度の問題はありません。このため、および CRT の明るさのおかげで、ドーム全体に投影するのにプロジェクターは 1 台だけで済みます。一方、ほとんどのフル ドーム システムでは、ドームのサイズに応じて最大 6 台のラスター プロジェクターが必要です。

オリジナルの Digistar のプロジェクターは、四角錐の形の外装に収められていました。電源を入れると、ピラミッドの先端の 4 つの側面が外装に引っ込み、レンズが露出して、切り取られたピラミッドのように見えます。

Digistar II の開発中、多くのプラネタリウムで Digistar LEA プロジェクターが販売されました。多くのユーザーから Digistar 1.5 と呼ばれていた LEA は、実質的には D2 プロジェクターのプロトタイプであり、Digistar と互換性があり、Digistar II にアップグレード可能でした。LEA と本物の D2 の間には、パフォーマンスに大きな違いはありません。

デジスターは、長年のアマチュア天文家でありコンピュータグラフィックスエンジニアでもあったスティーブン・マカリスターとブレント・ワトソンの発案によるものでした。 ^{[1] [2]} 1977年、E&S社はジョンソン宇宙センターに宇宙飛行士の訓練シミュレーターに関するコンサルティングを行っていました。マカリスターはこのコンサルティングのために概念実証ソフトウェアを書いており、1977年夏には400個の明るい星のデータを入力して、それらを表示するソフトウェアを作成しました。スティーブとブレントは当初、このシステムの目的を天体航法の訓練と見なしていました。最近までハンセン・プラネタリウムで働いていたブレントは、プラネタリウムの同僚にデジタルプラネタリウムシステムの可能性について意見を聞き、スティーブとブレントはシステムをプラネタリウムに向けました。プラネタリウムシステムの主な目的は、コンピュータグラフィックスを使用して、地球表面の観点からしか星野を表示できない従来のスターボール技術の制限を克服することでした。コンピュータ グラフィックスを使用することで、宇宙飛行の様子をシミュレートするなど、宇宙の視点から星を表示できます。同様に、太陽系内の惑星と衛星を、歴史上のどの時期でも、どの視点からでも正確に表示できます。このシステムでは、エール ブライト スター カタログの実際の星の位置と、ランダムな星 の位置を使用しました。

1982年のSF映画『スタートレックII カーンの逆襲』では、デジスターの実験室プロトタイプが星空と戦術ディスプレイの生成に使用された。撮影は実験室のデジスターディスプレイから直接行われた。^{[3] [4]} ILMは2週間かかると見積もったが、実際には1981年11月下旬から1982年2月中旬までかかった。最後に記録されたショットは、完全なコンピュータ生成による初の長編映画シーケンスとなった。それは映画の冒頭シーンで、3.5分間続いた星空を前方に回転しながら移動するシーンだった。これは1テイクで記録され、3.5秒に1フレームの速度で撮影され、撮影には4時間を要した。^[5]デジスターのチームメンバーは映画にクレジットされている。

エバンスとサザーランドの研究室で試作した後、チームはソルトレイクシティのハンセンプラネタリウムを繰り返し利用し、夜間にプラネタリウムでシステムのベータテストを行った。デジスターチームはプラネタリウムの資金集めのため、プラネタリウムで1週間ショーを行った。同社は後にプラネタリウムに、老朽化し​​たスピッツプラネタリウムプロジェクター「ジェイク」の代わりに改良されたプロトタイプのデジスターを寄贈した。^[6]

最初の顧客向け設置は、1983年にバージニア科学博物館に新しく建設されたユニバースプラネタリウムで、当時世界最大のプラネタリウムドームでした^[7]。費用は595,000ドルでした。1986年9月までに4台のデジスターが設置されました。この時点でも製品の長期的な成功は非常に疑問視されていましたが、2019年現在、デジスターは550台以上のプラネタリウムに設置されています。

• デジスター（1983）
• デジスターII（1995）
• デジスター3（2002）^[8]
• デジスター4 (2010?)
• デジスター5 (2012)
• デジスター6 (2016)
• デジスター7（2021）

Digistar は、E&S Picture System 2 に関連するカスタム グラフィックス ハードウェアを搭載したVAX-11 /780 ミニコンピュータによって駆動されました。Digistar 1 の後のバージョンでは、DEC MicroVAX 2 が使用され、PS/300 のカスタム バージョンが駆動されました。

オリジナルの Digistar と Digistar 2 には、スター ショーを実行するために使用される物理的なコントロール パネルがありました。このコントロール パネルは約 3 フィート x 4 フィートで、キーボード、6 DOFジョイスティック、および多数のバックライト付きボタンが含まれていました。視点を宇宙空間で前方に移動するために使用されるボタンの 1 つには、「Boldly Go」というラベルが付けられていました。^[9]その後の Digistar の反復では、物理的なコントロール パネルが一般的なグラフィカル ユーザー インターフェイスに置き換えられました。

Digistar 3 は、2002 年に 6 台のプロジェクターを使用してフルドーム ビデオを提供した最初の Digistar システムでした。Digistar 4 は、わずか 2 台のプロジェクターを使用してドーム全体をカバーできました。

当時の技術的に進歩しており、発売当時は真のフルドーム ビデオに最も近いシステムでしたが、オリジナルの Digistar と Digistar 2 は、点と線のみの投影に制限されており、つまり、投影できるのはワイヤーフレーム モデルのみでした。これを補うために、プロジェクターは特定のモデルの焦点をぼかし、線と点を一緒にぼかす機能を備えています。その一例が、Digistar 2 に組み込まれている天の川モデルです。このモデルは平行線の円で、焦点をぼかすと、空を横切る天の川の連続した帯のように見えます。より複雑なモデル、特に 3 次元モデルでは、このプロセスで明るさと詳細が失われる可能性があるため、すべての状況で役立つわけではありません。

Digistar と Digistar 2 にもフォーカスの制限があります。ドーム全体を 1 つのレンズでカバーするため、ドーム全体に完全にフォーカスを合わせるのは困難です。これに加えて、一定の明るさを超える星は「マルチヒット」ポイントになります。つまり、プロジェクターは星の明るさに合わせて、特定の位置に 2 つの点を描画します。プロジェクターのエラーにより、2 番目の点が最初の点とわずかにずれることがあります。これら 2 つの問題と、プロジェクターのフォーカス システム内で発生する可能性のあるその他の問題が組み合わさって、星がぼんやりとした外観になります。当時はどこにでもあったピンポイントの光機械式プロジェクター星に慣れていた一部の惑星観測者は、この理由で Digistar と Digistar 2 を拒否し、システムのその他の利点を無視しました。

Digistar および Digistar 2 の CRT は、約 1000 時間の使用後に消耗し、明るさを失い始めます。つまり、ほとんどのプラネタリウムでは、1 年または 1 年半ごとにチューブを交換する必要があります。

オリジナルの Digistar は大型のVAXコンピュータで動作しましたが、Digistar II ははるかにコンパクトで高度なSun Microsystems SPARCstation 5で動作します。D2 は .vl と .sf という 2 つの主要なファイル タイプを使用します。.vl ファイルはバイナリ モデル ファイルで、.sf ファイルはバイナリ ショー データ ファイルです。モデル ファイルには、ベクトル、ライン、ドット データのほか、ファイル内のデータに対するパラメータ変更が含まれます。ショー ファイルには、ファイル内で宣言されたオブザーバーとモデルの操作に関する、システムへのコマンドが含まれます。ショー制作では、複数のショー ファイルが互いに連結されることがよくあります。.vl と .sf には、編集用にそれぞれ .vla と .sfa というASCII同等ファイルがあります。これらは、Digistar システムに組み込まれたユーティリティによってバイナリ同等ファイルに変換され、ファイル内のエラーもチェックされます。Digistar II ショー ファイルは、 Pascalに関連する言語でプログラムされています。

さらに、Digistar II は、ASCII 形式 .afa のアニメーション ファイル .af を実行できます。アニメーション ファイルは、グループ化され、1 つのオブジェクトとして読み込まれた複数のモデル ファイルで構成されます。Digistar II は、フレームを個別に選択することも、ファイル全体をアニメーション化することもできます。

Digistar II は、Digistar ショー ファイルとモデル ファイルを変換できます。同様に、Digistar 3 は Digistar II モデル ファイルを変換できますが、現時点ではショー ファイルを変換することはできません。

オリジナルのデジスターは、その限界にもかかわらず、多くのプラネタリアンに好評を博し、世界中に配布されました。光学機械式プロジェクターのピンポイントの星や、後のデジスター3の全天体レンダリング機能は備えていませんでしたが、多くのプラネタリアンは、特に時空のどの地点からでも天体を見ることができるという斬新な機能を考慮すると、この2つのバランスが取れていると考えています。デジスターシリーズは、2019年現在、550台以上のプラネタリウムに設置されています。^[10]

国際プラネタリウム協会の元会長テレンス・マータグは、2000年にデジスター3の全天周ビデオを予想して、「1920年代の投影型プラネタリウムの発明と1980年代の電子式デジスターの登場以来、今後10年間は​​全天周プレゼンテーションで最も劇的な進歩が見られるだろう」と述べた。^[11]

Digistarユーザー グループは1980 年代半ばから活動しており、Digistar システムを導入した数百の施設で構成されています。

• 公式サイト
• .vla ファイル形式情報
• 世界中のプラネタリウム - プロジェクター情報