ديجيستار

يُعدّ نظام Digistar أول نظام عرض وعرض محتوى للقبة السماوية يعتمد على رسومات الحاسوب . صمّمته شركة Evans & Sutherland وأُطلق عام 1983. ركّزت التقنية في البداية على عرض النجوم بدقة وجودة عاليتين، بما في ذلك عرض النجوم لأول مرة من زوايا رؤية أخرى غير سطح الأرض، والتنقل عبر النجوم، وعرض الأجرام السماوية بدقة من أزمنة مختلفة في الماضي والمستقبل. بدءًا من Digistar 3، يعرض النظام الآن فيديو بملء القبة .

على عكس أنظمة العرض الحديثة ذات القبة الكاملة، التي تستخدم تقنيات العرض LCD أو DLP أو SXRD أو الليزر ، صُمم نظام عرض Digistar لعرض نقاط ضوئية ساطعة تمثل النجوم. وقد تحقق ذلك باستخدام شاشة عرض خطية ، وهي شكل من أشكال الرسومات المتجهة ، بدلاً من الرسومات النقطية . يُعد أنبوب أشعة الكاثود (CRT) الكبير قلب جهاز عرض Digistar . تُثبّت لوحة فسفورية أعلى الأنبوب، ثم يُشتت الضوء بواسطة عدسة كبيرة بزاوية رؤية 160 درجة لتغطية قبة القبة السماوية . حملت العدسة الأصلية النقش التالي: "أغسطس 1979، صُنعت بواسطة شركة Lincoln Optical Corp.، لوس أنجلوس، كاليفورنيا، لصالح شركة Evans and Sutherland Computer Corp.، سولت ليك سيتي، يوتا، عدسة عرض CRT رقمية للقبة السماوية، 43 مم، f/2.8، زاوية رؤية 160 درجة".

تم تخزين إحداثيات النجوم ونماذج الهياكل السلكية المراد عرضها بواسطة جهاز العرض في ذاكرة الوصول العشوائي للحاسوب ضمن قائمة عرض. يقرأ جهاز العرض كل مجموعة من الإحداثيات بالتتابع، ويوجه شعاع الإلكترونات من أنبوب أشعة الكاثود مباشرةً إلى تلك الإحداثيات. إذا كان شعاع الإلكترونات مُفعّلاً أثناء الحركة، فسيتم رسم خط على لوحة الفوسفور. وإلا، فسيتم تفعيل شعاع الإلكترونات عند وصوله إلى وجهته، وسيتم رسم نجمة. بمجرد معالجة جميع الإحداثيات في قائمة العرض، يُعاد العرض من أعلى القائمة.

وبالتالي، كلما كانت قائمة العرض أقصر، زاد معدل تحديث شعاع الإلكترون للشحنة على نقطة معينة في لوحة الفوسفور، مما يجعل إسقاط النقاط أكثر سطوعًا. وبهذه الطريقة، كانت النجوم التي يعرضها جهاز ديجيستار أكثر سطوعًا بشكل ملحوظ مما يمكن تحقيقه باستخدام شاشة عرض نقطية، والتي يجب أن تلامس كل نقطة على لوحة الفوسفور قبل التكرار. وبالمثل، سمحت تقنية الخط لجهاز ديجيستار بالحصول على مستوى أسود أغمق من أجهزة العرض ذات القبة الكاملة، حيث لم تتعرض أجزاء لوحة الفوسفور التي تمثل السماء المظلمة لشعاع الإلكترون. ولأنه أنبوب واحد فقط، بدون شاشة مرشح ألوان منقطة، فإن جهاز عرض ديجيستار أحادي اللون. يعرض ديجيستار لونًا أخضر فسفوريًا ساطعًا، على الرغم من أن الكثيرين (بمن فيهم الزوار وعلماء الفلك) أفادوا بأنهم لا يستطيعون التمييز بين هذا اللون الأخضر والأبيض.

بالإضافة إلى ذلك، وعلى عكس شاشة العرض النقطية، لا تُقسّم شاشة العرض الخطية إلى وحدات بكسل، مما يجعل النجوم المعروضة تبدو كنقطة ضوء واحدة أكثر واقعية، دون التشوهات المربعة أو المتقطعة التي يصعب تجنبها في الرسومات النقطية. وبفضل استخدام الرسومات المتجهة، بدلاً من التصوير النقطي، لا تعاني شاشة Digistar من مشاكل الدقة التي تعاني منها العديد من أنظمة القبة الكاملة. وبفضل ذلك، وسطوع شاشة CRT، يكفي جهاز عرض واحد فقط للعرض على القبة بأكملها، بينما تتطلب معظم أنظمة القبة الكاملة ما يصل إلى ستة أجهزة عرض نقطية، وذلك حسب حجم القبة.

كان جهاز العرض في جهاز Digistar الأصلي موضوعًا داخل غلاف هرمي مربع الشكل. عند تشغيله، كانت الجوانب الأربعة عند قمة الهرم تتراجع داخل الغلاف، مما يكشف العدسة ويجعلها تبدو كهرم مقطوع.

أثناء تطوير نظام Digistar II، تم بيع العديد من القباب السماوية أجهزة عرض Digistar LEA. كان جهاز LEA، الذي أطلق عليه العديد من المستخدمين اسم Digistar 1.5، بمثابة نموذج أولي لجهاز العرض D2، متوافقًا مع Digistar وقابلًا للتحديث إلى Digistar II. لا توجد فروق جوهرية في الأداء بين جهاز LEA وجهاز D2 الأصلي.

كان نظام ديجيستار فكرة ستيفن ماكاليستر وبرنت واتسون، وكلاهما فلكيان هاويان ومهندسان في مجال رسومات الحاسوب. ^{[ 1 ] [ 2 ]} في عام 1977، كانت شركة E&S تقدم استشاراتها لمركز جونسون للفضاء بشأن أجهزة محاكاة تدريب رواد الفضاء. وكان ماكاليستر يكتب برنامجًا تجريبيًا لهذه الاستشارة، وفي صيف عام 1977 أدخل بيانات 400 نجم ساطع وكتب البرنامج لعرضها. رأى كل من ستيف وبرنت في البداية أن الغرض من النظام هو التدريب على الملاحة الفلكية. برنت، الذي كان يعمل حتى وقت قريب في قبة هانسن السماوية ، سأل زملاءه في القبة عن رأيهم في نظام قبة سماوية رقمية محتمل، ثم وجه ستيف وبرنت النظام نحو القباب السماوية. كان الهدف الأساسي من نظام القبة السماوية هو استخدام رسومات الحاسوب للتغلب على قيود تقنية كرة النجوم التقليدية التي كانت تسمح فقط بعرض حقول النجوم من منظور سطح الأرض. باستخدام رسومات الحاسوب، أمكن عرض النجوم من زوايا مختلفة في الفضاء، بما في ذلك محاكاة مظهر رحلات الفضاء. وبالمثل، أمكن عرض الكواكب والأقمار داخل المجموعة الشمسية بدقة لأي حقبة تاريخية، ومن أي منظور. اعتمد النظام على مواقع النجوم الحقيقية من فهرس ييل للنجوم الساطعة ، بالإضافة إلى نجوم عشوائية.

استُخدم نموذج أولي مخبري من نظام ديجيستار لإنشاء حقول النجوم والشاشات التكتيكية في فيلم الخيال العلمي " ستار تريك 2: غضب خان" عام 1982. تم التصوير مباشرةً من شاشة ديجيستار في المختبر. ^{[ 3 ] [ 4 ]} توقعت شركة ILM أن يستغرق العمل أسبوعين، لكنه في الواقع استغرق من أواخر نوفمبر 1981 حتى منتصف فبراير 1982. كانت اللقطة الأخيرة المسجلة هي أول مشهد سينمائي طويل مُولّد بالكامل بواسطة الحاسوب. كانت المشهد الافتتاحي للفيلم، وهو عبارة عن حركة دورانية أمامية عبر حقل نجوم استمرت 3.5 دقيقة. تم تسجيله في لقطة واحدة، بمعدل إطار واحد كل 3.5 ثانية، واستغرق التصوير أربع ساعات. ^{[ 5 ]} يُذكر اسم أعضاء فريق ديجيستار في الفيلم.

بعد إجراء التجارب الأولية في مختبرات إيفانز وسوذرلاند، استخدم الفريق مرارًا وتكرارًا قبة هانسن الفلكية في مدينة سولت ليك لاختبار النظام تجريبيًا في القبة ليلًا. وقدّم فريق ديجيستار عروضًا لمدة أسبوع في القبة الفلكية لجمع التبرعات لصالحها. كما قدّمت الشركة لاحقًا للقبة نموذجًا أوليًا مُحسّنًا من ديجيستار ليحل محل "جيك"، جهاز عرض القبة الفلكية القديم من طراز سبيتز . ^{[ 6 ]}

كان أول تركيب لنظام Digistar في قبة الكون الفلكية التي شُيّدت حديثًا في متحف العلوم بولاية فرجينيا عام 1983، والتي كانت آنذاك أكبر قبة فلكية في العالم، بتكلفة 595 ألف دولار. وبحلول سبتمبر 1986، كان هناك أربعة أنظمة Digistar مُركّبة. وحتى في ذلك الوقت، كان نجاح المنتج على المدى الطويل موضع شك كبير، ولكن اعتبارًا من عام 2019، أصبح لدى Digistar قاعدة تركيب تضم أكثر من 550 قبة فلكية.

تم تشغيل Digistar بواسطة جهاز كمبيوتر صغير VAX-11 /780، مع أجهزة رسومات مخصصة مرتبطة بنظام الصور E&S 2. استخدمت الإصدارات اللاحقة من Digistar 1 جهاز DEC MicroVAX 2، الذي يشغل نسخة مخصصة من PS/300.

كان جهازا Digistar الأصليان وDigistar 2 مزودين بلوحة تحكم فعلية تُستخدم لتشغيل عروض النجوم. كانت أبعاد هذه اللوحة حوالي 90 سم × 120 سم، وتضمنت لوحة مفاتيح، وعصا تحكم بست درجات حرية ، ومجموعة كبيرة من الأزرار ذات الإضاءة الخلفية. أحد هذه الأزرار، المُستخدم لتحريك نقطة العرض للأمام في الفضاء، كان يحمل اسم " انطلق بجرأة ". ^{[ 8 ]} في الإصدارات اللاحقة من Digistar، استُبدلت لوحة التحكم الفعلية بواجهة مستخدم رسومية موحدة .

كان نظام Digistar 3 أول نظام من أنظمة Digistar يقدم فيديو كامل القبة في عام 2002، باستخدام ستة أجهزة عرض. أما نظام Digistar 4 فقد تمكن من تغطية القبة باستخدام جهازَي عرض فقط.

على الرغم من التطور التكنولوجي الذي شهده جهازا Digistar وDigistar 2 في عصرهما، وكونهما أقرب نظام لعرض الفيديو بتقنية القبة الكاملة عند إصدارهما، إلا أنهما يقتصران على عرض النقاط والخطوط فقط، أي أنهما لا يستطيعان عرض سوى نماذج هيكلية. وللتعويض عن ذلك، يتميز جهاز العرض بقدرته على إزالة تركيز نماذج محددة، مما يؤدي إلى دمج الخطوط والنقاط معًا. ومن الأمثلة على ذلك نموذج درب التبانة المدمج في جهاز Digistar 2. يتكون النموذج من دائرة من الخطوط المتوازية التي تظهر، عند إزالة تركيزها، كشريط متصل لدرب التبانة عبر السماء. في النماذج الأكثر تعقيدًا، وخاصة ثلاثية الأبعاد، قد تُفقد بعض التفاصيل والسطوع خلال هذه العملية، لذا فهي ليست مفيدة في جميع الحالات.

يعاني جهازا Digistar وDigistar 2 أيضًا من قيود في التركيز. فبسبب استخدام عدسة واحدة لتغطية القبة بأكملها، يصعب الحصول على تركيز مثالي عبرها. إضافةً إلى ذلك، تُعتبر النجوم التي تتجاوز سطوعًا معينًا نقاطًا "متعددة النقاط"، أي أن جهاز العرض يرسم نقطتين في الموضع المحدد لمراعاة سطوع النجم. وقد تؤدي أخطاء جهاز العرض إلى انحراف النقطة الثانية قليلًا عن موضع الأولى. هاتان المشكلتان معًا، إلى جانب مشاكل أخرى قد تحدث في نظام تركيز جهاز العرض، تُعطيان النجوم مظهرًا غير واضح. بعض هواة الفلك، الذين اعتادوا على دقة عرض النجوم باستخدام أجهزة العرض الكهروضوئية الميكانيكية المنتشرة آنذاك، رفضوا جهازي Digistar وDigistar 2 لهذا السبب، متجاهلين مزايا النظام الأخرى.

تبدأ شاشة CRT في جهازي Digistar و Digistar 2 بالتلف وفقدان سطوعها بعد حوالي 1000 ساعة من الاستخدام. وهذا يعني أن معظم قاعات العرض الفلكي يجب أن تستبدل الأنبوب كل عام أو عام ونصف.

بينما كان نظام Digistar الأصلي يعمل على حواسيب VAX الضخمة، يعمل Digistar II على حاسوب Sun Microsystems SPARCstation 5 الأكثر تطورًا وصغرًا . يستخدم D2 نوعين رئيسيين من الملفات: .vl و .sf. ملفات .vl هي ملفات نماذج ثنائية، بينما ملفات .sf هي ملفات بيانات عرض ثنائية. تحتوي ملفات النماذج على بيانات متجهة وخطوط ونقاط، بالإضافة إلى تغييرات بارامترية على البيانات داخل الملف. تحتوي ملفات العرض على أوامر للنظام تتعلق بمعالجة المُراقب والنماذج المُعلنة داخل الملف. غالبًا ما يتم تجميع عدة ملفات عرض معًا أثناء إنتاج العرض. لكل من .vl و .sf مكافئات ASCII للتحرير، وهما .vla و .sfa على التوالي. يتم تحويل هذه المكافئات إلى مكافئاتها الثنائية بواسطة أداة مساعدة مدمجة في نظام Digistar، والتي تتحقق أيضًا من وجود أخطاء داخل الملف. تتم برمجة ملفات عرض Digistar II بلغة برمجة مشابهة للغة باسكال .

علاوة على ذلك، يمكن لجهاز Digistar II تشغيل ملفات الرسوم المتحركة بصيغة .af، بالإضافة إلى صيغة ASCII بصيغة .afa. يتكون ملف الرسوم المتحركة من عدة ملفات نموذجية، مجمعة معًا ومحملة ككائن واحد. يستطيع جهاز Digistar II إما تحديد الإطارات بشكل فردي، أو تحريك الملف بأكمله.

يستطيع برنامج Digistar II تحويل ملفات العرض وملفات النماذج الخاصة ببرنامج Digistar. وبالمثل، يستطيع برنامج Digistar 3 تحويل ملفات النماذج الخاصة ببرنامج Digistar II، ولكنه لا يستطيع حاليًا تحويل ملفات العرض.

على الرغم من محدودياته، لاقى جهاز Digistar الأصلي استحسانًا واسعًا من قبل العديد من هواة الفلك، وانتشر في جميع أنحاء العالم. ورغم افتقاره إلى دقة تحديد النجوم التي تتميز بها أجهزة العرض الكهروضوئية، وقدرات عرض القبة الكاملة التي يتمتع بها جهاز Digistar 3 اللاحق، إلا أن العديد من هواة الفلك يعتبرونه مزيجًا مثاليًا بينهما، لا سيما مع الأخذ في الاعتبار إمكانياته الجديدة في رؤية الأجرام السماوية من أي نقطة في المكان والزمان. وقد بلغ عدد أجهزة Digistar المثبتة أكثر من 550 جهازًا حتى عام 2019. ^{[ 9 ]}

صرح تيرينس مورتاغ، الرئيس السابق للجمعية الدولية للقبة السماوية، في عام 2000، متوقعًا فيديو القبة الكاملة لجهاز Digistar 3 ، "أعتقد أن السنوات العشر القادمة ستشهد أكثر التطورات دراماتيكية في عروض القبة الكاملة منذ اختراع القبة السماوية الإسقاطية في عشرينيات القرن الماضي ووصول جهاز Digistar الإلكتروني في ثمانينيات القرن الماضي." ^{[ 10 ]}

تعمل مجموعة مستخدمي Digistar منذ منتصف الثمانينيات وتتألف من عدة مئات من المنشآت التي قامت بتثبيت أنظمة Digistar .

• الموقع الرسمي
• معلومات حول تنسيق ملف .vla
• معلومات عن أجهزة العرض في القباب السماوية حول العالم - مؤرشفة بتاريخ ٢٧ أكتوبر ٢٠٢٠ في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine).