6.5. ВИДЕОТРЕНАЖЕРЫ И ИМИТАТОРЫ СЛОЖНЫХ СЦЕН

Имитационные тренажеры находят в последнее время все более широкое применение в авиации и космонавтике - областях, где проведение физического полетного обучения летчика дорого, а иногда и невозможно [10,24,66]. Примером таких систем является парный тренажер воздушного боя. Место каждого пилота снабжено имитационным экраном вместо лобового стекла, а также рычагами управления, которые являются устройствами изменения условий наблюдения. В память ЭВМ заложены данные о геометрических и оптических свойствах ландшафта, технических характеристиках самолета. Во время "боя" пилот перемещает рычаги управления, информация поступает в ЭВМ, в режиме реального времени переформируется картина обзора. Поражение цели также может быть смоделировано. Другой пример - обучение космонавта операциям по выводу на орбиту спутника из грузового отсека возвращаемого транспортного корабля. Это ответственная операция, выполняемая механическим манипулятором; поэтому человек еще на земле должен получить навыки управления манипулятором.

Физический имитатор в наземных условиях неэффективен, так как мешающее воздействие силы тяжести сводит на нет смысл эксперимента. Поэтому задачу решают следующим образом. В память ЭВМ вводят математическое описание интерьера грузового отсека, спутника, манипулятора. Управление манипулятором осуществляется путем визуального контроля по экрану имитационной обстановки. Каждое воздействие на рычаги управления сообщается машине как изменение пространственного расположения объектов сцены.

Важнейшим условием эффективности подобных тренажеров является мгновенность реакции синтеза изображения на изменение параметров наблюдения. Поэтому применяют матричные процессоры с быстродействием в несколько миллиардов операций в секунду, ликвидируют ряд визуальных эффектов: тени, зеркальность и др., и используют рекурсивные процедуры синтеза изображения.

Основная идея последних связана с тем, что при небольшом изменении условий наблюдения наиболее вероятно, что любой из "рецепторов" видит ту же поверхность (но другую точку на этой поверхности), что и до изменения. Это позволяет не "вслепую" перебирать поверхности в процессе определения видимой точки, а сразу начинать с наиболее вероятной. Истинность предположения определяется следующим критерием: если в начальных условиях рецептор "видит" точку  поверхности и после изменения условий световой луч из рецептора пересекается с той же поверхностью в точке  и , где  - порог, то точка  есть видимая после изменения условий.