DE3323460A1

DE3323460A1 - Verfahren und einrichtung zur optischen simulation einer szenen-fortbewegung

Info

Publication number: DE3323460A1
Application number: DE19833323460
Authority: DE
Inventors: Joseph A. Yorktown Heights N.Y. LaRussa
Original assignee: Farrand Optical Co Inc
Current assignee: Farrand Optical Co Inc
Priority date: 1982-07-01
Filing date: 1983-06-29
Publication date: 1984-02-23
Also published as: US4474501A; CA1210866A; GB2126056B; GB8317629D0; GB2126056A

Description

Farrand Optical Co., Inc.
New York, U.S.A.

Verfahren und Einrichtung zur optischen Simulation einer

Szenen-Fortbewegung

Die Erfindung bezieht sich auf ein optisches Simulationsverfahren und eine optische Simulationseinrichtung; insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren und eine Einrichtung zum optischen Simulieren der Fortbewegung einer Sichtszene bezüglich eines Beobachters wie eines Flugzeugführers in einem Flugzeug oder eines Fahrers in einem Landfahrzeug wie einem Panzerfahrzeug.

Zum Simulieren der Bewegung einer wahrgenommenen Szene in Bezug auf eine Drehbev/egung des Kopfes eines Beobachters um eine Achse oder mehrere Achse stehen optische Simulationsverfahren und Simulationseinrichtungen zur Verfügung. In diesen Fällen ist es lediglich erforderlich, eine Darstellung der Szene über das Bildfeld des Beobachters zu bewegen, wobei diese Bewegung dem Beobachter einen visuellen Eindruck vermittelt, der einer Dre-

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hung in Bezug auf eine Realwelt-Szene entspricht. Die Simulation einer Fortbewegung der Szene bezüglich des Beobachters ist ein komplexer Vorgang. Zum Nachbilden der Auswirkung einer Fortbewegung des Beobachters selbst 5 oder einer seitlichen Bewegung in Bezug auf die Realwelt-Szene darf der Fluchtpunkt (und Horizont) seine scheinbare Lage in Bezug auf den Beobachter nicht ändern, da er definitionsgemäß weit entfernt liegt und irgendeine verhältnismäßig kleine Seitenbewegung des Beobachters keine Veränderung der scheinbaren Richtung von Objekten an dem Horizont ergeben kann. Die größte Auswirkung der Fortbewegung ejner Szene muß an dem dem Beobachter nächsten Szenenbereich auftreten und sich in proportionaler Weise zu dem Horizont bzw. der weitesten Entfernung von dem Beobachter hin vermindern. Mit der Erfindung werden ein Verfahren und eine Einrichtung zum Simulieren dieser Bewegung geschaffen.

Die Erfindung ergibt ein Verfahren zum optischen Simulieren der Fortbewegung einer Sichtszene bezüglich eines Beobachters dadurch, daß eine Darstellung der von einem Beobachter wahrgenommenen Sichtszene geschaffen wird. Die Darstellung hat einen Bereich, der einen von dem Beobachter entfernten Szenenbereich darstellt und einen weiteren Bereich, der einen dem Beobachter nahen Szenenbereich darstellt. Einer Entfernung von dem Beobachter wird jeweils ein Streifen zugeordnet. Die Darstellung wird in eine Vielzahl gerader paralleler Streifen aufgegliedert, die sich in einer zu der erwünschten Fortbewegung parallelen Richtung erstrecken. Schließlich wird einer der Streifen in dem Fernbereich festgelegt und jeder der Streifen zwischen dem festgelegten Streifen und dem Nahbereich der Darstellung in kontinuierlicher Weise bewegt, wobei jeder Streifen einer Funktion der ihm zugeordneten Entfernung und der zu simulierenden Bewegung des Beoachters entspricht.

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Ferner wird mit der Erfindung eine Einrichtung zum Ausführen des vorstehend beschriebenen Verfahrens geschaffen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert .

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines Szenen-Fortbewegungssystems, das als Ausführungsbeispiel der

Simulationseinrichtung gestaltet ist.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung, die das Bildfeld eines Flugzeugführers in einem Flugzeug veranschaulicht, das in Abwärtsflugrichtung

ausgerichtet ist.

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung, die das Bildfeld eines Flugzeugführers in einem Flugzeug veranschaulicht, das in Horizontalflugrichtung

ausgerichtet ist.

Fig. 4 ist eine bildliche Darstellung, die die Wahl einer begrenzten Menge von Videodaten aus einem ²^ Gesamt-Videosignal veranschaulicht.

Fig. 5 veranschaulicht die Wahl von Daten aus einem Gesamtbild im Falle einer seitlichen Fortbewegung eines Flugzeugs.

Fig. 6 veranschaulicht die Wahl von Daten aus einem Gesamtbild während einer simulierten Änderung der Höhe eines Flugzeugs.

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In der Fig. 1 ist ein Video-Simulationssystem 10 gezeigt, das gemäß einem Ausführungsbeispiel der Simulationseinrichtung gestaltet ist. Zur Verdeutlichung wird das System im Zusammenhang mit einer Flugzeug-Simulation beschrieben. Im allgemeinen werden in einer Video-Wiedergabeeinrichtung wie einer Videoplatten-Speichereinheit 12 Videoinformationen in der Form aufeinanderfolgender Bilder gespeichert (die während eines tatsächlichen, darauffolgend zu simulierenden Flugs aufgenommen werden).

Das Ausgangssignal der Speichereinheit 12 wird an eine Färbdemodulations/Synchronisationsabtrennungs-Schaltung 14 angelegt, die zusammen mit Horizontal- und Vertikal-Synchronisationsinformationen Rot-Videosignale R, Grün-Videosignale G und Blau-Videosignale B abgibt. Die Ausgangsvideosignale der Schaltung 14 werden einem Analog/ Digital-Wandler 16 zugeführt. Die Kombination aus der Speichereinheit 12, der Farbdemodulations/Synchronisationsabtrennungs-Schaltung 14 und dem Analog/Digital-Wandler 16 liefert allgemein Videoinformationen, die dem Gelände entsprechen, über dem sich das Fahrzeug oder Flugzeug fortbewegt, dessen Betrieb simuliert wird. Allgemein wird der den Simulator benutzenden Person die geeignete Szeneninformation dadurch sichtbar dargestellt, daß die Geschwindigkeit verändert wird, mit der die in

²^ der Speichereinheit 12 gespeicherten aufeinanderfolgenden Bilder gezeigt werden, und daß zum Verändern von Perspektiven Bereiche der Bilder gewählt und die Informationen in den Bildern aufbereitet werden.

Hinsichtlich desjenigen Teils des Systems 10, der die Wahl und die Aufbereitung der in der Speichereinheit 12 gespeicherten Videoinformationen steuert, werden dem Simulator über Eingangssignalleitungen 18 bis 26 Informationen bezüglich einer Kursabweichung bzw. eines Gierens, einer Parallelversetzung, des Horizonts, einer Längsnei-

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gung, einer Höhe und einer Geschwindigkeit des Systems zugeführt. Die Geschwindigkeitsinformation wird in das System über eine Geschwindigkeitssignalleitung 28 eingegeben. Die Video-Speichereinheit 12 spricht auf die über die Signalleitung 28 zugeführte Geschwindigkeitsinformation dadurch an, daß sie entsprechend einer Information über zunehmende Geschwindigkeit die aufeinanderfolgenden Bilder in schnellerem Takt abgibt.

Falls beispielsweise die Informationen in der Speichereinheit 12 in der Form einer Videoplatte erzeugt wurden, die mit einer Norm-Videokamera mit einem Bildtakt von 30 Bildern je Sekunde aufgenommen wurde, während sich das Flugzeug mit einer Geschwindigkeit von 150 Meilen /h bewegt hat, würde die Wiedergabeeinheit entsprechend einer über die Signalleitung 28 zugeführten Information für 150 Meilen/h Geschwindigkeit die Bilder mit dem Takt von 30 Bildern/s wiedergeben. Falls andererseits die Geschwindigkeitsinformation eine Geschwindigkeit von 75 Meilen/h angibt, erfolgt eine lineare Veränderung insofern, als Bilder mit dem Takt von 15 Bildern/s abgegeben werden. Falls im Gegensatz dazu die Geschwindigkeitsinformation an der Signalleitung 28 eine Geschwindigkeit von 300 Meilen/h anzeigt, werden die Bilder aus der Speichereinheit 12 mit einem Takt von 60 Bildern/s abgegeben. Auf diese Weise wird der Takt, mit dem die Bilder von der Speichereinheit 12 abgegeben v/erden, auf lineare Weise entsprechend der durch die Signalleitung

28 zügeführten Geschwindigkeitsinformation verändert. 30

Gemäß der Darstellung durch die Fig. 2 und 3 bestimmt die Lage bzw. Fluglage des Fahrzeugs bzw. Flugzeugs, wie in diesem Fall eines Flugzeugs 30 das Blickfeld, das dem Beobachter durch die Kanzelfrontscheibe hindurch in Erscheinung tritt. Falls daher ein Flugzeug im Hori-

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zontalflug fliegt, wie es in der Fig. 3 gezeigt ist, ist ein Blickfeld 32 eines Flugzeugführers zwischen Linien 36, die dem Oberrand des Helms des Flugzeugführers entsprechen, und Linien 38 eingegrenzt, die dem Armaturenbrett des Flugzeugs entsprechen. Daher sind für die Bedienungsperson des Flugzeugs alle Objekte im Blickfeld 32 zu sehen, zu denen der obere Teil eines Gebäudes 40 und der größte Teil eines Gebäudes 42 zählt. Falls andererseits die Fluglage des Flugzeugs auf die in Fig. 2 gezeigte verändert wird, bei der das Flugzeug eine beträchtliche Längsneigung hat, kommen die Gebäude 40 und 42 vollständig und ein Gebäude 44 zum größten Teil in ein Blickfeld 34 des Flugzeugführers.

!5 Falls vergleichsweise die in der Speichereinheit 12 gespeicherten Videoinformationen dadurch gesammelt wurden, daß das Gelände mit einer Weitwinkelkamera 46 an der Unterseite des Flugzeugs überflogen wurde, umfassen die in der Speichereinheit 12 gespeicherten Aufzeichnungsbilder ein Bildfeld, das weitaus breiter als das von dem Flugzeugführer zu sehende ist. Zum Nachbilden des tatsächlichen Blickfelds des Flugzeugführers unabhängig von der Fluglage des Flugzeugs können daher abhängig von der Längsneigung des Flugzeugs ausgewählte Teile

²^ des Bilds herangezogen werden. Wenn die Videoinformationen unter Verwendung der Kamera 46 aufgezeichnet werden,' muß natürlich das Flugzeug im Horizontalflug gehalten werden, um Videoinformationen für eine konstante Fluglage zu liefern, wobei das Bildfeld der Kamera 46 weitaus

größer als das Blickfeld eines im Flugzeug sitzenden Flugzeugführers sein muß.

Falls daher erwünscht ist, das Blickfeld eines Flugzeugführers zu simulieren, der ein Flugzeug in einer Fluglage gemäß der Darstellung in Fig. 3 fliegt, wird ein dem

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Blickfeld entsprechender Bildbereich gewählt, der durch ein oberes Bildfeld 50 bestimmt ist» Falls es andererseits erwünscht ist, die Bildsaane au simulieren, die von dem Flugzeugführer bei der Position und Fluglage zu sehen ist, die in FIg = 2 gezeigt sind, viird derjenige Teilbereich eines Bildfelds 53 der Kamera 46 gewählt, der als unteres Bildfeld 52 dargestellt ist= Scv/eit die Ausrichtung der Abtastseilen in der Kamera 45 parallel zu der FlUgelachse des Flug^sugs verläuft, v;ird die Wahl des oberen Bildfelds 50 cder dos urbaren Bildfelds 52 lediglieh eine Wahl allein eines Tsils aer Abtastseilen des Rasters s das geaiä£ den miov.-ils der Ka-nera 45 erzeugten Videosignalen erzeugt und vm der Spsichsrsin-

heit 12 wiedergegeben vird =
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Falls in anderer Hinsicht gesehen das v~n ae- Spsienereinheit 12 abgegebene Bild als ein Bild angesehen v/ird₃ das an eine;:i Sichtgerät 56 eins /islzant -;cn p.asterzsilen 54 (Fig„4; enthält, v/ürden alle Eastarzaiier 5---". -Is :v. Gesarntbildfeld 58 der Kamera entsprechen. Ein cc sr er Teil 60 der Easterzeiien viürde oeni oberen Bildfeld 5Q entsprechen, während ein unterer Teil 52 der rasterseilen dem unteren Bildfeld 52 entsprechen v;ur-i5 , Zieht man beispielsweise das durch den Teil 60 gebildete ODere BiIdfeld in Betracht ₅ so v/urde eine erste Rasterseiis 54f in dem Teil 60 die obere Grenze des Bildfelds und eine letzte Rasterzeile 541 die untere Gr-nse des Bildfelds darstellen. Die Rasterzeile 54f würde zu einem festen Zeitpunkt nach dem Beginn eines Vercikal-Syncrr-rnisierimpulses aui ti'S'cen_; "-;anrena ο te s£3"C5:-si:: 5 o^i ..-f-:. smer bestisTiinten Zeitdauer danach auftrat-n Jü~'ue, Z :.c Zeit zwischen dem Beginn eines jeweiligen E Lids und :nr Rasterzeii'2 54f sov/ie osr Sastei'ssil" 5-._ v.^;irc ?.,': si".;;'-

Funktion dir Länssneigung d-s Flusse.· ::s, Zins derartig3 . - . . .

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werden, die dem Simulator zugeordnet sind. Alle Zeiten können unter Verwendung elementarer trigonometrischer Zusammenhänge mittels eines Mikroprozessors 65 berechnet werden. Die Regler 64 sprechen auf einen Vertikal-Synchronisierimpuls in der Weise an, daß ein Impuls zur Anzeige des Auftretens der Rasterzeile 54f und ein zweiter Impuls zur Anzeige des Beginns der Rasterzeile 541 erzeugt werden. Die Längsneigungsinformation an der Sammelleitung 24 wird zusammen mit dem Vertikal-Synchronisiersignal einem Schaltglied 66 zugeführt, das ein Vertikal-Freigabesignal an einen Speicher 68 abgibt.

Auf gleichartige Weise wird für den Flugzeugführer in Abhängigkeit von der Kursabweichung bzw. dem Gieren des Flugzeugs ein Horizontalbereich des Bildfelds 58 sichtbar. Ein solcher Bereich 70 ist in der Fig. 4 durch die gestrichelten Linien dargestellt. Daher stellt nur ein kleiner Teil 72 eines Gesamtbilds 74 aus der Speichereinheit 12 die Sichtlinie des Flugzeugführers dar. Auf

gleichartige Weise wird an dem Ausgang der Simulator-Regler 64 ein Kursabweichungssignal erzeugt, das über die Signalleitung 18 einem Schaltglied 76 mit veränderbarer Verzögerung zugeführt wird. In Abhängigkeit von der simulierten Kursabweichung des Flugzeugs wird durch das

^° Schaltglied 76 mit veränderbarer Verzögerung der der Kursabweichung des Flugzeugs entsprechende Teil 70 der Gesamtbildbreite des Bilds 74 und dementsprechend der Bereich des Horizontal-Blickfelds der Bedienungsperson des Flugzeugs gewählt. Diese Schal tinformation (die mi. t-

tels des Mikroprozessors 65 nach elementaren trigonometrischen Elementen gesteuert wird) führt wirkungsvoll zu einem Freigabesignal mit der richtigen Zeitdauer, die den Beginn und dem Ende des kleinen Teils 72 des

Bilds entspricht.
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Wenn der Speicher 68 die Freigabesignale aus den beiden Schaltgliedern 66 und 76 empfängt, nimmt er gleichzeitig in eine erste Speicherstelle die Videoinformationen R, G und B für "Rot", "Grün" bzw. "Blau" auf, die einer einzigen Rasterzeile in dem kleinen Bildteil 72 des Gesamtbilds 74 entsprechen. Diese Information wird mittels eines Taktgebers 78 für schnelle Eingabe taktgemäß eingegeben.

Sobald eine Zeile der Dreifarben-Information in die erste Speicherstelle eingelesen wurde, kann die Information in einen Digital/Analog-Wandler 80 ausgelesen werden. Die Geschwindigkeit, mit der diese Information ausgelesen wird, wird durch einen Taktgeber 82 für langsame Ausgabe bestimmt, mit dem die Information taktgemäß mit einer solchen Geschwindigkeit ausgelesen wird, daß die Dauer der .Auslesezeit für eine einzelne Dreifarbenzeile gleich der Dauer einer einzelnen Dreifarbenzeile bei einem Norm-Fernsehbild ist. Die von dem Digital/Analog-Wandler 80

²^ aufgenommene Information wird dann in ein analoges Signal umgesetzt und einem Fernseh-Sichtgerät 84 zugeführt, das vor der Frontscheibe eines Simulators angeordnet ist, wodurch der Ausblick aus dem Flugzeug oder einem anderen Fahrzeug nachgebildet wird, dessen Betriebszustand simuliert wird.

Gemäß den vorstehenden Anführungen v/erden die Anfangspunkte und Endpunkte für das vertikale und horizontale Aufschalten der Schaltglieder 66 bzw. 76 unter Verwen-

dung einfacher trigonometrischer Funktionen sowie der Längsneigung, der Kursabweichung, der Höhe und des Bodenfuß punkts, bestimmt, welche dem Flugzeug zugeordnet werden, Als Bodenfußpunkt ist in diesem Zusammenhang der Punkt auf dem Boden direkt unterhalb des Flugzeugs ge-

. .
meint.

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Falls eine Querversetzung des Flugzeugs simuliert werden soll, würde an Bildteilen oberhalb des Horizonts des von der Speichereinheit 12 abgegebenen Videobilds keine Lageänderung in Erscheinung treten» Dies ist deshalb der Fall, weil bei einer Versetzung des Flugzeugs nach links oder rechts während seiner Fortbewegung die Punkte oberhalb des Horizonts (wie der Mond oder dergleichen), die effektiv unendlich weit entfernt sind, ihre Lage nicht ändern, solange der Kurs des Flugzeugs konstant bleibt. Betrachtet man eine ausführliche Untersuchung für einen derartigen Bildteil 72, so würde der Bildbereich oberhalb eines Horizonts 86 (nach Fig. 5) bei Änderungen in der Querrichtung unverändert bleiben. Andererseits würden (hinsichtlich der Punkte unterhalb des Horizonts) die am weitesten von dem Flugzeug entfernten und dem Horizont am nächsten liegenden Punkte so in Er scheinung treten, daß ihre Lage nur in einem geringen Ausmaß verändert ist, während diejenigen Punkte, die mehr direkt unterhalb des Flugzeugs liegen, derart in Erscheinung treten, daß ihre Lage sehr stark verändert ist. In dem Fall, daß sich das Flugzeug in einer Richtung nach links bewegen würde, wurden daher die in Fig. 5 dargestellten und durch eine Führungslinie 88 bezeichneten Teilbereiche des Gesamtbilds 74 in das Blickfeld

²^ d_es Flugzeugführers treten. Bezüglich des Bereichs 88 wären die genauen Punkte, an denen eine jeweilige Teilrasterzeile 90 beginnen und enden würde, eine Funktion der Querversetzung des Flugzeugs sein. Alle mit einer Mittellinie 92 übereinstimmenden Bildpunkte würden jedoch

als direkt unter der Flugbahn des Flugzeugs liegend erscheinen. Daher würde die Sicht des Flugzeugführers jeweiligen Rasterzeilen entsprechen, die an dem gleichen Horizontalpunkt des Bildschirms beginnen, wobei diese Punkte durch eine Vertikallinie 94 definiert sind. Der Zusammenhang zwischen der tatsächlichen Anfangszeit gemäß

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der Definition durch einen Hand 96 und tatsächlichen Anfangszeiten für die jeweiligen Rasterzeilen, die an durch eine Linie 98 definierten Punkten beginnen, ist eine durch die vorangehend genannten Faktoren und die Quer- bzw. Parallelverschiebungslage des Flugzeugs bestimmte einfache trigonometrische Funktion. Diese Zusammenhänge sind einfache trigonometrische Funktionen, die mittels des Mikroprozessors 65 errechnet werden, welcher die geeigneten Steuerinformationen an die Schaltglieder 66 und 76 mit der veränderbaren Verzögerung abgibt. Gemäß der vorangehenden Erläuterung wird durch diese Schaltsteuerinformationen dem Speicher 68 die Aufnahme eines bestimmten Dreifarben-Zeilenteils befohlen, der beispielsweise durch eine der Rasterzeilen 90 gegeben ist und in einen ersten Speicherbereich eingegeben wird. Wenn eine derartige bestimmte Zeile eingegeben wurde, wird sie sofort mit niedriger Geschwindigkeit entsprechend dem Taktgeber 82 wiedergegeben. Während der Taktgeber 82 das langsame Auslesen der ersten Zeile aus dem Speicher herbeiführt, steuert der Taktgeber 78 das Eingeben einer zweiten Zeile der Dreifarben-Videoinformation in dem kleinen Bildbereich 72 des Bilds in eine zweite Speicherstelle. Sobald diese zweite Speicherstelle mit der vollständigen wiederzugebenden Information geladen ist, wird diese Information aus der zweiten Speicherstelle entsprechend dem Taktgeber 82 für die langsame Ausgabe mit der niedrigen Geschwindigkeit wiedergegeben, während eine dritte Zeile der Dreifarben-Information in die erste Speicherstelle eingegeben wird usw., bis ein vollständige ges Bild dargestellt ist, wonach der gesamte Vorgang für das nächste Einzelbild wiederholt wird.

Auf gleichartige Weise wird durch Höhenänderungen derjenige Teilbereich bzw. Bildausschnitt 72 des Gesamtbilds verändert, der durch den Simulator sichtbar dargestellt

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wird. Im einzelnen wird gemäß der Darstellung in Fig. 6 ein größerer Teilbereich des Gesamtbildfelds in das Blickfeld des Flugzeugführers treten. Dies ist grundlegend aus der Fig. 3 ersichtlich, gemäß der ein Bildfeld 100 für ein niedrig fliegendes Flugzeug den größten Teil eines Gebäudes 102, ein Gebäude 104 und die Gebäude 40 und 42 enthält. Dies ist am deutlichsten in der Fig. 6 ersichtlich, in der dieser Rasterbereich einem Bereich 106 entsprechen würde. Das Bild würde jedoch innerhalb des durch Horizontallinien 108 begrenzten Raums zusammengepreßt erscheinen. Die genaue Lage von Rasterzeilen 110 in dem Bereich 106 bei der Einstellung in die von dem Flugzeugführer zu sehende Stellung (und damit der verschiedenartige Abstand zwischen benachbarten Zeilen) wird gleichfalls zu einer Funktion aus einfachen trigonometrischen Funktionen sowie der Lage des Horizonts, welche durch die Längsneigung des Flugzeugs gegeben ist. Diese Information wird durch den Mikroprozessor 65 erzeugt, der an das Sichtgerät 84 ein geeignetes Steuersignal in der Form eines Vertikalabtastungs-Steuersignals abgibt.

Eine zusätzliche Eigenschaft kann der Simulationseinrichtung dadurch hinzugefügt werden, daß Landebahnleuchten mit von der Abstrahlrichtung abhängiger Farblichtabgabe (Vassey-Leuchten) simuliert werden, wie sie üblicherweise an Flugpisten angeordnet sind. Während die auf der Videoplatte gespeicherten Videoinformationen derartige Informationen umfassen können und die Landebahnleuchten bei dem Anflug darstellen, nehmen die Landebahnleuchten bei der tatsächlichen Abbildung des in der Speichereinheit 12 gespeicherten Bilds die der jeweiligen besonderen Lage des Flugzeugs zugeordnete Farbe an. Aufgrund der Richtcharakteristik und der Leuchtfarben/Richtungs-Charakteristik der Landebahnleuchten ändert sich natürlich

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die Leuchtfarbe der Landebahnleuchten mit Höhenänderungen. Infolgedessen kann ein Ultraschwarzpegel-Signal in die in der Speichereinheit 12 gespeicherten Videinformationen an Stellen eingeblendet werden, an denen die Landebahnleuchten in bestimmten Einzelbildern erscheinen würden, in welchen die Landebahnleuchten sichtbar sind. Mittels des Mikroprozessors 65 kann die tatsächlich richtige Farbe der Landebahnleuchten für die jeweils bestimmte Bodenfußpunkt-Querlage und die Höhe des Flugzeugs berechnet werden. Diese Informationen sind eine Funktion der verschiedenen Eingabe informationen aus dem Simulator bzw. den Simulatorreglern 64. Sobald eine bestimmte Farbe errechnet ist, gibt der Mikroprozessor Informationen an zwei Schaltglieder 112 und 114 ab. Da die Landebahnleuchten gewöhnlich Zweifarbensysteme sind, wird beim Betätigen des Schaltglieds 112 einer Vorrangschaltung 116 angegeben, an Verstärkern 118 bis 122 Befehle abzugeben, durch die unabhängig von der vorliegenden Farbinformation dem Analog/Digital-Wandler eine erste Farbe zugeführt wird. Auf gleichartige Weise wird dann, wenn die Lande4bahnleuchten in einer zweiten Farbe erscheinen sollten, das zweite Schaltglied 114 eingeschaltet, durch das die Vorrangschaltung 116 angewiesen wird, an die Verstärker 118 bis 122 Befehle abzugeben, mit denen dem Analog/Digital-Wandler 16 die zweite Farbe zugeführt wird. Wenn keines der Schaltglieder 112 und 114 eingeschaltet ist, wirken die Verstärker 118 bis 122 als einfache lineare Verstärker, so daß der Farbinhalt oder die Stärke der von der Farbdemcdulator/Synchro-

nisierungsabtrennungs-Schaltung 14 ausgegebenen Signale nicht beeinflußt wird. Natürlich kann es wünschenswert sein, die "Lebendigkeit" bzw. "Lebensechtheit", mit der die Landebahnleuchten abgebildet werden, in Abhängigkeit von der Erfahrung der Bedienungspersn zu verändern, die an dem Simulatorsystem übt.

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Schließlich kann eine weitere Verbesserung dadurch vorgenommen werden, daß die Horizontalabtastgeschwindigkeit an jeder Stelle längs der Rasterzeilen gemäß der Darstellung in Fig. 5 entsprechend der tatsächlichen Stelle verändert wird, die die in der Rasterzeile gezeigte Information tatsächlich im Blickfeld des Flugzeugführers einnimmt. Dies hat zur Folge, daß der Bereich 88 unterhalb des Horizonts eine Form erhält, die von einem Parallelogramm verschieden ist. Die Verwendung eines einfachen Parallelogramms ist jedoch eine gute Näherung erster Ordnung für die meisten Systeme und als von hauptsächlicher wirtschaftlicher Bedeutung mit Ausnahme bei bestimmten Systemen anzusehen, bei denen außerordentlich große Bereiche von Querversetzungen in Aussicht genommen sind.

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Mit einer Einrichtung werden Szenen-Fortbewegungen simuliert, wobei die Einrichtung Simulator-Regler aufweist, die Signale erzeugen, welche der Horizontallage eines Fahrzeugs oder Flugzeugs entsprechen. Eine Videoeinrichtung erzeugt ein Raster, das Videoinformationen enthält, die eine zu betrachtende Szene darstellen. Eine auf die Simulator-Regler ansprechende Steuereinrichtung erzeugt Steuersignale für die Wahl eines Teilbereichs des Rasters entsprechend der Lage des Fahrzeugs oder Flugzeugs. Mit einer auf die Steuereinrichtung ansprechenden Schalteinrichtung wird ein Teilbereich einer jeweiligen Zeile in dem Raster gewählt. Die gewählten Teilbereiche werden an einer Video-Sichtanzeigevorrichtung abgebildet.

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Claims

TlEDTKE - BüHLING -. KlWNE "* QrUPE

Pellmann - Grams - Struif

Dipl.-Ing. R. Kinne Dipl.-Ing. R Grupe Dipl.-Ing. B. Pellmann Dipl.-Ing. K. Grams Dipl.-Chem. Dr. B. Struif

Bavariaring 4, Postfach 202403 8000 München 2

Tel.: 089-539653 Telex: 5-24845 tipat Telecopier: 0 89-537377 cable: Germaniapatent München

29. Juni 1983 DE 3108

Patentansprüche

( 1. jVerfahren zur Simulation der Fortbewegung einer Sichxszene in Bezug auf einen Beobachter, dadurch gekennzeichnet ,

daß für die von einem Beobachter sichtbare Sichtszene eine Darstellung gebildet wird, die einen Teilbereich, der einen von dem Beobachter entfernt liegenden Szenenbereich darstellt, einen Teilbereich, der einen dem Beobachter nahen Szenenbereich darstellt und Teilbereiche hat, die dazwischenliegende Szenenbereiche darstellen,

daß die Darstellung in eine Vielzahl gerader paralleler Streifen aufgeteilt wird, von denen jeder eine Vielzahl von Punkten aufweist und die in einer zu der erwünschten Fortbewegung in einer ersten Richtung parallelen Richtung verlaufen, und

daß einer der Streifen in dem Fern-Teilbereich der Darstellung festgelegt wird und die Punkte der jeweiligen Streifen zwischen dem festgelegten Streifen und dem Nah-Teilbereich der Darstellung kontinuierlich bewegt werden,, wobei jeder Punkt an einem jeden Streifen um eine Strecke

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bewegt wird, die proportional zu dessen Nähe zu dem Beobachter und zu dem Ausmaß der Fortbewegung ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung eine lineare Näherung trigonometrischer Funktionen ist, die in der linearen Näherung die Bewegung der Punkte beschreiben, wobei die Streifen zum Bilden eines Parallelogramms versetzt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bewegung einer zweiten Richtung unter 90 zu der ersten Richtung dadurch simuliert wird, daß der Mitte/Mitte-Abstand zwischen benachbarten Streifen verändert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgeteilte Darstellung dadurch erzeugt wird, daß zum Erzeugen einer Sichtszene eine Fernsehkamera verwendet wird und die einzelnen Streifen aus jeweils von der Fernsehkamera abgegebenen Rasterzeilen erzeugt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Punkte oberhalb des Horizonts nicht in der ersten Richtung versetzt werden.
6. Einrichtung zur Simulation einer Szenen-Fortbewegung, gekennzeichnet durch eine Sirnulatoreinrichtung (64) zum Erzeugen von Signalen, die der Horisontallage

^u eines Flugzeugs/Fahrzeugs entsprechen, eine Videoeinrichtung (12) zum Erzeugen eines Rasters, das Videoinformationen enthält, die eine zu sehende Szene darstellen, eine auf die Simulatoreinrichtung ansprechende Steuereinrichtung (65) zum Erzeugen von Steuersignalen für die Wahl eines der Lage des Flugzeugs/Fahrzeugs entsprechen-

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* den Teilbereichs des Kasters, eine auf die Steuereinrichtung ansprechende Horizontal-Schalteinrichtung (76) zum Wählen eines Teilbereichs (72) einer jeweiligen Zeile in dem Raster und eine Video-Sichtanzeigeeinrichtung

(84) für die Sichtanzeige der gewählten Teilbereiche.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Teilbereiche einen Mittelpunkt hat und die Teilbereiche unter Übereinandersetzen ihrer Mittelpunkte abgebildet werden.
8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Simulatoreinrichtung (64) der Höhe eines Flugzeugs/Fahrzeugs entsprechende Signale erzeugt und daß eine auf die Steuereinrichtung (65) ansprechende Vertikal-Schalteinrichtung (66) zur Wahl desjenigen Rasterbereichs (106, 108) vorgesehen ist, der einem durch das Raster dargestellten Szenenbereich entspricht, welcher für einen Beobachter in der simulierten Lage sieht-

²^ bar wäre.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Simulatoreinrichtung (64) der Ausrichtung des Flugzeugs/Fahrzeugs entsprechende Signale erzeugt" und diese Ausrichtungssignale an die Steuereinrichtung abgibt (65) und daß mit der Horizontal-Schalteinrichtung (76) und der Vertikal-Schalteinrichtung (66) Rasterbereiche wählbar sind, die einem Bildfeld entsprechen, das für einen den Simulator verwendenden Beobachter sichtbar

ware.