基於印加暗星座資料製作的雷射染織品圖案的產生和印製方法
摘要：本藝術作品是 I_C 計劃中的一項委任創作，也是一項織品藝術與天文機構的合作。I_C 計劃是由 Maria Jose Ríos 發起，由位於安第斯山脈上的智利天文台 Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) 協助贊助，由數個藝術家一起進行的一項跨國協作。這個計劃旨在由結合當代天文技術和文化天文學的角度來觀看在當代和傳統的天空，將現代天文資料視覺化於織品設計中，以重新呈現印加文化中的暗星座文化。本實驗的主要實驗目標有二：第一，為古印加暗星座在當代天文資料庫上虛構的製定其範圍與座標，為沒有具體定義的古老天文文化製造明確的當代天文定義。第二，為暗星座資料設計一種資料視覺化方式，將資料轉變為藝術圖像，並用一DIY雷射機和氰版顯影，透過光學曝光的方式將自天文資料視覺化後的結果印染在天然纖維上。
關鍵字：文化天文學、資料視覺化、印加文化、暗星座、織品藝術
1. 暗星座和蓋亞資料庫
本研究中關於印加暗星座的資料主要來自於 Gary Urton 的研究文獻。天空中的銀河系在各種歷史悠久的文化中以各種不同的形式服務了人類文明，無論是在航海、農業、建築上等等。我們對宇宙的詮釋很大的程度是取決於我們的文化理解，像是在南美洲的宇宙觀大致可以分為亞馬遜流域的 Desana、Barsana 系統。相似的宇宙觀也存在於本展覽裡參考的克丘亞文明（ Quechua ），也就是位於南美洲的印加帝國，其克丘亞語名字是 Tawantinsuyu，銀河系在印加文化中被稱為 Mayu ，他們的文明和宇宙的關系可以從一種叫做 ceque 的路網系統看出，其中最主要的一條路徑是由首都庫斯科（Cusco）通往前首都蒂亞瓦納科（Tiahuanaco），這條道路和 Vilcanota 河流流域大致吻合，也和銀河系的西北到東南軸線一致。這促成了一種關於天上的銀河和地上的河域是相連通的宇宙觀；Mayu 和地上的水是一個貫通的循環系統，雨水是被 Mayu 帶到天上而再降下的河水，而 Pachatira 是一種結合西班牙語和克丘亞語的一種詞彙，意思是淝沃的地球或土地，詞彙來源應該是安第斯人崇拜的大地女神 Pachamama，這也是啟發 Gary Urton 發現暗星座文化的線索：印加人相信 Pachatira 是被 Mayu 的水流被帶上天空，形成了天空中動物的圖像。在印加人的天文學中有兩種類型的星座： (a) 恆星星座或明亮的恆星，由構成「星座」的單個明亮恆星組成，非常類似於希臘羅馬星座。 (b) 暗（或黑色）星座，是星際氣體和塵埃的凝結物，在明亮的銀河系中以暗點或輪廓的形式出現並漫射銀河。很可能，只有印加文化是天空上同時出現這兩種星座類型的唯一文化。
Figure 1: (左圖）Gary Urton 在 Stellar Connections 研討會上介紹從庫斯科到蒂亞瓦納科的長途 ceque，其與銀河系的西北到東南軸線平行。（右圖）Desana、Basana 和印加文明的宇宙觀。
2. 古星座文化和現代資料庫的連結方法建立
2.1 印加暗星座在蓋亞資料庫上的範圍繪制
本研究在 Gaia Archive Visualization上手繪了七個暗星座的向量範圍，並在台北 Node94 的展覽中展出了由截取自 Yutu（Tinamou）暗星座的資料製作的作品。在印加人所謂的暗星座中，顏色最深和最有代表性的星座是象徵安第斯鷓鴣或 Lluthu 的鳥，在其他地區也稱為 Chaqwa，或 P'isaqa、Yuktuq、Yutu 等。 Lluthu 位於南十字星所佔據的區域，在南十字星座中的十字架二恆星的左側，構成了目前所謂的煤袋暗星雲（coalsack nebula）。
蓋亞計劃旨在繪製我們的銀河系三維地圖，揭示銀河系的組成、形成和演化過程，其精確繪制了約 10 億顆恆星，相當於銀河系恆星總數的1%。由於暗星座是一種範圍區塊，有別於傳統希臘系統那樣連結明亮的星體來形成星座，無法簡單的在現代天文資料庫中定義區域資料，最後選擇使用蓋亞資料庫中的 polygon 繪制工具，在蓋亞視覺化系統中的銀道座標系（Galactic coordinates）上，根據 Gary Urton 的文獻手繪出七個印加暗星座的範圍。
Figure 2: （左圖）跟據 Garry Urton 在 1981 年的發表，能訂出七個印加人的暗星座。由右到左分別是 (1) Machacuay, (2) Hanp’atu, (3) Yutu, (4) Yacana, (5) Uñallamacha, (6) Atoq, and (7) Yutu. Art by Jessica Gullberg, constellations from Urton (1981)。（右圖）在 Gaia Archive Visualization 裡根據文獻以 polygon工具在銀道座標系（Galactic coordinates）繪製的七個印加暗星座。
2.2 以 ADQL 做為抽像古星座文化的數位替代身份
天文數據查詢語言（Astronomy Data Query Language，ADQL）是一 XML 格式的天文數據查詢語言，從 Gaia Archive Visualization 上使用 polygon 工具繪製 Yutu 星座的 region 後，可以得到一串 ADQL 碼，在這個展覽中，這串查詢語言可以被視為使用現代天文資料重建、和數據化印加暗星座的範圍定義的一種創意方式，在 Gaia Archive 頁面下的 Search 標籤下輸入這串 ADQL 碼，便可以下載此暗星座區塊範圍中所有的星體資料，例如，提取 Yutu 暗星座中的所有星體資料的 ADQL 碼如下：
SELECT * FROM gaiaedr3.gaia_source WHERE 1=CONTAINS(POINT('ICRS',gaiaedr3.gaia_source.l,gaiaedr3.gaia_source.b), POLYGON('ICRS', -65.22101, -0.24904, -65.67713, -0.35016, -66.1528, -0.08804, -66.57714, -0.36802, -67.12908, -0.10558, -67.56428, -0.29421, -68.89579, -1.62916, -68.62142, -2.30916, -68.8, -2.70552, -69.11419, -2.95706, -69.26885, -3.7139, -68.97418, -4.00531, -68.36638, -3.63234, -67.8434, -3.30225, -67.27032, -3.29176, -66.53433, -3.3443, -65.01378, -3.18955, -64.56345, -2.97118, -64.71398, -2.41462, -64.76301, -1.84342, -64.39504, -1.0149, -64.6983, -0.4463))另一個 ADQL 範例，提取七個暗星座範圍內的星體資料，但只提取 source_id, ra, dec, bp_rp, bp_g, g_rp 等資料，並篩除掉被重複觀測過的星體：
SELECT gaia_source.source_id,gaia_source.ra target="_blank">gaia_source.ra,gaia_source.dec target="_blank">gaia_source.dec,gaia_source.bp_rp,gaia_source.bp_g, gaia_source.g_rp FROM gaiaedr3.gaia_source WHERE 1=CONTAINS(POINT('ICRS',gaiaedr3.gaia_source.ra,gaiaedr3.gaia_source.dec), POLYGON('ICRS', 175.2760617304606, -62.00225242666287, 174.28320299429646, -61.97345768025377, 173.4807689926867, -61.58488006066786, 172.45041698098134, -61.72320783701981, 171.52743364230895, -61.299297931721114, 170.54175111994627, -61.33330945865088, 166.8992832068622, -62.092368546941124, 166.87177855055245, -62.825462956905454, 166.16637478861853, -63.11903032048014, 165.30464154343062, -63.22139379489159, 164.27783109367917, -63.84368272844407, 164.6033069416968, -64.23234156173903, 166.22508894637772, -64.14165588786864, 167.61987172570397, -64.04127219549939, 168.84679143068394, -64.24406985325369, 170.39576868841323, -64.55171444929078, 173.88365812116314, -64.8837509320528, 175.04324022446434, -64.80067519605362, 175.05946590599044, -64.22420371072143, 175.3037553082024, -63.66103762821697, 176.57269182931023, -62.95609931335926, 176.24599323820146, -62.32942505800025))AND gaia_source.duplicated_source!='True'
Figure 3: 蓋亞計劃網站下的 ADQL 搜尋頁面，以及提取星體資料成功的截圖。
3. 基於暗星座資料而產生的雷射染作品和其方法3.1 音像作品
此音像作品呈現了對 ALMA 電波望遠鏡的運作原理干涉學的主觀想像，從蓋亞計劃提取的資料透過 Max/MSP 被對應轉化成影像和聲音。影像的主要是由在 Max/Jitter 中基於既有patch fractal.explorer.maxpat 所製作的碎形效果所構成。聲音是由 2d.wave~ 物件產生，星體資料被連結在 2d.wave~ 物件的 x/ y table position 上，2d.wave~ 裡已先讀入了一段預錄好的鼓聲取樣，長度為 10 秒鐘。原始星體資料與最終的資料視覺化圖象並沒有結構上的直接關連；也就是說，最終產生出來的圖像無法直觀的反映出原始資料的特性。但是每次輸入同樣的資料到 max patch 中，會產生一樣的音像結果，因此這些資料可以象徵性的被視為該星體的音像身份。
在資料內容上，每一個暗星座的資料是由 bp_rp、 bp_g、 g_rp、phot_g_mean_flux、phot_bp_mean_flux、phot_rp_mean_flux 等參數構成，這些參數和假色的概念（false color）有關，因此，採用這些資料，被期待將來能與 ALMA 天文臺觀測黑洞的工作產生抽象概念上的關聯。假色是一種用於顯示不同波段或能量範圍的影像時所使用的一種技術。通常，使用紅、綠、藍等顏色來表示不同的波段，而不是使用真正的顏色，因此被稱為假色。這種技術可以用來顯示熱能輻射、醫學影像等。在天文學中，假色技術可以用來增強影像的對比度和解析度，從而更好地觀察天體的結構和特性。例如，利用假色技術，天文學家可以觀察黑洞周圍的熱輻射、高能輻射等，並用不同的顏色來表示不同的波段，從而更好地了解黑洞周圍的物質和輻射的分布情況。此外，假色技術也可以用來顯示不同的重力波頻率和能量等信息，從而更好地了解黑洞的性質和行為。不過在現階段，最終的成像和假色資料並無結構上的直接關系。
Figure 4：在 max 中生成的星體圖像，每一張圖像代表一份星體資料，星體 ID 依序為：source_id 5333514444303212544, source_id 5333514444303764480, source_id 5333514444308669440, source_id 5333514444308669440, source_id 5333514444308670464, source_id 5333514444308673536, source_id 533351444430867608, source_id 5333514444310629376, source_id 5333514474353315840.
3.2 雷射染和星體資料視覺化
星體資料被轉換成碎形圖案後，再被利用雷射染的技術將圖案永久的轉印在天然纖維上。雷射染計劃由施惟捷開發，使用 405nm 波段的近紫外光雷射模組做為顯影曝光光源，對預塗布了由英國攝影師邁克威爾（Mike Ware）發明的新氰版感光液的棉、麻、絲等織物進行曝光掃描顯影，再用水洗去未被 405nm 雷射光源催化的感光液後，在織物上留下永久的藍色圖紋。有別於網版印刷或是傳統的攝影顯影工藝需要先製作好負片，且只能在平整的表面上作業，雷射染技術的優點是能在不平整的天然織物或是立體的服裝表面上進行印染成像。在本研究中製作了四件預先印染好的 105 x 105 cm 作品，分別印染了四件位於 Yutu 星座內的四顆星體圖樣。另一件 300 x 300 cm 的作品在現場實時印染蓋亞資料庫上繪製的 Yutu 星座的範圍輪廓，由於展場光源使用暗房燈，該成品在 72 小時內還沒有完全過曝，圖像輪廓還能夠被辨識。DIY 雷射機主要由一組掃描振鏡、可手動調焦的 405nm 雷射光源組成，由於雷射光源的掃描成像的最佳距離有限，因此 105 x 105 cm 作品的成像解析度遠高於 300 x 300 cm 的現場裝置。
Figure 6: 自暗星座星體資料轉換的雷射染作品和其細節照片。
