DE3213447A1 - Verfahren und einrichtung zum betrieb eines bildgenerators fuer sichtsimulatoren - Google Patents

Verfahren und einrichtung zum betrieb eines bildgenerators fuer sichtsimulatoren

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DE3213447A1
DE3213447A1 DE19823213447 DE3213447A DE3213447A1 DE 3213447 A1 DE3213447 A1 DE 3213447A1 DE 19823213447 DE19823213447 DE 19823213447 DE 3213447 A DE3213447 A DE 3213447A DE 3213447 A1 DE3213447 A1 DE 3213447A1
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Hans Wolfgang Dipl.-Ing. 8012 Ottobrunn Pongratz
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Airbus Defence and Space GmbH
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Messerschmitt Bolkow Blohm AG
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    • G09BEDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B9/00Simulators for teaching or training purposes
    • G09B9/02Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft
    • G09B9/08Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of aircraft, e.g. Link trainer
    • G09B9/30Simulation of view from aircraft
    • G09B9/301Simulation of view from aircraft by computer-processed or -generated image
    • G09B9/302Simulation of view from aircraft by computer-processed or -generated image the image being transformed by computer processing, e.g. updating the image to correspond to the changing point of view

Description

  • Verfahren und Einrichtung zum Betrieb eines
  • Bildgenerators für Sichtsimulatoren Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Bildgenerators für Sichtsimulatoren, insbesondere für farbige Darstellungen, mit einer Bildröhre und Ablenkeinheit für einen Schreibstrahl, mit der das zu generierende Bild sowohl in Raster- als auch in Vektorschreibweise herstellbar ist, sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Sichtsimulatoren dienen dazu, den Führern und Besatzungen von Flugzeugen aller Art, aber auch Panzerführern die Einweisung in die Bedienung der Geräte am Boden ohne den Streß des tatsächlichen "heißen Einsatzes bieten zu können. Hierzu wird der Führerstand des Fahrzeuges bzw.
  • das Cockpit des Flugzeuges naturgetreu nachgebildet, so daß das auszubildende Personal die Umgebung des zukünftigen Arbeitsplatzes nahezu identisch wiederfindet. Durch die Fensterscheibe des Führerstandes wird außen eine Welt künstlich dargestellt, die der des Einsatzterritoriums des Fahrzeuges möglichst naturgetreu nachgebildet sein soll.
  • Beispiele für Sichtsimulatoren der genannten Art finden sich in der US-PS 2 385 291, US-PS 3 911 597, DE-OS 25 58 501. Ein'ruder Hauptvorteile des Einsatzes von Sichtsimulatoren - im übrigen nicht nur für die Ausbildung, sondern auch für die spätere Weiterbildung zur Übung spezieller Einsatzprofile - liegt auch darin, daß teuere Ausbildungsstunden auf dem Gerät vermieden werden können und die der Ausbildung eigentümlichen hohen Anforderungen an das Material des Gerätes unterbleiben.
  • Eines der wesentlichsten Merkmale bei der Beurteilung der Qualität eines solchen Sichtsimulators ist der Grad der naturgetreuen Darstellung des Geländes, welches der Benutzer des Sichtsimulators durch die Scheiben des Führerstandes erblickt. Zur Darstellung bzw. zur Bildwiedergabe werden heute vorwiegend Fernsehbildschirme oder Projektoren verwendet, wobei entweder das bekannte Rasterbildprinzip, dem normalen Zeilenfernsehen entsprechend, oder die bekannte Vektorschreibweise (Strokewriting) ähnlich einer Oszillographenröhre angewendet wird.
  • Beide grundsätzlichen Arten der Bildgenerierung weisen Vorteile auf. So sind die Vorteile der Rasterbilddarstellung u.a. darin zu sehen, daß Flächen einfacher in natürlichen Farben dargestellt werden können. Allerdings stellt sich auch der Nachteil ein, daß bei gegebener Strahlbreite und Zeilen sowie Bildelementezahl pro Zeile die Auflösung des Bildes durch die Rastergröße begrenzt ist. Kleine, scharfkantig begrenzte Objekte können damit nahe der Auflösungsgrenze nur unvollkommen oder gar nicht dargestellt werden.
  • Die Vektorschreibweise ermöglicht es, den Schreibstrahl stufenlos zu steuern und damit von kleinen Objekten bei gleicher Strahlbreite ein wesentlich deutlicheres Bild zu erzeugen. Daneben kann bei der Vektorschreibweise die Schreibgeschwindigkeit des Schreibstrahles frei gewählt werden, wodurch kleine Details mit geringer Schreibgeschwindigkeit und Strahlhelligkeit und damit auch normalerweise geringerem Strahldurchmesser mit weit erhöhter Genauigkeit wiedergegeben werden können. Allerdings würde die Anwendung der Vektorschreibweise zum Aufbau des kompletten Bildes zu einem bekanntermaßen nicht vertretbaren immensen gerätetechnischen Aufwand führen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem die Formauflösung kleiner Objekte, wie z.B. darzustellender Luftziele oder weit entfernter Ziele bei gleichbleibender Rastergröße verbessert wird, wobei besonderes Augenmerk darauf gelegt wird, daß der gerätetechnische Aufwand für diese Qualitätverbesserung nicht oder nur unwesentlich erhöht werden muß. Besonders letzterer Aspekt ist von erheblicher Wichtigkeit, da die hier angesprochenen Geräte bei einer Sichtsimulationsanlage alleine einen Wert von bis zu ca. 2 Millionen DM darstellen. Neben dem Verfahren sollen auch Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens angegeben werden.
  • Die Aufgabe ist dadurch gelöst, daß die Bildgenerierung im Rasterschreibverfahren erfolgt und daß Objekte, die infolge des vorgegebenen Rasters nur noch unscharf dargestellt werden können, durch die Vektorschreibweise nachgezeichnet werden, wobei zwischen den beiden Schreibweisen umgeschaltet wird.
  • Wie bereits bei der Darstellung des Standes der Technik ausgeführt, sind zwar Rastet und Vektorschreibweise durchaus bekannte Bildgenerierungsverfahren. So ist beispielsweise es bekannt, das Rasterbild darzustellen und in den Rücksprungpausen des Rasterbildes die Vektorschreibweise anzuwenden. Äußerst nachteilig bei diesem bekannten Verfahren hat sich jedoch ausgewirkt, daß sehr leistungsfähige und damit teuere Ablenkverstärker benötigt werden und sehr hohe Anforderungen an die Genauigkeit dieser Ablenkverstärker gestellt werden müssen, da das Vektorschreibweise-Bild in dem Rasterbild exakt positioniert werden muß, da andernfalls verwaschene, unbrauchbare Darstellungen die Folge sind.
  • Mit dem Verfahren nach der Erfindung werden beide Nachteile auf verblüffend einfache Weise beseitigt. Die Einrichtung und weitere Ausbildungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.
  • Die Erfindung ist anhand der Figuren näher erläutert.
  • Diese zeigen: Fig.1 ein Zielbild eines Flugzeuges in reiner Rasterdarstellung, Fig.2 eine Bildwiedergabe desselben Zieles unter Anwendung der Erfindung.
  • Wie die Fig.1 deutlich zeigt und im übrigen als wohl bekannt vorausgesetzt werden darf, können kleine, scharfkantig begrenzte Objekte nahe der Auflösungsgrenze aufgrund der vorgegebenen Rastergröße nur unvollkommen dargestellt werden. Dem Benutzer des Sichtsimulators wird damit eine in Natur in Wirklichkeit nicht vorhandene optische Unsicherheit" bezüglich der Erkennbarkeit und Identifizierung eines Zieles mitgeteilt.
  • Fig.2 zeigt in beeindruckender Weise die Verbesserung der Formauflösung durch Kombination von Raster- und Vektorschreibweise, wobei die Vektorschreibweise begrenzt ist auf das Nachzeichnen der Konturen. Die Auflösung von Luft- und Bodenzielen kann, wie Rechnersimulationen gezeigt haben, um den Faktor 4 verbessert werden, ohne daß die Zahl der zu verwendenden Geräte erhöht werden muß. Als äußerst nützlicher Nebeneffekt stellt sich ein, daß ein Großteil der Probleme, welche im Zusammenhang mit der Ausrichtung von Bildern aus verschiedenen Projektoren entstehen, umgangen werden, da dieselbe Optik und Ablenkeinheit für Raster- und Vektorschreibbild verwendet werden, siehe hierzu auch die Anmeldung P 31 OO 584.5 des Anmelders.
  • Für die nachfolgende Beschreibung der Erfindung wurden keine gesonderten Figuren erstellt, da es sich im wesentlichen um die erfindungsgemäße Modifizierung bekannter Schaltungseinrichtungen handelt, so daß der Fachmann auf diesem Gebiet auch ohne figürliche Darstellungen allein durch die schriftliche Anweisung in der Lage ist, die Erfindung nachzuvollziehen.
  • Es wird eine Bildröhre verwendet, welche zwei getrennte Sätze von Ablenkeinheiten aufweist. Die Grundablenkung zur Erzeugung des normalen Rasterbildes erfolgt durch eine Ablenk- und Verstärkereinheit, wie sie auch in jedem Fernsehgerät verwendet wird, bzw. verwendet werden kann.
  • Die zweite Ablenkeinheit mit X-Y Ablenkverstärkern arbeitet mit hoher Bandbreite, aber geringer maximaler Ablenkamplitude, z.B. je nach erwünschter maximaler Zielbildgröße ungefähr 3 - 20 Zeilenhöhen. Hiermit wird das Nachzeichnen der Zielbildkanten während des Rasterbildaufbaus durchgeführt. Immer dann, wenn ein Zielbild nachzuzeichnen ist, wird von Rasterschreibweise auf Vektorschreibweise umgeschaltet. Um das Entstehen einer Lücke im Rasterbild an den Stellen, an denen auf Vektorschreibweise umgeschaltet wurde, zu vermeiden, wird das Signal für das Rasterbild in der Zwischenzeit in einem schnellen Digitalspeicher oder auch einer Verzögerungsschaltung abgespeichert. Nach Beendigung des Vektorschreibvorganges wird die Rasterzeile aus diesem Speicher fertiggeschrieben.
  • Für die Weiterbehandlung der Rasterbilddarstellung während der Vektorschreibweise sind zwei grundsätzliche Möglichkeiten vorgesehen. Bei der ersteren wird die Rasterzeile mit erhöhter Zeilenschreibgeschwindigkeit in der Horizontalen fertiggeschrieben. Hierzu ist ein Digitalspeicher erforderlich, der unterschiedliche Ein-und Auslesegeschwindigkeiten zuläßt. Von Vorteil ist dabei, daß eine konstante Zeilenschreibdauer eingehalten wird.
  • Bei der zweiten Möglichkeit wird die Rasterbildzeile mit einer durch die Schreibdauer des Vektorschreibens bestimmten Verzögerung fertiggeschrieben. Dies setzt eine ausreichende Zeitreserve vor Einleitung des Zeilenrücksprungs voraus und die Einhaltung einer konstanten Schreibdauer pro Zeile für das in Vektorschreibweise hergestellte Bild. Zum Einsatz kann ein wesentlich billigerer einfacherer Speicher bzw. eine einfache Verzögerungsschaltung mit konstanter Totzeit kommen.
  • Auch die Ablaufsteuerung ist bei dieser Ausführung sehr einfach. Das Rasterbild wird zunächst mit dem unverzögerten Bildsignal geschrieben. Dann wird der in Vektorschreibweise darzustellende Bildteil geschrieben und das Rasterbild mit dem verzögerten Bildsignal fertiggeschrieben.
  • Eine genaue Positionierung des in Vektorschreibweise zu erstellenden Bildteiles in Bezug auf den Rasterbildteil wird dadurch erreicht, daß dem Rasterbildsignal ein Schlüsselsignal in Form einer nur für diesen Zweck verwendeten Intensitätsverteilung deWdrei Grundfarben aufgeprägt wird. Bei Auftreten dieser Intensitätsverteilung wird die Vektorschreibweise an dem Ort des Auftretens der Intensitätsverteilung ausgelöst. Dieses Schlüsselsignal wird für den Schaltzweck über eine Abtrennstufe aus dem Grundbildsignal ausgefiltert. Hierdurch können die Genauigkeitsanforderungen an die Ablenkverstärker wesentlich reduziert werden, ohne daß die Positioniergenauigkeit der Bildteile zueinander leidet, - im Gegenteil wird diese verbessert. Auch können die Anforderungen an die Rechengeschwindigkeit eines Symbolgenerators für das in Vektorschreibweise darzustellende Bild - dieser ist nicht Gegenstand der Erfindung und daher auch nicht näher erläutert im übrigen Stand der Technik - wesentlich gesenkt werden, wenn die Steuersignalverläufe für das Bild zeitlich vor dem Schreibvorgang errechnet werden und in schnelle Digitalspeicher abgelegt werden, aus denen sie während des Schreibvorganges extrem schnell ausgelesen werden können, sobald das Schlüsselsignal für den Schreibvorgang aus dem Grundrasterbild abgelesen worden ist.
  • Für höchste Ansprüche bei der Bildgenerierung werden für die drei Grundfarben - wenn höchste Auflösung verlangt wird - drei getrennte Bildröhren verwendet, wobei also jede eine der drei Grundfarben rot, grün und blau erzeugt und auf dem Bildschirm bzw. in das Auge des Beobachters überlagert. Zur Erzielung optimaler Kantenauflösung wird in diesem Fall nur die grüne oder rote Röhre zum Nachzeichnen der Konturen des Rasterbildes in Vektorschreibweise verwendet. Der Schreibstrahl wird mit wesentlich geringerer Schreibgeschwindigkeit als im Rasterbetrieb erzeugt. Dadurch stellt sich eine wesentlich höhere Auflösung der Bildumrisse und wichtiger Bilddetails ein.
  • Im Sinne der Erfindung kann es auch Vorteil sein, kleine Objekte, welche nicht Ziele sind, ebenfalls nachzuzeichnen, damit die Auffälligkeit von nachgezeichneten Zielen infolge anderer Bildstruktur reduziert wird.

Claims (5)

  1. Verfahren und Einrichtung zum Betrieb eines Bildgenerators für Sichtsimulatoren Patentansprüche Verfahren zum Betrieb eines Bildgenerators für Sichtsimulatoren, insbesondere für farbige Darstellungen, mit einer Bildröhre und Ablenkeinheit für einen Schreibstrahl, mit der das-zu generierende Bild sowohl in Raster, als auch in Vektorschreibverfahren herstellbar ist, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Bildgenerierung im Rasterschreibverfahren erfolgt und daß Objekte, die infolge des vorgegebenen Rasters nur noch unscharf dargestellt werden können, durch die Vektorschreibweise nachgezeichnet werden, wobei zwischen den beiden Schreibweisen umgeschaltet wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Rasterbild an den Stellen nachgezeichnet wird, an denen eine vorgegebene Intensitätsverteilung der drei Grundfarben vorhanden ist, und daß das Auftreten der Intensitätsverteilung ein Umschalten von Raster- auf Vektorschreibweise auslöst.
  3. 3. Bildgenerator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zwei Sätze von Ablenkeinheiten der Bilddarstellung dienen, wobei der eine Satz der Erzeugung des Bildrasters und der andere Satz Ablenkeinheiten der Vektorschreibweise dient, wobei der zweite Satz Ablenkeinheiten mit im Verhältnis zur ersten geringer Amplitude aber hoher Bandbreite arbeitet.
  4. 4. Bildgenerator nach Anspruch 3, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Nachzeichnung von Objekten während des Rasterbildaufbaus erfolgt, daß dazu ein Umschalter das Umschalten von einer Schreibweise auf die andere gestattet, und daß eine elektronische Verzögerungsschaltung vorhanden ist, in den die für den Aufbau des Rasterbildes erforderlichen Signale während dem Nachzeichnen zwischengespeichert werden.
  5. 5. Bildgenerator nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß für die Darstellung der drei Grundfarben drei Bildröhren vorhanden sind, wobei jede Bildröhre eine Grundfarbe darstellt, daß das Bild durch Uberlagerung dieser drei Bilder herstellbar ist, und daß eine Steuerung vorhanden ist, mit der das nachzuzeichnende Objekt nur in der Bildröhre für Grün oder Rot nachgezeichnet wird.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US2385291A (en) * 1943-07-05 1945-09-18 Edwin A Link Training device
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US4182053A (en) * 1977-09-14 1980-01-08 Systems Technology, Inc. Display generator for simulating vehicle operation
DE3100584A1 (de) * 1981-01-10 1982-07-15 Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München "vorrichtung fuer sichtsimulatoren"

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