EP0375561A1 - Générateur d'images pour un simulateur de tir - Google Patents

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EP0375561A1
EP0375561A1 EP89403623A EP89403623A EP0375561A1 EP 0375561 A1 EP0375561 A1 EP 0375561A1 EP 89403623 A EP89403623 A EP 89403623A EP 89403623 A EP89403623 A EP 89403623A EP 0375561 A1 EP0375561 A1 EP 0375561A1
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Jean Grillon
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Thales SA
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Thomson CSF SA
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41WEAPONS
    • F41GWEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G3/00Aiming or laying means
    • F41G3/26Teaching or practice apparatus for gun-aiming or gun-laying
    • F41G3/2616Teaching or practice apparatus for gun-aiming or gun-laying using a light emitting device
    • F41G3/2694Teaching or practice apparatus for gun-aiming or gun-laying using a light emitting device for simulating a target

Definitions

  • the present invention relates to an image generator for a shooting simulator.
  • French Patent 2,141,124 discloses an image generator device for a simulator such as a cannon fire simulator.
  • a simulator such as a cannon fire simulator.
  • Such an image generator makes it possible to represent in real time the landscape images seen by the shooter for any movement of the cannon, and to embed target images therein.
  • this known device makes it possible to represent only one target at a time, at the center of the image produced.
  • the scrolling of the image, simulating the angular displacements of the cannon relative to the landscape represented on this image is done by shifting the synchronization of the monitor on which this image is viewed.
  • Such a method does not allow large amplitude cannon movements to be carried out.
  • the subject of the present invention is an image generator device for a simulator of the aforementioned type, device which makes it possible to display images of various landscapes and large optical field in which several different moving targets with different trajectories can appear simultaneously, this device being the less expensive possible.
  • the image generator device comprises an address generator addressing at least one video memory, a time window generator slaved to the movements of the barrel and defining a window in a part of the video memory, and a sequencing device .
  • the video memory is organized into a mass memory, a local memory of distances to the observer from different points of a landscape, a local landscape memory and at least a local memory moving objects.
  • these memories are connected to a priority decoder determining the mobile object closest to the observer.
  • the memories for the distances of points of a landscape, of landscape and of moving objects are connected to a digital mixer, the output of which is connected to a graphic generator, itself connected to a device. of visualization.
  • a special effects generator is inserted between the digital mixer and the graphic generator.
  • the image production device described below is intended for a firing simulator, for example simulating a small caliber cannon firing post mounted on a light vehicle, or a portable missile launcher.
  • a firing simulator for example simulating a small caliber cannon firing post mounted on a light vehicle, or a portable missile launcher.
  • Such a simulator essentially comprises a mechanical part reproducing the shooting station as faithfully as possible, and a display part comprising an image production device and at least one display screen.
  • Position sensors are arranged on the simulated weapon of the shooting station to control the scrolling of the landscape images as a function of the movements of this weapon, these images being produced by the image production device.
  • the invention relates to the image production device, the other elements of the simulator can be elements usually used in such a simulator, and will not be described in detail below.
  • the image production device 1 shown diagrammatically in the drawing comprises a mass memory 2, preferably of digital type.
  • memory 2 we store: different landscape images, different target images, and different data relating to these images: distances to the observer from their characteristic points (vertical objects, obstacles, sudden changes in relief, etc ... ) as well as visibility conditions (day / night, fog ).
  • the mass memory 2 is connected to: a local memory of distances 3, a local memory of landscapes 4 and to a set 5 of individual local memories of targets.
  • the memories of the set 5 are connected, each via a local effects and telemetry generator, to a corresponding input of a priority decoder 6.
  • the set of local effects and telemetry generators is referenced 7.
  • Local effects can for example be "grass effects” created at the base of land vehicles to make their movements more realistic and better visible.
  • a firing effects generator 8 is also connected to the decoder 6. In the preferred embodiment, this generator 8 is organized in the same way as one of the memories 5.
  • the outputs of memories 3 and 4 and of decoder 6 are connected to a digital mixer 9.
  • the mixer 9 is connected via a special effects generator 10 to a graphics processor 11.
  • the processor 11 is connected to a display monitor 12 d student pilot and an instructor monitor 13.
  • a central computer 14 controls the different elements 2 to 11, and is connected to a sequencer 15 which distributes sequencing signals to all these elements 2 to 11, signals which it elaborates from the computer clock signal. These sequencing signals are developed, in a manner well known per se, to control the synchronous operation of the aforementioned elements. These are clock signals, reset registers, load registers, etc.
  • the computer 14 is also connected to a program memory 16 which contains the program for controlling the various elements of the simulator, as well as various programs training "scenarios".
  • Each of the local memories 3,4, each target memory 5 and the generator 8, comprise an address generator GA and a window generator GF.
  • Each window generator GF determines in the corresponding memory a window whose content is intended to be viewed on the devices 12, 13. It determines in particular the horizontal and vertical dimensions of this window.
  • the address generator GA determines the location of this window relative to the display screen. For example, it provides the coordinates of the upper left corner of this window to the GF generator.
  • the address generators of memories 3 and 4 are controlled as a function of the orientation of the simulator weapon, thanks to the position sensors fixed to this weapon.
  • the address generators of the memories 5 are controlled by the above-mentioned "scenario” program and / or by an instructor by means of a data input keyboard 17, or similar device, connected to the computer 14.
  • the memory window generators 3 and 4 are controlled by the student pilot using a device 18 for entering data such as a "joystick” also connected to the computer 14.
  • the memory window generators 5 are controlled by the scenario program and / or by the instructor thanks to his device 18.
  • the priority decoder 6 makes it possible to determine, when at least a part of the pixels of two or more targets have the same coordinates, which is the target or part of the target which is masked by another target closer to the observer, and it the same is true for the firing effect images of the generator 8. This is possible thanks to the fact that the memories 5 and the generator 8 contain, in addition to the coordinates and values of the pixels of the images of targets and firing effects, the distances to the observer of these pixels.
  • the generators 7 produce, in a manner known per se, local effects, for example "grass effects” for land vehicles in order to better visualize their displacement. compared to the terrain on which they operate, this by masking the lower part of these vehicles with undulating vegetation in the form of grass.
  • these generators 7 have a telemetry function making it possible to determine the interactions of the firing effects and of the targets near the points of impact, or at these points, projectiles supposed to have been fired by the student pilot: partial destruction or complete targets according to their distance from these impact points.
  • This function essentially consists in comparing the coordinates on the visualized terrain (knowing the distance to the observer and the bearing of targets and impact points) and according to the relative distances on the terrain of these elements, to delete a part or all the pixels of these targets just after viewing the firing effect when these distances are within given limits. It is also possible to do the same for elements of the landscape (more or less significant destruction of buildings and trees).
  • the memory 4 supplies the mixer 9 with the values and coordinates on the screen for displaying the pixels of the portion of the landscape selected by the address generator and the window generator of this memory.
  • Memory 3 provides the mixer 9 with the distances to the observer (the student pilot in this case) of the different remarkable parts of the same portion of the landscape as that relating to memory 4, but selected here by the address generator and the memory window generator 3. These distance values are also supplied to the special effects generator 10.
  • These remarkable parts of the landscape generally have vertical lines, such as trees, walls, posts. These remarkable parts can also be areas of land with abrupt transitions: border between two fields with different cultures, edge of a pond, banks of a river, steep edge of a mound, etc.
  • the decoder 6 supplies the mixer 9 with the values and coordinates on the screen of the pixels of targets and / or firing effects, as well as the observer distances from these elements.
  • the mixer 9 sorts the landscape elements not masked by targets, and target elements not masked by landscape elements, therefore visible to the observer.
  • the generator 10 of special effects intervenes, if necessary, on the light intensity of the pixels coming from the mixer 9. For example, if a special effect is the fog, this fog is all the more intense as the place where it is supposed to prevail is further from the observer, so the weakening of the light intensity of the corresponding pixels is all the higher. This is made possible by the fact that this generator simultaneously receives the value of the pixels and their distance from the observer. Of course, as specified above, this distance information is provided for all the pixels of a landscape portion selected by a display window.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Processing Or Creating Images (AREA)

Abstract

Le générateur d'images de l'invention comporte essentiellement : une mémoire de masse (2), une mémoire de distances (3), une mémoire de paysage et des mémoires de cibles (5). Les mémoires, sauf la mémoire de masse, comportent des moyens capables de générer des fenêtres temporelles (GA, GF).

Description

  • La présente invention concerne un générateur d'images pour un simulateur de tir.
  • On connaît d'après le Brevet français 2 141 124 un dispositif générateur d'images pour un simulateur tel qu'un simulateur de tir au canon. Un tel générateur d'images permet de représenter en temps réel les images de paysage vues par le tireur pour tout déplacement du canon, et d'y incruster des images de cibles. Cependant, ce dispositif connu ne permet de représenter qu'une cible à la fois, au centre de l'image produite. Le défilement de l'image, simulant les déplacements angulaires du canon par rapport au paysage représenté sur cette image, se fait par décalage de la synchronisation du moniteur sur lequel est visualisée cette image. Un tel procédé ne permet pas d'effectuer des mouvements de canon de grande amplitude.
  • La présente invention a pour objet un dispositif générateur d'images pour un simulateur du type précité, dispositif qui permette de visualiser des images de paysage diverses et grand champ optique dans lesquelles puissent apparaître simultanément plusieurs cibles mobiles différentes à trajectoires différentes, ce dispositif étant le moins onéreux possible.
  • Le dispositif générateur d'images conforme à l'invention comporte un générateur d'adresses adressant au moins une mémoire vidéo, un générateur de fenêtre temporelle asservi aux mouvements du canon et définissant une fenêtre dans une partie de la mémoire vidéo, et un dispositif séquenceur.
  • Selon un aspect de l'invention, la mémoire vidéo est organisée en une mémoire de masse, une mémoire locale de distances a l'observateur de différents points d'un paysage, une mémoire locale de paysage et au moins une mémoire locale d'objets mobiles.
  • Selon un autre aspect de l'invention, lorsqu'il y a plusieurs mémoires d'objets mobiles, ces mémoires sont reliées à un décodeur de priorité déterminant l'objet mobile le plus proche de l'observateur.
  • Selon encore un autre aspect de l'invention, les mémoires de distances de points d'un paysage, de paysage et d'objets mobiles sont reliées un mélangeur numérique dont la sortie est reliée à un générateur graphique, lui-même relié à un dispositif de visualisation.
  • Selon encore un autre aspect de l'invention, on intercale entre le mélangeur numérique et le générateur graphique un générateur d'effets spéciaux.
  • La présente invention sera mieux comprise la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation pris comme exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé dont la figure unique est un bloc-diagramme de ce mode de réalisation.
  • Le dispositif de production d'images décrit ci-dessous est destiné un simulateur de tir, simulant par exemple un poste de tir au canon de petit calibre monté sur un véhicule léger, ou un lanceur de missiles portable. Un tel simulateur comporte essentiellement une partie mécanique reproduisant le plus fidèlement possible le poste de tir, et une partie de visualisation comprenant un dispositif de production d'images et au moins un écran de visualisation. Des capteurs de position sont disposés sur l'arme simulée du poste de tir pour commander le défilement des images de paysage en fonction des mouvements de cette arme, ces images étant produites par le dispositif de production d'images.
  • L'invention se rapporte au dispositif de production d'images, les autres éléments du simulateur peuvent être des éléments habituellement utilisés dans un tel simulateur, et ne seront pas décrits en détail ci-dessous.
  • Le dispositif de production d'images 1 représenté schématiquement sur le dessin, comporte une mémoire de masse 2, de préférence de type numérique. Dans la mémoire 2, on stocke : différentes images de paysage, différentes images de cibles, et différentes données relatives à ces images : distances à l'observateur de leurs points caractéristiques (objets verticaux, obstacles, changements brusques de relief, etc...) ainsi que des conditions de visibilité (jour/nuit, brouillard...).
  • La mémoire de masse 2 est reliée à : une mémoire locale de distances 3, une mémoire locale de paysages 4 et à un ensemble 5 de mémoires locales individuelles de cibles. Les mémoires de l'ensemble 5 sont reliées, chacune via un générateur d'effets locaux et de télémétrie, à une entrée correspondante d'un décodeur de priorité 6. L'ensemble de générateurs d'effets locaux et de télémétrie est référencé 7. Les effets locaux peuvent par exemple être des "effets d'herbe" créés à la base des véhicules terrestres pour rendre leurs déplacements plus réalistes et mieux visibles. On relie également au décodeur 6 un générateur d'effets de tir 8. Dans le mode de réalisation préféré, ce générateur 8 est organisé de la même façon que l'une des mémoires 5.
  • Les sorties des mémoires 3 et 4 et du décodeur 6 sont reliées à un mélangeur numérique 9. Le mélangeur 9 est relié via un générateur d'effets spéciaux 10 à un processeur graphique 11. Le processeur 11 est relié à un moniteur de visualisation 12 d'élève-pilote et à un moniteur d'instructeur 13. Un calculateur central 14 commande les différents éléments 2 à 11, et est relié à un séquenceur 15 qui distribue des signaux de séquencement à tous ces éléments 2 à 11, signaux qu'il élabore à partir du signal d'horloge du calculateur. Ces signaux de séquencement sont élaborés, de façon bien connue en soi, pour commander le fonctionnement synchrone des éléments précités. Ce sont des signaux d'horloge, de remise à zéro de registres, de chargement de registres, etc. Le calculateur 14 est également relié à une mémoire de programme 16 qui contient le programme de commande des divers éléments du simulateur, ainsi que divers programmes de "scénarios" d'entraînement.
  • Chacune des mémoires locales 3,4, chaque mémoire de cible 5 et le générateur 8, comportent un générateur d'adresse GA et un générateur de fenêtre GF. Chaque générateur de fenêtre GF détermine dans la mémoire correspondante une fenêtre dont le contenu est destiné à être visualisé sur les dispositifs 12,13. Il détermine en particulier les dimensions horizontale et verticale de cette fenêtre. Le générateur d'adresse GA détermine l'emplacement de cette fenêtre par rapport à l'écran de visualisation. Il fournit par exemple les coordonnées du coin supérieur gauche de cette fenêtre au générateur GF. Les générateurs d'adresse des mémoires 3 et 4 sont commandés en fonction de l'orientation de l'arme du simulateur, grâce aux capteurs de position fixés sur cette arme. Les générateurs d'adresse des mémoires 5 sont commandés par le programme de "scénario" précité et/ou par un instructeur grâce à un clavier 17 d'entrée de données, ou dispositif similaire, relié au calculateur 14. Les générateurs de fenêtre des mémoires 3 et 4 sont commandés par l'élève pilote grâce à un dispositif 18 d'introduction de données tel qu'un "joystick" également relié au calculateur 14. Les générateurs de fenêtre des mémoires 5 sont commandés par le programme de scénario et/ou par l'instructeur grâce à son dispositif 18.
  • Le décodeur de priorité 6 permet de déterminer, lorsque au moins une partie des pixels de deux ou plusieurs cibles ont les mêmes coordonnées, quelle est la cible ou partie de cible qui est masquée par une autre cible plus proche de l'observateur, et il en est de même des images d'effet de tirs du générateur 8. Ceci est possible grâce au fait que les mémoires 5 et le générateur 8 contiennent, outre les coordonnées et valeurs des pixels des images de cibles et d'effets de tirs, les distances à l'observateur de ces pixels.
  • Les générateurs 7 produisent, de façon connue en soi, des effets locaux, par exemple des "effets d'herbe" pour des véhicules terrestres afin d'en mieux visualiser le déplacement par rapport au terrain sur lequel ils évoluent, ce, par masquage de la partie inférieure de ces véhicules par un végétation ondoyante en forme d'herbe. En outre, ces générateurs 7 ont une fonction de télémétrie permettant de déterminer les interactions des effets de tir et des cibles à proximité des points d'impact, ou en ces points, des projectiles censés avoir été tirés par l'élève pilote : destruction partielle ou complète des cibles selon leur distance à ces points d'impact. Cette fonction consiste essentiellement à comparer les coordonnées sur le terrain visualisé (connaissant la distance à l'observateur et le gisement des cibles et des points d'impact) et en fonction des distances relatives sur le terrain de ces éléments, à supprimer une partie ou tous les pixels de ces cibles juste après visualisation de l'effet de tir lorsque ces distances sont comprises dans des limites déterminées. Il est également possible de procéder de même pour des éléments du paysage (destruction plus ou moins importante d'immeubles et d'arbres).
  • La mémoire 4 fournit au mélangeur 9 les valeurs et coordonnées sur l'écran d'affichage des pixels de la portion de paysage sélectionnée par le générateur d'adresse et le générateur de fenêtre de cette mémoire.
  • La mémoire 3 fournit au mélangeur 9 les distances à l'observateur (l'élève pilote en l'occurrence) des différentes parties remarquables de la même portion de paysage que celle relative à la mémoire 4, mais sélectionnée ici par le générateur d'adresse et le générateur de fenêtre de la mémoire 3. Ces valeurs de distance sont également fournies au générateur d'effets spéciaux 10. Ces parties remarquables du paysage ont en général des lignes verticales, comme par exemple des arbres, des murs, des poteaux. Ces parties remarquables peuvent également être des zones de terrain présentant des transitions brusques : limite entre deux champs à cultures différentes, bord d'un étang, berges d'une rivière, bord escarpé d'un monticule, etc.
  • Le décodeur 6 fournit au mélangeur 9 les valeurs et coordonnées sur l'écran des pixels de cibles et/ou d'effets de tir, ainsi que les distances l'observateur de ces éléments.
  • Le mélangeur 9 effectue le tri des éléments de paysage non masqués par des cibles, et des éléments de cibles non masqués par des éléments de paysage, donc visibles par l'observateur.
  • Le générateur 10 d'effets spéciaux intervient, le cas échéant, sur l'intensité lumineuse des pixels issus du mélangeur 9. Par exemple, si un effet spécial est le brouillard, ce brouillard est d'autant plus intense que l'endroit où il est supposé régner est plus éloigné de l'observateur, donc l'affaiblissement de l'intensité lumineuse des pixels correspondants est d'autant plus élevé. Ceci est rendu possible grâce au fait que ce générateur reçoit en même temps la valeur des pixels et leur distance à l'observateur. Bien entendu, comme précisé ci-dessus, cette information de distance est fournie pour tous les pixels d'une portion de paysage sélectionnée par une fenêtre de visualisation.

Claims (5)

1. Générateur d'images pour un simulateur de tir, caractérisé par le fait qu'il comporte un générateur d'adresses (GA) adressant au moins une mémoire vidéo (3,4,5), un générateur de fenêtre temporelle (GF) asservi aux mouvements du canon de tir et définissant une fenêtre (F) dans une partie de la mémoire vidéo, et un dispositif séquenceur (15).
2. Générateur d'images selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la mémoire vidéo est organisée en une mémoire de masse (2), une mémoire locale (3) de distances à l'observateur de différents points d'un paysage, une mémoire locale de paysage (4) et au moins une mémoire locale (5) d'objets mobiles.
3. Générateur d'images selon la revendication 2, caractérisé par le fait que lorsqu'il y a plusieurs mémoires d'objets mobiles, ces mémoires sont reliées à un décodeur de priorité (6) déterminant l'objet mobile le plus proche de l'observateur.
4. Générateur d'images selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les mémoires de distances de points de paysage (3), de paysage (4) et d'objets mobiles (5) sont reliées à un mélangeur numérique (9) dont la sortie est reliée à un générateur graphique (11) lui-même relié à un dispositif de visualisation (12,13).
5. Générateur d'images selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'on intercale entre le mélangeur numérique et le générateur graphique un générateur d'effets spéciaux (10).
EP19890403623 1988-12-23 1989-12-22 Générateur d'images pour un simulateur de tir Expired - Lifetime EP0375561B1 (fr)

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EP0375561B1 EP0375561B1 (fr) 1994-06-01

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FR (1) FR2641884A1 (fr)

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PROCEEDINGS OF THE IEEE 1985 NATIONAL AEROSPACE AND ELECTRONICS CONFERENCE, NAECON 1985, 20-24 mei 1985, vol. 1, pages 166-169, IEEE, New York, US; Z. LESHEM: "3-D real time, real images manipulation" *

Also Published As

Publication number Publication date
FR2641884A1 (fr) 1990-07-20
DE68915721D1 (de) 1994-07-07
FR2641884B1 (fr) 1994-07-13
EP0375561B1 (fr) 1994-06-01
DE68915721T2 (de) 1994-09-29

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