CN110322567B - 动态修改包括预定特征的视觉元素的视觉渲染 - Google Patents

动态修改包括预定特征的视觉元素的视觉渲染 Download PDF

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Abstract

本公开涉及动态修改包括预定特征的视觉元素的视觉渲染，并提供一种用于动态地修改交互式计算机模拟的计算机生成环境中的视觉元素的视觉渲染的方法和系统。预先识别的视觉特征与视觉元素相关联。使用有形仪表模块提供用于控制交互式计算机模拟的模拟运输工具的一个或多个命令。在交互式计算机模拟站处，在交互式计算机模拟的执行期间，在至少考虑模拟运输工具与计算机生成环境中的视觉元素之间的相对方向向量的基础上动态地修改视觉元素的一个或多个预先识别的独特视觉特征，该相对方向矢量是在渲染视觉元素以便显示之前在执行交互式计算机模拟期间实时确定的。

Description

动态修改包括预定特征的视觉元素的视觉渲染
技术领域
本发明涉及改良的交互式训练，更具体地说，涉及一种使用模拟站的改良的沉浸交互式训练。
背景技术
交互式计算机模拟系统执行一个或多个交互式计算机模拟。每个交互式计算机模拟包括一个或多个虚拟模拟元素，每个虚拟模拟元素代表一个实际系统(例如多个虚拟飞行器系统，每个虚拟飞行器系统代表一个实际飞行器)。每个交互式计算机模拟在模拟站中提供虚拟计算机生成环境和各种有形仪表(或控制装置)以建立不同的场景，以便训练一个或多个用户(或受训者)使用一个或多个虚拟模拟元素来操作和/或了解相应的一个或多个实际系统。虚拟模拟元素或模拟元素在本文中定义为模拟系统。模拟元素是在交互式计算机模拟所需的程度上模拟实际系统的行为的虚拟版本。可由模拟站中的一个或多个用户访问的各种有形仪表是实际仪表的复制品，或者以其他方式复现在实际系统中能找到的实际仪表的行为。
在某些情况下，交互式计算机模拟用于提高和/或衡量受训者的与特定基准测试相关的技能。举例来说，已经开发了与受训者在飞行模拟器中检测和限定虚拟场景内的目标的能力相关的“检测-方位-距离-识别(DORI)”基准测试。DORI基准测试在空战飞行员训练中特别有用。这是基于受训者的视敏度的基准的一个示例。该基准测试是在模拟站内的交互式计算机模拟中进行的培训的不同要素之一。该基准测试旨在提供在交互式计算机模拟中衡量和提高的受训者的能力与实际受训者在实际系统中的能力之间的相关性。
遗憾的是，模拟站的物理限制(例如图像分辨率、亮度和/或对比度)导致基准测试结果难以可靠地与实际能力相关联。本发明至少部分地解决了这个问题。
发明内容
本节的目的是简要介绍将在下面的“具体实施例”一节中进一步描述的一些概念。本节不旨在确定所要保护的主题的关键特征或基本特征，也不旨在用作确定所要保护的主题的范围的辅助手段。
根据本发明第一组实施例的第一方面，提供了一种用于在交互式计算机模拟站中动态地修改交互式计算机模拟的计算机生成环境中的视觉元素的视觉渲染的方法。包括视觉轮廓描绘的预定视觉特征与视觉元素相关联。所述方法包括通过有形仪表模块从交互式计算机模拟站的受训者接收一个或多个命令，以在计算机生成环境中控制交互式计算机模拟的模拟运输工具。所述方法还包括在加载视觉元素以在交互式计算机模拟站显示时动态地影响视觉元素的视觉轮廓描绘。动态地影响视觉元素的视觉轮廓描绘是在考虑模拟运输工具与计算机生成环境中的视觉元素之间的距离因数以及视觉元素的预定视觉特征与下层计算机生成环境元素之间的相对对比度之中的至少一个的基础上进行的。距离因数和相对对比度是在渲染视觉元素以进行显示之前执行交互式计算机模拟期间实时确定的。在一些实施例中，动态地影响视觉元素的视觉轮廓描绘是在同时考虑距离因数和相对对比度的基础上进行的。
可选地，在考虑相对对比度的基础上动态地影响视觉元素的视觉轮廓描绘可包括调节视觉元素周围的多个像素，以获得与下层计算机生成环境元素的目标对比度水平。
在一些实施例中，所述视觉轮廓描绘可通过与视觉元素相关联的空心三维网格来实现，以增加视觉元素的轮廓厚度。
所述方法可选地还可包括在考虑模拟运输工具与计算机生成环境中的视觉元素之间的相对方向向量和/或视觉元素的一个或多个预先识别的独特视觉特征的基础上修改视觉元素的预定视觉特征中的至少一个。修改视觉元素的预定视觉特征中的至少一个可选地还可通过将突出显示的三维网格与视觉元素相关联以突出显示视觉元素的一个或多个预先识别的独特视觉特征来进行。替代或附加地，修改视觉元素的预定视觉特征中的至少一个可通过应用一个或多个定制参数来进行，该定制参数是在考虑受训者的身份和视觉元素的标识符中的至少一个的基础上确定的。在某些实施例中，所述一个或多个定制参数在动态地影响视觉元素的视觉轮廓描绘时进一步应用。
可选地，动态地影响视觉元素的视觉轮廓描绘还可通过应用一个或多个定制参数来进行，该定制参数是在考虑受训者的身份和视觉元素的标识符中的至少一个的基础上确定的。
根据本发明的第一组实施例的第二方面，提供了一种交互式计算机模拟站。该交互式计算机模拟站包括有形仪表模块、显示系统、以及包括专用图形单元的处理器模块。
所述有形仪表模块用于从其受训者接收一个或多个命令，以在交互式计算机模拟的计算机生成环境中控制交互式计算机模拟中的模拟运输工具；
所述显示系统用于显示计算机生成环境的渲染图像，该图像包括视觉元素，该视觉元素具有与其相关联的预定视觉特征，包括视觉轮廓描绘；
所述包括专用图形单元的处理器模块在加载视觉元素以在交互式计算机模拟站显示时动态地影响视觉元素的视觉轮廓描绘，该处理器模块在考虑模拟运输工具与计算机生成环境中的视觉元素之间的距离因数以及视觉元素的预定视觉特征与下层计算机生成环境元素之间的相对对比度之中的至少一个的基础上动态地影响视觉元素。在由专用图形单元渲染视觉元素之前，所述处理器模块在执行交互式计算机模拟期间实时确定距离因数和相对对比度。
在某些实施例中，所述处理器模块可在同时考虑距离因数和相对对比度的基础上动态地影响视觉元素的视觉轮廓描绘。
所述处理器模块可选地还可在考虑相对对比度的基础上通过调节视觉元素周围的多个像素以获得与下层计算机生成环境元素的目标对比度水平来动态地影响视觉元素的视觉轮廓描绘。
在某些实施例中，所述视觉轮廓描绘可通过与视觉元素相关联的空心三维网格来实现，以增加视觉元素的轮廓厚度。
所述处理器模块还可在考虑模拟运输工具与计算机生成环境中的视觉元素之间的相对方向向量和/或视觉元素的一个或多个预先识别的独特视觉特征的基础上修改视觉元素的预定视觉特征中的至少一个。所述处理器模块可选地还可通过将突出显示的三维网格与视觉元素相关联以突出显示视觉元素的一个或多个预先识别的独特视觉特征来修改视觉元素的至少一个预定视觉特征。附加或替代地，所述处理器模块还可通过应用一个或多个定制参数来修改视觉元素的至少一个预定视觉特征，该定制参数是在考虑受训者的身份和视觉元素的标识符中的至少一个的基础上确定的。所述一个或多个定制参数可选地还可在处理器模块动态地影像视觉元素的视觉轮廓描绘时进一步应用。
所述处理器模块可选地还可通过应用一个或多个定制参数来动态地影响视觉元素的视觉轮廓描绘，该定制参数是在考虑受训者的身份和视觉元素的标识符中的至少一个的基础上确定的。
在某些实施例中，在考虑受训者的身份的基础上，所述一个或多个定制参数标识视觉元素的多个视觉特征中的一个或多个预先识别的独特视觉特征。附加或替代地，在考虑受训者的视觉元素的标识符的基础上，所述一个或多个定制参数可表明受训者的与视觉元素的检测、视觉元素的方位确定、视觉元素的大致距离确定、以及视觉元素的识别相关的一项或多项能力的进步值。
根据本发明第二组实施例的第一方面，提供了一种用于在交互式计算机模拟站中动态地修改交互式计算机模拟的计算机生成环境中的视觉元素的视觉渲染的方法。一个或多个预先识别的独特视觉特征与视觉元素相关联。所述方法包括通过有形仪表模块从交互式计算机模拟站的受训者接收一个或多个命令，以在计算机生成环境中控制交互式计算机模拟的模拟运输工具。所述方法还包括在加载视觉元素以在交互式计算机模拟站显示时在至少考虑模拟运输工具与计算机生成环境中的视觉元素之间的相对方向向量的基础上动态地修改视觉元素的一个或多个预先识别的独特视觉特征，该相对方向向量是在渲染视觉元素以进行显示之前执行交互式计算机模拟期间实时确定的。
可选地，动态修改视觉元素的一个或多个预先识别的独特视觉特征可通过将突出显示的三维网格与视觉元素相关联以突出显示视觉元素的一个或多个预先识别的独特视觉特征来进行。
所述方法可选地还可包括在考虑模拟运输工具与计算机生成环境中的视觉元素之间的距离因数以及视觉元素的预定视觉特征与下层计算机生成环境元素之间的相对对比度之中的至少一个的基础上动态地影响视觉元素的视觉轮廓描绘。动态地影响视觉元素的视觉轮廓描绘可选地可在同时考虑距离因数和相对对比度的基础上进行。在考虑相对对比度的基础上动态地影响视觉元素的视觉轮廓描绘可选地可包括调节视觉元素周围的多个像素，以获得与下层计算机生成环境元素的目标对比度水平。所述视觉轮廓描绘可选地可通过与视觉元素相关联的空心三维网格来实现，以增加视觉元素的轮廓厚度。
在某些实施例中，影响视觉轮廓描绘可通过应用一个或多个定制参数来进行，该定制参数是在考虑受训者的身份和视觉元素的标识符中的至少一个的基础上确定的。所述一个或多个定制参数还可在动态地修改视觉元素的一个或多个预先识别的独特视觉特征时进一步应用。
在某些实施例中，动态地修改视觉元素的一个或多个预先识别的独特视觉特征可通过应用一个或多个定制参数来进行，该定制参数是在考虑受训者的身份和视觉元素的标识符中的至少一个的基础上确定的。
根据本发明的第二组实施例的第二方面，提供了一种交互式计算机模拟站。该交互式计算机模拟站包括有形仪表模块、显示系统、以及包括专用图形单元的处理器模块。
所述有形仪表模块用于从其受训者接收一个或多个命令，以在交互式计算机模拟的计算机生成环境中控制交互式计算机模拟中的模拟运输工具；
所述显示系统用于显示计算机生成环境的渲染图像，该图像包括视觉元素，该视觉元素具有与其相关联的预定视觉特征，包括视觉轮廓描绘。
所述包括专用图形单元的处理器模块在加载视觉元素以在交互式计算机模拟站显示时在至少考虑模拟运输工具与计算机生成环境中的视觉元素之间的相对方向向量的基础上动态地修改视觉元素的一个或多个预先识别的独特视觉特征，该相对方向向量是在所述专用图形单元渲染视觉元素之前由所述处理器模块在执行交互式计算机模拟期间实时确定的。
在一些实施例中，所述处理器模块通过将突出显示的三维网格与视觉元素相关联以突出显示视觉元素的一个或多个预先识别的独特视觉特征来动态地修改视觉元素的一个或多个预先识别的独特视觉特征。
所述处理器模块还可在考虑模拟运输工具与计算机生成环境中的视觉元素之间的距离因数以及视觉元素的预定视觉特征与下层计算机生成环境元素之间的相对对比度之中的至少一个的基础上动态地影响视觉元素的视觉轮廓描绘。所述处理器模块可选地可在同时考虑距离因数和相对对比度的基础上动态地影响视觉元素的视觉轮廓描绘。所述处理器模块还可在考虑相对对比度的基础上通过调节视觉元素周围的多个像素以获得与下层计算机生成环境元素的目标对比度水平来动态地影响视觉元素的视觉轮廓描绘。在某些实施例中，所述视觉轮廓描绘是通过与视觉元素相关联的空心三维网格来实现的，以增加视觉元素的轮廓厚度。所述处理器模块还可通过应用一个或多个定制参数来影响所述视觉轮廓描绘，该定制参数是在考虑受训者的身份和视觉元素的标识符中的至少一个的基础上确定的。所述一个或多个定制参数可选地还可在所述处理器模块动态地修改视觉元素的一个或多个预先识别的独特视觉特征时进一步应用。
在某些实施例中，所述处理器模块通过应用一个或多个定制参数来动态地修改视觉元素的一个或多个预先识别的独特视觉特征，该定制参数是在考虑受训者的身份和视觉元素的标识符中的至少一个的基础上确定的。
在某些实施例中，在考虑受训者的身份的基础上，所述一个或多个定制参数标识视觉元素的多个视觉特征中的一个或多个预先识别的独特视觉特征。附加或替代地，在考虑受训者的视觉元素的标识符的基础上，所述一个或多个定制参数可表明受训者的与视觉元素的检测、视觉元素的方位确定、视觉元素的大致距离确定、以及视觉元素的识别相关的一项或多项能力的进步值。
根据本发明第三组实施例的第一方面，提供了一种用于在交互式计算机模拟站中动态地修改交互式计算机模拟的计算机生成环境中的视觉元素的视觉渲染的方法。预定的视觉特征与视觉元素相关联。所述方法包括通过有形仪表模块从交互式计算机模拟站的受训者接收一个或多个命令，以在计算机生成环境中控制交互式计算机模拟的模拟运输工具。所述方法还包括在加载视觉元素以在交互式计算机模拟站显示时通过增强视觉元素的视觉轮廓描绘和视觉元素的一个或多个预先识别的独特视觉特征中的至少一个来动态地影响视觉元素。动态地影响视觉元素是通过应用一个或多个定制参数来进行的，该定制参数是在考虑交互式计算机模拟站中的受训者的身份和视觉元素的标识符中的至少一个的基础上确定的。通过应用一个或多个定制参数来动态地影响视觉元素是在渲染视觉元素以进行显示之前在交互式计算机模拟的执行期间实时进行的。
在某些实施例中，在考虑受训者的身份的基础上，所述一个或多个定制参数标识视觉元素的多个视觉特征中的一个或多个预先识别的独特视觉特征。附加或替代地，在考虑受训者的视觉元素的标识符的基础上，所述一个或多个定制参数可表明受训者的与视觉元素的检测、视觉元素的方位确定、视觉元素的大致距离确定、以及视觉元素的识别相关的一项或多项能力的进步值。
所述方法可选地还可包括在考虑模拟运输工具与计算机生成环境中的视觉元素之间的距离因数以及视觉元素的预定视觉特征与下层计算机生成环境元素之间的相对对比度之中的至少一个的基础上动态地影响视觉元素的视觉轮廓描绘。动态地影响视觉元素的视觉轮廓描绘可选地可在同时考虑距离因数和相对对比度的基础上进行。在考虑相对对比度的基础上动态地影响视觉元素的视觉轮廓描绘可选地可包括调节视觉元素周围的多个像素，以获得与下层计算机生成环境元素的目标对比度水平。所述视觉轮廓描绘可选地可通过与视觉元素相关联的空心三维网格来实现，以增加视觉元素的轮廓厚度。
所述方法可选地还可包括在考虑模拟运输工具与计算机生成环境中的视觉元素之间的相对方向向量和/或视觉元素的一个或多个预先识别的独特视觉特征的基础上修改视觉元素的预定视觉特征中的至少一个。修改视觉元素的预定视觉特征中的至少一个可选地还可通过将突出显示的三维网格与视觉元素相关联以突出显示视觉元素的一个或多个预先识别的独特视觉特征来进行。
根据本发明的第三组实施例的第二方面，提供了一种交互式计算机模拟站。该交互式计算机模拟站包括有形仪表模块、显示系统、以及包括专用图形单元的处理器模块。
所述有形仪表模块用于从其受训者接收一个或多个命令，以在交互式计算机模拟的计算机生成环境中控制交互式计算机模拟中的模拟运输工具。
所述显示系统用于显示包括视觉元素的计算机生成环境的渲染图像；
所述包括专用图形单元的处理器模块在加载视觉元素以在交互式计算机模拟站显示时通过增强视觉元素的视觉轮廓描绘和视觉元素的一个或多个预先识别的独特视觉特征中的至少一个来动态地影响视觉元素。所述处理器模块通过应用一个或多个定制参数来动态地影响视觉元素，该定制参数是在考虑交互式计算机模拟站中的受训者的身份和视觉元素的标识符中的至少一个的基础上确定的。所述处理器模块在专用图形单元渲染视觉元素以进行显示之前通过在交互式计算机模拟的执行期间实时应用一个或多个定制参数来动态地影响视觉元素。
在考虑受训者的身份的基础上，所述一个或多个定制参数可标识视觉元素的多个视觉特征中的一个或多个预先识别的独特视觉特征。在考虑受训者的视觉元素的标识符的基础上，所述一个或多个定制参数还可表明受训者的与视觉元素的检测、视觉元素的方位确定、视觉元素的大致距离确定、以及视觉元素的识别相关的一项或多项能力的进步值。
所述处理器模块还可在考虑模拟运输工具与计算机生成环境中的视觉元素之间的距离因数以及视觉元素的预定视觉特征与下层计算机生成环境元素之间的相对对比度之中的至少一个的基础上动态地影响视觉元素的视觉轮廓描绘。所述处理器模块可选地可在同时考虑距离因数和相对对比度的基础上动态地影响视觉元素的视觉轮廓描绘。所述处理器模块还可在考虑相对对比度的基础上通过调节视觉元素周围的多个像素以获得与下层计算机生成环境元素的目标对比度水平来动态地影响视觉元素的视觉轮廓描绘。在某些实施例中，所述视觉轮廓描绘是通过与视觉元素相关联的空心三维网格来实现的，以增加视觉元素的轮廓厚度。
所述处理器模块还可在考虑模拟运输工具与计算机生成环境中的视觉元素之间的相对方向向量和/或视觉元素的一个或多个预先识别的独特视觉特征的基础上修改视觉元素的预定视觉特征中的至少一个。所述处理器模块可选地还可通过将突出显示的三维网格与视觉元素相关联以突出显示视觉元素的一个或多个预先识别的独特视觉特征来修改视觉元素的至少一个预定视觉特征。
附图说明
通过结合附图阅读下文的详细说明，本发明的其他特征和示例性优点将变得明显。
图1是根据本发明的教导的一种示例性计算机系统的模块化示意图；
图2是根据第一组实施例的示例性方法的流程图；
图3是根据第二组实施例的示例性方法的流程图；
图4是根据第三组实施例的示例性方法的流程图；
图5A至5D是与第一、第二和/或第三组示例性实施例相关的所选特征的示例性示意图，其中示例性视觉元素以不同分辨率水平呈现；
图6是根据示例性实施例的方法的示例性动态视觉轮廓描绘的示意图，其中对视觉元素周围的像素进行调节；
图7、图8和图9是根据示例性实施例的示例性视觉元素的示意图，其中提供了附加的视觉信息；和
图10A和图10B举例说明了根据示例性实施例的视觉元素的特定特征的增强。
具体实施方式
本发明的不同实施例的开发尤其在进行“检测-方位-距离-识别(DORI)”基准测试时对交互式计算机飞行模拟站中的飞行员训练做出的评论引发的。其中的许多人认为交互式计算机模拟站的视觉成像系统的分辨率低于在实际飞行器中飞行时的感知分辨率。众所周知，受训的许多飞行员都具有特别高的视觉敏锐度，这对他们很有帮助。
为了完善当前系统，提出了不同的解决方案，包括使用具有更高分辨率的一个或多个专用目标投影仪。但是，这通常导致视觉元素图像相对于背景光的亮度水平更高，因而会减少视觉元素的细节，并降低模拟的准确性以及训练的感观影响。除了其他缺点之外，硬件组件的增加还意味着可扩展性受限和故障的可能性提高。探索的另一个解决方案包括提高整个显示面板上的显示图像的清晰度，这会产生干扰用户的伪影，并且无法提供所需水平的沉浸感。还曾经尝试过放大包含视觉元素的图像部分，但是未能正确地实现，不过该解决方案也会产生干扰用户的伪影，并且不能提供所需水平的沉浸感。
如上所述，该基准测试旨在提供在交互式计算机模拟中衡量和提高的受训者的能力与实际受训者在实际系统中的能力之间的相关性。在某些情况下，要寻求的另一个益处是使基准测试适应受训者的能力，以便随着时间的推移建立所需的能力。
需要说明的重要一点是，本发明涉及在交互式计算机模拟的背景下渲染的图像的修改/增强，其中要修改/增强的视觉元素的特征是下层计算机模拟系统所熟知的。也就是说，本发明所克服的难题与现有图像(例如视频馈送或预栅格化的图像)中的视觉元素的正确跟踪和定位无关，而是关于在考虑在交互式计算机模拟的背景下确定的各种因素的基础上如何在屏幕上正确地描绘视觉元素，所述各种因素中的至少一个是在交互式计算机模拟的执行期间实时(或通过实时优先级处理)确定的。
在寻找上述问题的解决方案时，开发了不同的彼此协作但可能是独立的解决方案，这些解决方案将在下文中重点说明。本领域技术人员很容易认识到，在本发明的实施例之一的背景下说明的特征可在其他实施例的背景下调整和使用。
在第一组实施例中，提供了一种动态视觉元素轮廓绘制计算机图形系统和相关方法。视觉元素(例如目标对象)是基于训练课程的要求(例如当天的时间)动态地定义的。视觉元素的轮廓是通过调节修改的，例如在考虑训练课程的要求(例如达到期望的水平)的基础上强化视觉元素的轮廓。在一些实施例中，对于每个视觉元素，使用空心三维网格作为属性，以增加轮廓的厚度。还可根据训练课程的要求强化视觉元素的特征视觉特性。在考虑交互式计算机模拟的一个或多个动态方面(例如受训者的身份、先前衡量的受训者的技能、视觉元素的识别、视觉元素的相对颜色等因素中的一个或多个)基础上，还可对视觉元素的轮廓和/或视觉特性进行参数化。
在第二组实施例中，提供了一种动态视觉元素修改计算机图形系统和相关方法。视觉元素(例如目标对象)是基于训练课程的要求(例如视觉元素的性能)动态地定义的。在渲染之前修改视觉元素的特征视觉特性，例如在考虑训练课程的要求的基础上强化视觉元素的物理结构。在一些实施例中，对于每个视觉元素，使用三维网格作为属性，以修改视觉元素的物理特征。还可根据训练课程的要求通过调节来修改视觉元素的轮廓。在考虑交互式计算机模拟的一个或多个动态方面(例如受训者的身份、先前衡量的受训者的技能、视觉元素的识别、视觉元素的相对颜色等因素中的一个或多个)基础上，还可对视觉元素的轮廓和/或特征进行参数化。
在第三组实施例中，提供了一种参数化的动态视觉元素调整计算机图形系统和相关方法。视觉元素(例如目标对象)是基于训练课程的动态参数(例如受训者的身份、先前衡量的受训者的技能、视觉元素的识别、视觉元素的相对颜色等因素中的一个或多个)定义的。在渲染之前，在考虑训练课程的状态的基础上调整视觉元素的轮廓和/或视觉特征。在一些实施例中，对于每个视觉元素，使用三维网格作为属性，以动态地调整视觉元素的轮廓和/或特征视觉特性。例如，在根据训练课程的要求强化视觉元素的特征视觉特性的同时，可通过调节来修改视觉元素的轮廓。
本领域技术人员很容易认识到，三组不同的实施例提供了可有利地结合使用的特征，但是这些特征也可独立使用。在下文中提供的示例应视为在本文中以其他方式呈现的特征的各种组合的详尽列表。
现在请参考附图，其中图1示出了根据本发明的教导的一种执行一个或多个交互式计算机模拟(例如交互式飞行、陆地和/或航海模拟等)的示例性交互式计算机模拟系统1000的逻辑模块示意图。交互式计算机模拟系统1000包括交互式计算机模拟站1100，该交互式计算机模拟站1100可在一个或多个交互式计算机模拟中使用。
在图1所示的示例中，交互式计算机模拟站1100包括存储器模块1120、处理器模块1130和网络接口模块1140。处理器模块1130可代表具有一个或多个处理器核心的单个处理器或分别包括一个或多个处理器核心的处理器的阵列。在一些实施例中，处理器模块1130还可包括专用图形处理单元1132。例如，当交互式计算机模拟系统1000执行沉浸式模拟时(例如经过飞行员训练认证的飞行模拟器)，如果这种沉浸式模拟需要强大的图像生成能力(即质量和吞吐量)以保持这种沉浸式模拟的期望的真实性(例如每秒渲染5到60个或甚至120个图像，或者每个渲染图像的渲染时间最大在8.3毫秒和200毫秒之间)，那么可能需要专用图形处理单元1132。在一些实施例中，模拟站1100、1200、1300中的每一个包括具有专用图形处理单元的处理器模块，该专用图形处理单元类似于专用图形处理单元1132。存储器模块1120可包括各种存储器(不同的标准化或种类的随机存取存储器(RAM)模块、存储卡、只读存储器(ROM)模块、可编程ROM等)。网络接口模块1140代表可用于与其他网络节点通信的至少一个物理接口。可通过一个或多个逻辑接口使网络接口模块1140对交互式计算机模拟站1100的其他模块可见。由网络接口模块1140的物理网络接口和/或逻辑网络接口1142、1144、1146、1148使用的实际协议栈不影响本发明的教导。可在本发明背景下使用的处理器模块1130、存储器模块1120和网络接口模块1140的变化形式对于本领域技术人员而言是显而易见的。
所示的总线1170作为用于在交互式计算机模拟站1100的不同模块之间交换数据的一个示例装置。本发明不受不同模块之间交换信息的方式的影响。例如，存储器模块1120和处理器模块1130可通过并行总线连接，但也可通过串行方式连接或者涉及中间模块(未示出)，这不影响本发明的教导。
同样，即使在各种实施例的说明中没有明确提及存储器模块1120和/或处理器模块1130，本领域技术人员也能认识到，这些模块与交互式计算机模拟站1100的其他模块结合使用，以执行与本发明相关的例程和创新性步骤。
交互式计算机模拟站1100还包括图形用户界面(GUI)模块1150，该GUI模块1150包括形成用于交互式计算机模拟站1100的显示系统的一个或多个显示屏。GUI模块1150的显示屏可分为一个或多个平面显示面板，但也可以是从模拟计算设备中的预期用户位置(未示出)可见的单个平面或曲面屏幕。例如，GUI模块1150可包括一个或多个安装好的投影仪，用于在曲面折射屏幕上投影图像。该曲面折射屏幕可位于离交互式计算机程序的用户足够远的位置，以提供平视显示。或者，该曲面折射屏幕可提供非平视显示。本领域技术人员容易理解，GUI模块1150可在各种背景下使用(例如在半透明屏幕上投影的背投式投影仪、在常规屏幕上投影的前投式投影仪、可穿戴显示系统等)，而不限于前述示例。
交互式计算机模拟系统1000包括存储系统1500，该存储系统1500包括与共享计算机产生的环境相关的数据，并且还可在执行交互式计算机模拟时记录动态数据。图1示出了作为特定数据库系统1500A、交互式计算机模拟站1100的特定模块1500B或交互式计算机模拟站1100的存储器模块1120的子模块1500C的存储系统1500的示例。存储系统1500还可包括模拟站1200、1300上的存储模块(未示出)。存储系统1500可分布在不同的系统A、B、C和/或模拟站1100、1200、1300上，也可位于单个系统中。存储系统1500可包括一个或多个逻辑或物理以及本地或远程的硬盘驱动器(HDD)(或其阵列)。存储系统1500还可包括可由计算机系统1100通过标准化或专有接口或通过网络接口模块1140访问的本地或远程数据库。可在本发明的背景下使用的存储系统1500的变化形式对于本领域技术人员来说是显而易见的。
可提供教员操作站(IOS)1600，以允许在交互式计算机模拟系统1000中执行各种管理任务。与IOS 1600相关的任务允许控制和/或监视一个或多个正在进行的交互式计算机模拟。例如，IOS 1600可用于允许教员参与交互式计算机模拟以及可能的其他交互式计算机模拟。在一些实施例中，IOS 1600可由交互式计算机模拟站1100提供。在其他实施例中，IOS 1600可与交互式计算机模拟站1100部署在一起(例如在相同的房间或模拟场内)，或者部署在远程地点(例如在不同的房间中或在不同的地点)。本领域技术人员应理解，可在交互式计算机模拟系统1000中同时提供IOS 1600的许多实例。IOS 1600可提供计算机模拟管理界面，该计算机模拟管理界面可显示在专用IOS显示模块1610或GUI模块1150上。IOS1600可位于模拟计算设备附近，但也可位于交互式计算机模拟站1100的外部并与之通信。
IOS显示模块1600可包括一个或多个显示屏，例如有线或无线平板屏幕、有线或无线触敏显示屏、平板计算机、便携式计算机或智能电话。当在计算机系统1000中存在多个交互机计算机模拟站1100、1200和/或1300时，IOS 1600可呈现计算机程序管理界面的不同视图(例如用于管理其不同方面)，或者它们也可全部呈现其相同的视图。计算机程序管理界面可永久地显示在IOS显示模块1610的第一个屏幕上，而IOS显示模块1610的第二个屏幕显示交互式计算机模拟的视图(即，考虑到来自通过GUI模块1150显示的图像的第二个屏幕的自适应视图)。还可在IOS 1600上触发计算机程序管理界面，例如通过触摸手势和/或交互式计算机程序中的事件(例如到达里程碑、来自用户的意外动作、或预期参数之外的动作、特定任务的成功或失败等)来触发。计算机程序管理界面可提供访问交互式计算机模拟和/或模拟计算设备的设置的能力。还可在GUI模块1150上(例如在主屏幕上、在辅助屏幕或其专用屏幕上)向用户提供虚拟化IOS(未示出)。在一些实施例中，还可提供简报系统(BDS)。BDS可视为仅在回放记录的数据期间使用的IOS 1600的版本。
在某些实施例中，IOS 1600例如可由教员用于实现特定模拟或训练场景的某些目标，插入或修改视觉元素(例如添加目标飞行器，将飞行器从一个类型改变为另一个类型(例如不同的制造商或不同的阵营)等)和/或修改视觉元素的行为(例如修改飞行器的方向，修改飞行器的武器状态等)。通过GUI模块1500显示的一个或多个视觉元素可代表其他模拟元素(例如从模拟站1200控制的模拟飞行器)。附加或替代地，通过GUI模块1500显示的一个或多个视觉元素可遵循与特定模拟或训练场景的目标一致的预定行为模式(例如使用人工智能控制)。
由仪表模块1160、1260和/或1360提供的有形仪表与被模拟的元素紧密相关。在模拟飞行器系统的示例中，例如对于示例性的飞行模拟器实施例，仪表模块1160可包括控制杆和/或侧杆、方向舵踏板、节气门、襟翼开关、应答器、起落架操纵杆、停车制动开关、航空器仪表(空速表、姿态仪、高度计、转向协调器、升降速度表、航向指示器......)等。根据模拟的类型(例如沉浸度水平)，所述有形仪表可与实际飞行器中可用的有形仪表相比或多或少地具有真实性。例如，由模块1160、1260和/或1360提供的有形仪表可复制真实的飞行器驾驶舱，可向用户(或受训者)提供在真实的飞行器中能找到的真实仪表或具有类似物理特性的物理接口。如前文所述，用户或受训者使用通过仪表模块1160、1260和/或1360提供的一个或多个有形仪表采取的动作(修改控制杆位置，激活/停用开关等)允许用户或受训者在交互式计算机模拟中控制虚拟模拟元素。在交互式计算机模拟系统1000中进行沉浸式模拟的背景下，仪表模块1160、1260和/或1360通常会支持在作为沉浸式模拟的对象的实际系统中能找到的实际仪表板的复制品。在这种沉浸式模拟中，通常还需要专用图形处理单元1132。虽然本发明可应用于沉浸式模拟(例如经认证用于商用飞机飞行员训练和/或军用飞机飞行员训练的飞行模拟器、用于瞭望训练的航海模拟器等)，但本领域技术人员很容易认识到本发明的教导，并能够将该教导应用于其他类型的交互式计算机模拟。
在一些实施例中，可选的外部输入/输出(I/O)模块1162和/或可选的内部输入/输出(I/O)模块1164可与仪表模块1160一起提供。本领域技术人员应理解，仪表模块1160、1260和/或1360中的任何一个可设有I/O模块中的一个或两个，例如针对交互式计算机模拟站1100所示的I/O模块。仪表模块1160、1260和/或1360的外部输入/输出(I/O)模块1162可连接穿过其中的一个或多个外部有形仪表(未示出)。例如，可能需要外部I/O模块1162以便使交互式计算机模拟系统1000和与原始设备制造商(OEM)部件相同但不能集成到交互式计算机模拟系统1100和/或模拟站1200、1300中的一个或多个有形仪表接口(例如该有形仪表与在交互式模拟的实际系统对象中找到的有形仪表完全相同)。仪表模块1160、1260和/或1360的内部输入/输出(I/O)模块1162可连接与仪表模块1160、1260和/或1360集成的一个或多个有形仪表。I/O 1162可包括必要的接口以交换数据，设置数据，或从这种集成的有形仪表获得数据。例如，可能需要内部I/O模块1162以便使交互式计算机模拟系统1000和与原始设备制造商(OEM)部件相同的一个或多个集成有形仪表接口(例如该有形仪表与在交互式模拟的实际系统对象中找到的有形仪表完全相同)。I/O 1162可包括必要的接口以交换数据，设置数据，或从这种集成的有形仪表获得数据。
仪表模块1160可包括一个或多个物理模块，这些物理模块还可互连，以实现交互式计算机程序的给定配置。容易理解，仪表模块1160的仪表将由交互式计算机模拟的用户操控以向其输入命令。
仪表模块1160还可包括机械仪表致动装置(未示出)，这些致动装置提供用于物理地移动仪表模块1160的一个或多个有形仪表的一个或多个机械组件(例如电动机、机械阻尼器、齿轮、杠杆等)。该机械仪表致动装置可接收一组或多组指令(例如来自处理器模块1130的指令)，以使一个或多个仪表按照既定的输入功能移动。仪表模块1160的机械仪表致动装置还可替代或附加地用于通过有形和/或模拟仪表(例如触摸屏或飞行器驾驶舱或手术室的复制元件)向交互式计算机模拟的用户提供反馈(例如视觉、触觉反馈等)。可与交互式计算机模拟站1100一起提供或在交互式计算机模拟系统1000中提供附加的反馈装置(例如仪表的振动、用户座椅的物理运动和/或整个系统的物理运动等)。
交互式计算机模拟站1100还可包括一个或多个座椅(未示出)或其他符合人体工程学设计的工具(未示出)，以帮助交互式计算机模拟的用户进入适当的位置，以使用某些或所有仪表模块1160。
在图1所示的示例中，交互式计算机模拟系统1000示出了可选的交互式计算机模拟站1200、1300，这些交互式计算机模拟站可通过网络1400与交互式计算机模拟站1100通信。站1200、1300可关联至具有共享的计算机生成环境的交互式计算机模拟的同一个实例，其中交互式计算机模拟站1100和站1200、1300的用户可在单次模拟中彼此交互。所述单次模拟还可涉及与模拟计算设备部署在一起或远程的其他模拟计算设备(未示出)。模拟计算设备和站1200、1300还可与交互式计算机模拟的不同实例相关联，这些实例还可涉及与交互式计算机模拟站1100部署在一起或远程的其他模拟计算设备(未示出)。
在所示的实施例的背景下，运行时执行、实时执行或实时优先级处理执行对应于在交互式计算机模拟期间执行的从用户角度来说可能影响交互式计算机模拟的感知质量的操作。因此，在运行时、实时或使用实时优先级处理执行的操作通常需要满足某些可表达的性能限制条件，例如最长时间、最大帧数和/或最大处理周期数等方面。例如，在具有每秒60帧的帧速率的交互式模拟中，预计在5到10帧内进行的修改对于用户而言会是无缝的。同样，在具有每秒120帧的帧速率的交互式模拟中，预计在10到20帧内进行的修改对于用户而言会是无缝的。本领域技术人员很容易认识到，在需要渲染图像的几乎所有情况下，实际上可能无法实现实时处理。对于所公开的实施例的目的，所需的实时优先级处理涉及交互式计算机模拟的用户感知的服务质量，并且不需要对所有动态事件进行绝对的实时处理，即使用户感知到一定程度的服务质量降低，也仍然可认为是合理的。
可在运行时(例如使用被用户感知为实时的实时优先级处理或处理优先级)使用模拟网络(例如叠加在网络1400上)来交换信息(例如与事件相关的模拟信息)。例如可通过模拟网络共享与交互式计算机模拟站1100相关联的运输工具的移动和与交互式计算机模拟站1100的用户与交互式计算机生成环境的交互相关的事件。同样，模拟范围的事件(例如与对交互式计算机生成环境、照明条件的持久性修改、模拟天气的修改等相关)可通过模拟网络从集中式计算机系统(未示出)或从站1100、1200、1300之一共享。另外，交互式计算机模拟中涉及的交互式计算机模拟系统1000的所有组件可访问的存储模块1500(例如联网数据库系统)可用于存储呈现交互式计算机生成环境所需的数据。在一些实施例中，仅从集中式计算机系统更新存储模块1500，并且模拟计算设备和站1100、1200、1300仅从该存储模块1500加载数据。
在本发明的背景下，可隐含或明确地使用各种网络链路。虽然该链路可被示为无线链路，但是它也可实现为使用同轴电缆、光纤、5类电缆等的有线链路。在链路上可存在有线或无线接入点(未示出)。同样，可存在任何数量的路由器(未示出)作为链路的一部分，所述链路还可穿过互联网。
本发明不受不同模块之间交换信息的方式的影响。例如，存储器模块和处理器模块可通过并行总线连接，但也可通过串行方式连接或者涉及中间模块(未示出)，这不影响本发明的教导。
图5A、图5B、图5C和图5D以不同的分辨率水平示出了示例性视觉元素(例如飞机)。在不同的分辨率水平下，所描绘的相同的视觉元素能够在距交互式计算机环境中的虚拟摄像机位置的不同距离处感知。因此，根据距离，可使用较多或较少的像素来描绘视觉元素。图6中示出了动态视觉轮廓描绘的一个示例，其中对视觉元素周围的像素进行调节。在图7、图8和图9中所示的示例中，视觉元素具有附加的视觉信息。在某些实施例中，可利用空心三维网格将附加视觉信息与视觉元素相关联。在某些实施例中，还可通过修改视觉元素的三维网格和/或通过将包含足以用于显示附加视觉信息的数据(例如附加视觉信息本身或允许处理器模块1130和/或专用单元1132显示附加视觉信息的数据。在图7上标明了机头(N)、机尾(T)、右机翼(R)和左机翼(L)。当然，还可添加其他视觉信息，不论其是否为文字形式(例如代表机翼的红色和/或绿色点等)的附加元数据结构将附加视觉信息与视觉元素相关联。在图8和图9中，示出了方向指示箭头的不同示例(例如在视觉元素上方和前面)。可在考虑视觉元素与模拟运输工具的相对距离和/或相对速度的基础上修改箭头的尺寸。图10A和图10B示例性地示出了为了便于识别而对视觉元素(例如飞机的机头、飞机的机尾等)的具体特征进行的增强。在图10A和10B的示例中，修改了视觉特征的尺寸。本领域技术人员应理解，替代地或附加地，还可影响视觉特征的颜色和/或亮度。可在考虑受训者的身份、视觉元素的标识符和/或模拟站的显示能力的基础上定义修改视觉特征的方式。例如，对于某些视觉元素，一些受训者(例如由于个体特征或其职能的原因)可能或预计具有与其他视觉元素相比不同的特定程度的准确性。因此，在某些实施例中，能够基于受训者的身份和/或受训者的职能来改变被修改的视觉特征和/或修改的程度。还可考虑受训者的发展目标(例如为加强能力开发而建立的模拟场景)。同样地，对于某些视觉元素，根据它们的独特视觉特征(例如大型飞机或某些特定型号的飞机、航空母舰、船只运动引起的水迹等)，可能需要不同程度的修改。还可考虑视觉元素的相对方向(如果适用)，以确定要修改的视觉特征和/或确定对视觉特征进行修改的程度(例如到来或离去的移动元素、元素的相对速度(靠近或远离)等)。在视觉元素是飞机的示例中，可有选择性地增强最近的独特视觉特征(例如到来的飞机的机头或离去的飞机的机尾或者相反和/或垂直运动的机翼等)。
请同时参考图1、2和5至10，根据第一组实施例，提出了一种用于动态地修改交互式计算机模拟的计算机生成环境中的视觉元素的视觉渲染的方法2000。该方法2000在交互式计算机模拟的执行期间(例如通过使用存储器模块1120的处理器模块1130执行)在交互式计算机模拟站1100中执行2020。包括视觉轮廓描绘的预定视觉特征与视觉元素相关联。例如视觉元素可以是飞机的三维网格，该三维网格在被渲染以进行显示后就可立即呈现在屏幕上，如图5A至5D所示。举例来说，所述视觉轮廓描绘可通过与视觉元素相关联的空心三维(3D)网格来实现，以增加视觉元素的轮廓厚度。
所述方法2000包括通过有形仪表模块1160从交互式计算机模拟站1100的受训者接收2030一个或多个命令，以在计算机生成环境中控制交互式计算机模拟的模拟运输工具。所述模拟运输工具可以是飞机，但也可以是陆地或海上运输工具。此时，所述方法2000包括：在交互式计算机模拟站1100，在交互式计算机模拟的执行期间，在考虑模拟运输工具与计算机生成环境中的视觉元素之间的距离因数以及视觉元素的预定视觉特征与下层计算机生成环境元素之间的相对对比度之中的至少一个的基础上动态地影响2050视觉元素的视觉轮廓描绘。在图5A至5D的示例中，能够看出视觉元素与下层计算机生成环境元素之间的对比度不仅取决于模拟元素本身(例如颜色和形状)，还取决于用于描绘模拟元素的像素数量。距离因数和相对对比度是在渲染2060视觉元素以进行显示之前执行交互式计算机模拟期间实时确定2040的。在一些实施例中，动态地影响2050视觉元素的视觉轮廓描绘是在同时考虑距离因数和相对对比度的基础上进行的。该方法2000根据需要重复执行2070，例如针对交互式计算机模拟的多个视觉元素重复执行。
在某些实施例中，动态地影响2050视觉元素的视觉轮廓描绘是在该视觉元素进入距交互式计算机模拟中的模拟元素的最小视距时对该视觉元素进行的。在一些其他实施例中，动态地影响2050视觉元素的视觉轮廓描绘可在加载视觉元素以在交互式计算机模拟站显示时进行。所述最小视距可在考虑受训者的身份、视觉元素的标识符和/或模拟站的显示能力的基础上定义。例如，一些受训者(例如由于个体特征或由于其职责)可能或预计具有特别好(或特别差)的视觉敏锐度，在确定何时开始在屏幕上描绘视觉元素时，可考虑到这个因素。因此，在某些实施例中，能够基于受训者的身份和/或受训者的职能来改变视距。还可考虑受训者的发展目标(例如为加强能力开发而建立的模拟场景)。同样，对于某些视觉元素，可能需要根据它们的预期的视觉特征(例如大型飞机或某些特定型号的飞机、航空母舰、船只运动引起的水迹等)改变视距。交互式计算机模拟站1000本身可对视距施加约束，例如出于其中使用的显示系统的最大分辨率的原因。
与最小视距类似，当视觉元素离开交互式计算机模拟中的模拟元素的最大增强距离时，方法2000也可停止进行视觉元素的动态轮廓描绘。所述最大增强距离也可在考虑受训者的身份、视觉元素的标识符和/或模拟站的显示能力的基础上定义。例如，一些受训者(例如由于个体特征或由于其职责)可能或预计具有特别好(或特别差)的视觉敏锐度，在确定何时停止增强屏幕上的视觉元素时，可考虑到这个因素。因此，在某些实施例中，能够基于受训者的身份和/或受训者的职能来改变最大增强距离。还可考虑受训者的发展目标(例如为加强能力开发而建立的模拟场景)。同样，对于某些视觉元素，可能需要根据它们的预期的视觉特征(例如大型飞机或某些特定型号的飞机、航空母舰、船只运动引起的水迹等)改变最大增强距离。
在某些实施例中，在考虑相对对比度的基础上动态地影响2050视觉元素的视觉轮廓描绘可通过调节视觉元素周围的多个像素以获得与下层计算机生成环境元素的目标对比度水平来进行。图6中示出了这种动态视觉轮廓描绘的一个示例，其中对视觉元素周围的像素进行调节。当然，本领是技术人员很容易理解，所述调节通常在彩色环境中进行，并且可利用颜色变化(伴有或不伴有强度变化)来提高视觉元素与基础计算机生成环境元素之间的对比度。
在某些实施例中，方法2000还包括在考虑视觉元素的一个或多个预先识别的独特视觉特征的基础上修改视觉元素的至少一个预定视觉特征。例如，如图10A和图10B所示，可增强视觉元素的特定特征(例如飞机的机头、飞机的机尾等)以便于其识别。在图10A和10B的示例中，修改了视觉特征的尺寸。本领域技术人员应理解，替代地或附加地，还可影响视觉特征的颜色和/或亮度。可在考虑受训者的身份、视觉元素的标识符和/或模拟站的显示能力的基础上定义修改视觉特征的方式。例如，对于某些视觉元素，一些受训者(例如由于个体特征或其职能的原因)可能或预计具有与其他视觉元素相比不同的特定程度的准确性。因此，在某些实施例中，能够基于受训者的身份和/或受训者的职能来改变被修改的视觉特征和/或修改的程度。还可考虑受训者的发展目标(例如为加强能力开发而建立的模拟场景)。同样地，对于某些视觉元素，根据它们的独特视觉特征(例如大型飞机或某些特定型号的飞机、航空母舰、船只运动引起的水迹等)，可能需要不同程度的修改。还可考虑视觉元素的相对方向(如果适用)，以确定要修改的视觉特征和/或确定对视觉特征进行修改的程度(例如到来或离去的移动元素、元素的相对速度(靠近或远离)等)。在视觉元素是飞机的示例中，可有选择性地增强最近的独特视觉特征(例如到来的飞机的机头或离去的飞机的机尾或者相反和/或垂直运动的机翼等)。
在图7、图8和图9中所示的示例中，视觉元素具有附加的视觉信息。在某些实施例中，可利用空心三维网格将附加视觉信息与视觉元素相关联。在某些实施例中，还可通过修改视觉元素的三维网格和/或通过将包含足以用于显示附加视觉信息的数据(例如附加视觉信息本身或允许处理器模块1130和/或专用单元1132显示附加视觉信息的数据)的附加元数据结构将附加视觉信息与视觉元素相关联。在某些实施例中，还可通过修改视觉元素的三维网格和/或通过将包含足以用于显示附加视觉信息的数据(例如附加视觉信息本身或允许处理器模块1130和/或专用单元1132显示附加视觉信息的数据。在图7上标明了机头(N)、机尾(T)、右机翼(R)和左机翼(L)。当然，还可添加其他视觉信息，不论其是否为文字形式(例如代表机翼的红色和/或绿色点等)的附加元数据结构将附加视觉信息与视觉元素相关联。在图8和图9中，示出了方向指示箭头的不同示例(例如在视觉元素上方和前面)。可在考虑视觉元素与模拟运输工具的相对距离和/或相对速度的基础上修改箭头的尺寸。
请同时参考图1、3和5至10，根据第二组实施例，示出了一种用于在交互式计算机模拟站中动态地修改交互式计算机模拟的计算机生成环境中的视觉元素的视觉渲染的方法3000。该方法3000在交互式计算机模拟的执行期间(例如通过使用存储器模块1120的处理器模块1130执行)在交互式计算机模拟站1100中执行3020。一个或多个预先识别的独特视觉特征与视觉元素相关联。所述方法3000包括通过有形仪表模块1160从交互式计算机模拟站的受训者接收3030一个或多个命令，以在计算机生成环境中控制交互式计算机模拟的模拟运输工具。方法3000还包括：在交互式计算机模拟站，在交互式计算机模拟的执行期间，在至少考虑模拟运输工具与计算机生成环境中的视觉元素之间的相对方向向量的基础上动态地修改3050视觉元素的一个或多个预先识别的独特视觉特征。该相对方向向量是在渲染3060视觉元素以进行显示之前执行交互式计算机模拟期间实时确定3040的。该方法3000根据需要针对交互式计算机模拟的多个视觉元素重复执行3070。
动态地修改3050视觉元素的一个或多个预先识别的独特视觉特征可在视觉元素进入距交互式计算机模拟中的模拟元素的最小视距时进行和/或在视觉元素离开距交互式计算机模拟中的模拟元素的最大增强距离时停止。在一些其他实施例中，动态地修改3050视觉元素的一个或多个预先识别的独特视觉特征可在加载视觉元素以在交互式计算机模拟站显示时进行。所述最小视距和/或最大增强距离可在考虑受训者的身份、视觉元素的标识符和/或模拟站的显示能力的基础上定义。例如，一些受训者(例如由于个体特征或由于其职责)可能或预计具有特别好(或特别差)的视觉敏锐度，在确定何时开始和/或停止在屏幕上描绘视觉元素时，可考虑到这个因素。因此，在某些实施例中，能够基于受训者的身份和/或受训者的职能来改变距离。还可考虑受训者的发展目标(例如为加强能力开发而建立的模拟场景)。同样，对于某些视觉元素，可能需要根据它们的预期的视觉特征(例如大型飞机或某些特定型号的飞机、航空母舰、船只运动引起的水迹等)改变距离。交互式计算机模拟站1000本身可对视距施加约束，例如出于其中使用的显示系统的最大分辨率的原因。
在某些实施例中，动态修改3050视觉元素的一个或多个预先识别的独特视觉特征可通过将突出显示的三维网格与视觉元素相关联以突出显示视觉元素的一个或多个预先识别的独特视觉特征来进行。
在某些实施例中，所述方法3000还可包括在考虑模拟运输工具与计算机生成环境中的视觉元素之间的距离因数和/或视觉元素的预定视觉特征与下层计算机生成环境元素之间的相对对比度的基础上动态地影响视觉元素的视觉轮廓描绘。在考虑相对对比度的基础上动态地影响视觉元素的视觉轮廓描绘可包括调节视觉元素周围的多个像素，以获得与下层计算机生成环境元素的目标对比度水平。所述视觉轮廓描绘可通过与视觉元素相关联的空心三维网格来实现，以增加视觉元素的轮廓厚度。影响视觉轮廓描绘可通过应用一个或多个定制参数来进行，该定制参数是在考虑受训者的身份和视觉元素的标识符中的至少一个的基础上确定的。所述一个或多个定制参数还可在动态地修改3050视觉元素的一个或多个预先识别的独特视觉特征时进一步应用。
动态地修改3050视觉元素的一个或多个预先识别的独特视觉特征可通过应用一个或多个定制参数来进行，该定制参数是在考虑受训者的身份和视觉元素的标识符中的至少一个的基础上确定的。
请同时参考图1和4至10，根据第三组实施例，示出了一种用于在交互式计算机模拟站中动态地修改交互式计算机模拟的计算机生成环境中的视觉元素的视觉渲染的方法4000。该方法4000在交互式计算机模拟的执行期间(例如通过使用存储器模块1120的处理器模块1130执行)在交互式计算机模拟站1100中执行4020。预定的视觉特征与视觉元素相关联。所述方法4000包括通过有形仪表模块1160从交互式计算机模拟站1100的受训者接收4030一个或多个命令，以在计算机生成环境中控制交互式计算机模拟的模拟运输工具。该方法4000还包括：在交互式计算机模拟站1100，在交互式计算机模拟的执行4020期间，通过增强视觉元素的视觉轮廓描绘和视觉元素的一个或多个预先识别的独特视觉特征中的至少一个来动态地影响4050视觉元素。动态地影响4050视觉元素是通过应用一个或多个定制参数来进行的，该定制参数是在考虑交互式计算机模拟站中的受训者的身份和视觉元素的标识符中的至少一个的基础上确定4040的。通过应用一个或多个定制参数来动态地影响4050视觉元素是在渲染4070视觉元素以进行显示之前在交互式计算机模拟的执行4060期间实时进行的。该方法4000根据需要针对交互式计算机模拟的多个视觉元素重复执行4080。
在考虑受训者的身份的基础上，所述一个或多个定制参数可标识视觉元素的多个视觉特征中的一个或多个预先识别的独特视觉特征。
动态地影响4050视觉元素可在视觉元素进入距交互式计算机模拟中的模拟元素的最小视距时进行和/或在视觉元素离开距交互式计算机模拟中的模拟元素的最大增强距离时停止。在一些其他实施例中，影响4050视觉元素可在加载该视觉元素以在交互式计算机模拟站显示时对该视觉元素进行。所述最小视距和/或最大增强距离可在考虑受训者的身份、视觉元素的标识符和/或模拟站的显示能力的基础上定义。例如，一些受训者(例如由于个体特征或由于其职责)可能或预计具有特别好(或特别差)的视觉敏锐度，在确定何时开始和/或停止在屏幕上描绘视觉元素时，可考虑到这个因素。因此，在某些实施例中，能够基于受训者的身份和/或受训者的职能来改变距离。还可考虑受训者的发展目标(例如为加强能力开发而建立的模拟场景)。同样，对于某些视觉元素，可能需要根据它们的预期的视觉特征(例如大型飞机或某些特定型号的飞机、航空母舰、船只运动引起的水迹等)改变距离。交互式计算机模拟站1000本身可对视距施加约束，例如出于其中使用的显示系统的最大分辨率的原因。
在考虑受训者的视觉元素的标识符的基础上，所述一个或多个定制参数可表明受训者的与视觉元素的检测、视觉元素的方位确定、视觉元素的大致距离确定、以及视觉元素的识别相关的一项或多项能力的进步值。
在某些实施例中，动态地影响4050视觉元素的视觉轮廓描绘可在考虑模拟运输工具与计算机生成环境中的视觉元素之间的距离因数和/或视觉元素的预定视觉特征与下层计算机生成环境元素之间的相对对比度的基础上进行。在考虑相对对比度的基础上动态地影响视觉元素的视觉轮廓描绘包括调节视觉元素周围的多个像素，以获得与下层计算机生成环境元素的目标对比度水平。所述视觉轮廓描绘可通过与视觉元素相关联的空心三维网格来实现，以增加视觉元素的轮廓厚度。
修改视觉元素的预定视觉特征中的至少一个可在考虑模拟运输工具与计算机生成环境中的视觉元素之间的相对方向向量和/或视觉元素的一个或多个预先识别的独特视觉特征的基础上进行。修改视觉元素的预定视觉特征中的至少一个可通过将突出显示的三维网格与视觉元素相关联以突出显示视觉元素的一个或多个预先识别的独特视觉特征来进行。
在第四组实施例中，对第一、第二和第三组实施例进行了修改，以在固定模拟系统(与模拟运输工具对比)中训练用户，该系统用于训练远距离视觉元素的识别(例如训练管制塔中的空中交通管制员识别进场和/或接地的飞机)。在此，要解决的关于视觉元素的难题是类似的，但无需考虑从交互式计算机模拟站控制的模拟运输工具的移动。虽然不涉及运动，但是固定模拟系统中的受训者仍配有用于受训者与交互式计算机模拟交互的仪表模块。
通常认为方法是导致期望结果的一个自洽步骤序列。这些步骤需要物理量的物理操控。虽然不是必须的，但是通常这些量采取能够被存储、传递、组合、比较和以其他方式操控的电或磁/电磁信号的形式。有时，主要出于通用的原因，将这些信号称为比特、数值、参数、项目、元素、对象、符号、字符、术语、数字等比较方便。但是应注意，所有这些术语和类似术语都与适当的物理量相关联，并且仅仅是应用于这些量的便利标记。虽然本发明是以示例性方式说明的，但是这种说明并不旨在穷举或限制于所公开的实施例。许多修改和变化对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。选择这些实施例是为了说明本发明的原理及其实际应用，并使本领域普通技术人员能够理解本发明，以便实现带有可能适合于其他预期用途的各种修改的各种实施例。

Claims (18)

1.一种用于在交互式计算机模拟站中动态地修改来自交互式计算机模拟的计算机生成环境中的视觉元素的视觉渲染的方法，其中一个或多个预先识别的独特视觉特征与所述视觉元素相关联，所述方法包括：
经由有形仪表模块从所述交互式计算机模拟站的受训者接收一个或多个命令，以用于在所述计算机生成环境中控制所述交互式计算机模拟的模拟运输工具；和
在所述交互式计算机模拟站处，在所述交互式计算机模拟的执行期间，在至少考虑所述模拟运输工具与所述计算机生成环境中的所述视觉元素之间的相对方向向量的基础上动态地修改所述视觉元素的所述一个或多个预先识别的独特视觉特征，所述相对方向向量是在渲染所述视觉元素以便显示之前在执行所述交互式计算机模拟期间而被实时确定的，动态地修改的一个或多个预先识别的独特视觉特征包含在所述渲染中，
其中动态地修改所述视觉元素的所述一个或多个预先识别的独特视觉特征是通过将突出显示的三维网格与所述视觉元素相关联以突出显示所述视觉元素的所述一个或多个预先识别的独特视觉特征来进行的。
2.根据权利要求1所述的方法，其中动态地修改所述视觉元素的所述一个或多个预先识别的独特视觉特征是在所述视觉元素进入距所述交互式计算机模拟中的所述模拟运输工具的最小视距时对所述视觉元素进行的。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述最小视距是在考虑所述受训者的身份、所述视觉元素的标识符和所述模拟站的显示能力中的至少一个的基础上定义的。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括在同时考虑以下两个因素的基础上动态地影响所述视觉元素的视觉轮廓描绘：
所述模拟运输工具与所述计算机生成环境中的所述视觉元素之间的距离因数；和
所述视觉元素的所述一个或多个预先识别的独特视觉特征与下层计算机生成环境元素之间的相对对比度。
5.根据权利要求4所述的方法，其中在考虑所述相对对比度的基础上动态地影响所述视觉元素的所述视觉轮廓描绘包括调节所述视觉元素周围的多个像素，以用于获得与所述下层计算机生成环境元素的目标对比度水平。
6.根据权利要求4所述的方法，其中所述视觉轮廓描绘是通过与所述视觉元素相关联的空心三维网格来实现的，以增加所述视觉元素的轮廓厚度。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述一个或多个定制参数在动态地修改所述视觉元素的所述一个或多个预先识别的独特视觉特征时被进一步应用。
8.根据权利要求4所述的方法，其中影响所述视觉轮廓描绘是通过应用一个或多个定制参数来进行的，所述一个或多个定制参数是在考虑所述受训者的身份和所述视觉元素的标识符中的至少一个的基础上确定的。
9.根据权利要求1所述的方法，其中动态地修改所述视觉元素的所述一个或多个预先识别的独特视觉特征是通过应用一个或多个定制参数来进行的，所述一个或多个定制参数是在考虑所述受训者的身份和所述视觉元素的标识符中的至少一个的基础上确定的。
10.根据权利要求9所述的方法，其中处理器模块通过应用一个或多个定制参数来动态地修改所述视觉元素的所述一个或多个预先识别的独特视觉特征，所述一个或多个定制参数是在考虑所述受训者的身份和所述视觉元素的标识符中的至少一个的基础上确定的。
11.一种交互式计算机模拟站，包括：
有形仪表模块，其用于从所述交互式计算机模拟站的受训者接收一个或多个命令，以用于在交互式计算机模拟的计算机生成环境中控制所述交互式计算机模拟中的模拟运输工具；
显示系统，其用于显示所述计算机生成环境的渲染图像，所述渲染图像包括视觉元素，所述视觉元素具有与其相关联的预定视觉特征；
处理器模块，其包括专用图形单元，在执行所述交互式计算机模拟期间，所述处理器模块：
在至少考虑所述模拟运输工具与所述计算机生成环境中的所述视觉元素之间的相对方向向量的基础上动态地修改所述视觉元素的所述一个或多个预先识别的独特视觉特征，所述相对方向向量是在由所述专用图形单元渲染所述视觉元素之前在执行所述交互式计算机模拟期间由所述处理器模块实时确定的，动态地修改一个或多个预先识别的独特视觉特征包含在所述渲染中，
其中所述处理器模块通过将突出显示的三维网格与所述视觉元素相关联以突出显示所述视觉元素的所述一个或多个预先识别的独特视觉特征来动态地修改所述视觉元素的所述一个或多个预先识别的独特视觉特征。
12.根据权利要求11所述的交互式计算机模拟站，其中所述处理器模块在所述视觉元素进入距所述交互式计算机模拟中的所述模拟运输工具的最小视距时针对所述视觉元素动态地修改所述视觉元素的所述一个或多个预先识别的独特视觉特征。
13.根据权利要求12所述的交互式计算机模拟站，其中所述最小视距是在考虑所述受训者的身份、所述视觉元素的标识符和所述模拟站的显示能力中的至少一个的基础上定义的。
14.根据权利要求11所述的交互式计算机模拟站，其中所述处理器模块还在同时考虑以下两个因素的基础上动态地影响所述视觉元素的视觉轮廓描绘：
所述模拟运输工具与所述计算机生成环境中的所述视觉元素之间的距离因数；和
所述视觉元素的所述预定视觉特征与下层计算机生成环境元素之间的相对对比度。
15.根据权利要求14所述的交互式计算机模拟站，其中所述处理器模块通过调节所述视觉元素周围的多个像素以用于获得与所述下层计算机生成环境元素的目标对比度水平来在考虑所述相对对比度的基础上动态地影响所述视觉元素的所述视觉轮廓描绘。
16.根据权利要求14所述的交互式计算机模拟站，其中所述视觉轮廓描绘是通过与所述视觉元素相关联的空心三维网格来实现的，以增加所述视觉元素的轮廓厚度。
17.根据权利要求14所述的交互式计算机模拟站，其中所述处理器模块通过应用一个或多个定制参数来影响所述视觉轮廓描绘，所述一个或多个定制参数是在考虑所述受训者的身份和所述视觉元素的标识符中的至少一个的基础上确定的。
18.根据权利要求17所述的交互式计算机模拟站，其中所述一个或多个定制参数在所述处理器模块动态地修改所述视觉元素的所述一个或多个预先识别的独特视觉特征时被进一步应用。
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