Научная статья на тему 'ТРЕБОВАНИЯ К КОМПОНЕНТУ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ВИРТУАЛЬНОГО ОКРУЖЕНИЯ В ИМИТАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ'

ТРЕБОВАНИЯ К КОМПОНЕНТУ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ВИРТУАЛЬНОГО ОКРУЖЕНИЯ В ИМИТАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

CC BY
177
15
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СИСТЕМА ВИЗУАЛИЗАЦИИ / ТРЕНАЖЕРНО-ОБУЧАЮЩИЕ СИСТЕМЫ / ВИЗУАЛЬНЫЕ ЭФФЕКТЫ / ШЕЙДЕРЫ / ГРАФИЧЕСКИЙ МОДУЛЬ / МОДЕЛИРОВАНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ / АВИА ТРЕНАЖЁР / РЕНДЕРИНГ

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Полевой Николай Михайлович, Гиацинтов Александр Михайлович

В статье приводятся характеристики подсистемы визуализации тренажерно-обучающих систем, необходимые, в том числе, для АТ 7-го типа по классификации ICAO, влияющие на повышение адекватности отображения окружающей обстановки. Также учет указанных характеристик необходим при проведении квалификационной оценки системы в целом. Предложена архитектура графического модуля, применимого для синтезирования виртуального окружения: ландшафта, погодных явлений, статических и динамических объектов, а также реализующего автоматическую перекомпиляцию шейдеров при изменении параметров. Графический модуль также поддерживает ряд эффектов пост-обработки (эффекты свечения (bloom), глубины резкости или смазывания движения), прямой рендеринг и различные техники рендеринга с отложенным освещением, редактируемый конвейер рендеринга для быстрого переключения между техниками рендеринга. Статья может быть полезна для разработчиков систем визуализации, а также для эксплуатантов тренажерно-обучающих систем.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «ТРЕБОВАНИЯ К КОМПОНЕНТУ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ВИРТУАЛЬНОГО ОКРУЖЕНИЯ В ИМИТАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ»

УДК 004.414.3

Требования к компоненту визуализации виртуального окружения в имитационных

системах

Н.М. Полевой, А.М. Гиацинтов (ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва)

Аннотация: В статье приводятся характеристики подсистемы визуализации тренажерно-обучающих систем, необходимые, в том числе, для АТ 7-го типа по классификации ICAO, влияющие на повышение адекватности отображения окружающей обстановки. Также учет указанных характеристик необходим при проведении квалификационной оценки системы в целом. Предложена архитектура графического модуля, применимого для синтезирования виртуального окружения: ландшафта, погодных явлений, статических и динамических объектов, а также реализующего автоматическую перекомпиляцию шейдеров при изменении параметров. Графический модуль также поддерживает ряд эффектов пост-обработки (эффекты свечения (bloom), глубины резкости или смазывания движения), прямой рендеринг и различные техники рендеринга с отложенным освещением, редактируемый конвейер рендеринга для быстрого переключения между техниками рендеринга. Статья может быть полезна для разработчиков систем визуализации, а также для эксплуатантов тренажерно-обучающих систем.

Ключевые слова: система визуализации, тренажерно-обучающие системы, визуальные эффекты, шейдеры, графический модуль, моделирование окружающей среды, авиа тренажёр, рендеринг

ВВЕДЕНИЕ

Подготовка квалифицированных

специалистов с использованием тренажерно-обучающих систем (далее ТОС) - один из важнейших элементов обеспечения безопасной эксплуатации сложных технических

комплексов. Подобная подготовка позволяет снизить частоту возникновения нештатных, аварийных ситуации по причине ошибочных действий персонала. Учитывая, что человеческий фактор продолжает оставаться основной причиной происшествий, развитие технологий построения тренажерно-обучающих систем является актуальной задачей [1].

Составной частью ТОС (в том числе авиационных тренажеров - АТ) является подсистема визуализации - тренажерный имитатор, воспроизводящий визуальную обстановку, соответствующую реальной [2].

Подсистема должна обеспечивать визуализацию высоко-реалистичных виртуальных сцен большой сложности в реальном режиме времени.

Для подсистемы визуализации АТ определены следующие характеристики:

1. Визуальные эффекты. Определяют тип устройства отображения внекабинной визуальной обстановки (например, коллиматорный или бесколлиматорный) и зоны обзора (по горизонтали и вертикали), необходимые, чтобы пилоты видели адекватное изображение из определенной точки.

2. Окружающая обстановка -метеоусловия. Определяет уровень адекватности моделирования окружающей среды и погоды, от температуры и давления до полного моделирования грозы, и т. п.

3. Окружающая обстановка - Аэродромы и прилегающая местность. Определяет уровень адекватности моделирования и требуемый уровень детализации имитируемого аэродрома и прилегающей местности. Включает в себя требования к типовым и специализированным аэродромам, требования к визуальной обстановке, данным о высоте местности и базам данных EGPWS (Enhanced Ground Proximity Warning System - усовершенствованная система предупреждения опасного сближения с землёй).

4. Прочие характеристики. Определяют технические требования для следующих компонентов: система самодиагностики, система автоматического тестирования, аппаратное обеспечение, система обновления программного обеспечения, система интеграции. Система самодиагностики предназначена для тестирования аппаратной составляющей АТ, его ресурсов и программных компонентов. Система автоматического тестирования проводит оценку адекватности моделирования при определенных условиях и проверяет полученные результаты на выход за границы допустимых значений [3].

1. УРОВНИ АДЕКВАТНОСТИ МОДЕЛИРОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК АВИАЦИОННЫХ ТРЕНАЖЕРОВ

Согласно руководству ICAO Doc 9625, выделяется семь типов авиационных тренажеров (АТ) (Таблица 1). Седьмой тип

подходит для отработки всех существующих уровнем адекватности (например, с

учебных задач. Далее идут тренажеры без применением мониторов для отображения

некоторых подсистем (например, без внекабинной обстановки).

подсистемы подвижности), или с пониженным

Таблица 1

Уровни адекватности моделирования характеристик АТ в зависимости от типа подготовки и

свидетельства пилота

Тип АТ Тип свидетельства пилота Тип подготовки Моделирование визуальных эффектов Моделирование окружающей среды: аэродромы и прилегающая местность

VII MPL4 -Advanced Т+ТР - подготовка и профессиональная подготовка 8 - полное соответствие Я - общие признаки

TR / ATPL ТР - профессиональная подготовка 8 - полное соответствие Я - общие признаки

Re Т - подготовка 8 - полное соответствие Я - общие признаки

RL / RO / IO / CQ ТР - профессиональная подготовка 8 - полное соответствие Я - общие признаки

VI MPL3 -Intermediate Т+ТР - подготовка и профессиональная подготовка 8 - полное соответствие Я - общие признаки

V TR / ATPL / RL / RO / IO Т - подготовка Я - общие признаки Я - общие признаки

IV MPL2- Basic Т+ТР - подготовка и профессиональная подготовка в - соответствие в главном Я - общие признаки

III CR Т - подготовка Я - общие признаки в - соответствие в главном

II IR Т - подготовка в - соответствие в главном в - соответствие в главном

I CPL Т - подготовка Я - общие признаки в(8) - соответствие в главном, полное соответствие, при выполнении подготовки по правилам визуального полета

MPL1 - Core flying skills Т - подготовка в - соответствие в главном в - соответствие в главном

PPL Т - подготовка Я - общие признаки Я(8) - общие признаки, полное соответствие, при выполнении подготовки по правилам визуального полета

Для моделирования визуальных эффектов: полное соответствие - воспроизведение реального визуального окружения в перспективе, создание условий для аккомодации глаз на бесконечность; соответствие в главном - моделирование реального визуального окружения в перспективе; общие признаки -общие признаки реального визуального окружения в перспективе, достаточные для выполнения простого полета по приборам, инструментального захода на посадку.

Моделирование окружающей обстановки -аэродромы и прилегающая местность: полное соответствие - воспроизведение реального окружения с максимально возможной точностью для любого заданного места; соответствие в главном - моделирование реального окружения; общие признаки - простое

моделирование основных особенностей реального окружения.

2. ТРЕБОВАНИЯ К ПОДСИСТЕМЕ ВИЗУАЛИЗАЦИИ

Согласно документу ICAO Doc 9625, далее приводятся требования к подсистеме визуализации для 7-го типа АТ, пригодного для подготовки практически на все типы свидетельств пилота.

Подсистема визуализации должна обеспечивать непрерывную визуальная зону обзора с бесконечной перспективой и текстурированным представлением всех условий окружающей среды для каждого пилота. Горизонтальная (не менее 200°) и вертикальная (не менее 40°) зоны обзора обеспечат визуализацию сложных маневров, в

т.ч. требующих постоянной видимости взлетно-посадочной полосы (далее ВПП).

АТ должен обеспечивать точное воспроизведение виртуального окружения в зависимости от пространственного положения ВС.

Требуется полностью интегрированное динамическое моделирование окружающей среды, включая точное моделирование атмосферы и погодных условий, таких как грозы, сдвиг ветра, турбулентность, микропорывы и соответствующие типы осадков. Для обеспечения целостности необходимо, чтобы окружающая среда была смоделирована с учетом возможностей конкретного самолета и характеристик подсистемы моделирования.

В АТ необходимо реализовать моделирование стандартной атмосферы. Международная стандартная атмосфера (МСА) — гипотетическое вертикальное распределение температуры, давления и плотности воздуха в атмосфере Земли, которое по международному соглашению представляет среднегодовое и среднеширотное состояние. [4] Цель создания МСА - унификация исходных значений параметров атмосферы, используемых при расчётах и проектировании авиационной техники, обработке результатов геофизических и метеорологических наблюдений и для приведения результатов испытаний летательных аппаратов и их элементов к одинаковым условиям. Основой для расчёта параметров МСА служат уравнения статики атмосферы и состояния идеального газа. В ряде стран на базе МСА создаются национальные стандартные атмосферы. В России, например, используется ГОСТ 4401-841 «Атмосфера стандартная». [5]

В АТ должно быть реализовано моделирование сдвига ветра, которое обеспечивает обучение и, при необходимости, корректировку действий пилота в следующих критических фазах полета: до команды подъем, в момент отрыва, во время набора высоты, на конечном участке захода на посадку - ниже 150 м над уровнем земной поверхности.

Необходимо моделирование следующих погодных явлений и соответствующих органов управления параметрами для инструктора: многочисленные слои облаков с настраиваемым основанием, вершиной, зоной покрытия и скоростью перемещения; активация или деактивация грозовых фронтов; видимость и дальность видимости на ВПП, в том числе эффект тумана и неоднородного тумана; эффекты внешнего освещения объекта; влияние на освещение аэропорта (в том числе различную интенсивность и эффекты тумана); моделирование пыли, грязи, загрязнителей поверхности (включая эффект перемещения ветром); эффект переменных осадков (дождь, град, снег); эффекты, связанные с воздушной скоростью в облаках; постепенные изменения видимости при входе и выходе из облака.

Требуется возможность задания следующих параметров: скорость ветра у поверхности, направление и порывы, турбулентность; скорость ветра и направление на средней и большой высоте; грозы и микропорывы.

В составе тренажера должны быть представлены конкретные модели аэропорта с топографическими особенностями, с учетом направлений взлетно-посадочных полос, разметки, освещения, размеров и рулежных дорожек. В системе требуется наличие не менее трех заданных реальных аэропортов, визуализируемых в условиях дневного и сумеречного (заход или восход солнца) освещения, а также в ночное время. Базы данных виртуальных ландшафтов и EGPWS должны иметь не противоречащую информацию для возможности проведения тренировок и во избежание CF1T (столкновение с землёй в управляемом полёте) происшествий. Если на тренажерном устройстве планируется выполнять полеты в условиях ограниченной видимости то, по крайней мере, одна сцена с аэропортом должна поддерживать такую функциональность. Например, необходима возможность визуализации движения по рулежной дорожке в условиях низкой видимости, при наличии разметки направления движения, ограждающих проблесковых маячков и необходимого светосигнального оборудования ВПП и посадочного коридора.

Подсистема визуализации должна отображать следующие визуальные эффекты: свечение от мачт освещения; боковые огни ВПП, свечение от посадочных огней в условиях низкой видимости, прежде чем станут видны сами посадочные огни. Требуется воспроизводить визуальные объекты, позволяющие оценить скорость снижения и восприятие глубины при выполнении взлета и посадки, в т.ч. должны отображаться: поверхности ВПП, рулежные дорожки, стояночные площадки; особенности местности (рельефа); подробная и точная модель изображения поверхности рельефа, в пределах 400 м до ВПП и в пределах 400 м после взлётно-посадочной полосы, а также область шириной приблизительно 400 м, включающая в себя взлётно-посадочную полосу.

При оценке степени размытия изображения при движении необходимо продемонстрировать, что размытие изображения не превышает заданных значений, которые были получены на реальных ВС и не отвлекают в учебной обстановке.

Необходима возможность обеспечивать воспроизведение визуальной обстановки в условиях светлого времени суток: полноцветное представление и достаточное количество поверхностей с соответствующими текстурами для успешного визуального отображения аэропорта, ВПП и близлежащих территорий. Тени на поверхностях должны соответствовать

расчетному положению солнца. Требуется обеспечить отображение 16-ти одновременно движущихся объектов. Движущиеся объекты должны иметь 6 степеней свободы и двигаться во время теста. Не менее 10000 видимых текстурированных поверхностей, 6000 огней, 16 движущихся моделей должны отображаться одновременно.

Необходимо поддерживать отображение визуальной обстановки в условиях сумерек, со стандартными объектами, такими как поля, дороги и водные объекты с адекватной имитацией цветов в условиях низкой освещенности. Кроме того, необходимо отображать объекты, освещенные бортовыми источниками света (например, посадочными огнями). Общая детализация сцены должна быть сопоставима с детализацией изображения, созданного из 10000 видимых

текстурированных поверхностей и 15000 видимых огней, а также включать самоосвещаемые объекты, такие как улично-дорожные сети, освещение стоянок и световая маркировка аэропорта, необходимые для успешного захода на посадку, приземления и движения ВС по аэродрому. Система должна обеспечить отображение 16-ти одновременно движущихся объектов и различимый горизонт.

В ночном режиме подсистема визуализации обеспечивает все возможности отображения, сцены в сумерках, как это определено выше, с добавлением функционала визуализации окружающей обстановки с уменьшенной яркостью, которая бы скрывала те ориентиры на земле, которые не имеют самоосвещения или не освещаются бортовыми огнями (например, посадочными огнями). Движущиеся объекты должны иметь 6 степеней свободы и двигаться во время теста. Не менее 10000 видимых текстурированных поверхностей, 15000 огней, 16 движущихся моделей должно отображаться одновременно.

Модели аэропорта должны включать в себя типичные стационарные и динамические помехи, такие как телескопические трапы аэропорта, самолеты и оборудование наземного обслуживания. Данные о аэропортах, используемых в системе, должны обновляться, чтобы они соответствовали реальным аэропортам.

3. АРХИТЕКТУРА ГРАФИЧЕСКОГО МОДУЛЯ

Для реализации приведенных требований система визуализации включает: графический модуль, являющейся ядром подсистемы, и расширения, содержащие отдельные функциональные блоки. Расширения представляются в виде надстроек для графического модуля. Особенности

используемого графического модуля:

• Использование системы ubershader позволяет автоматически перекомпилировать

шейдеры при изменении параметров (используются GLSL шейдеры)

• Пост-обработка: эффекты свечения (bloom), глубины резкости или смазывания движения

• Поддержка прямого рендеринга и различных техник рендеринга с отложенным освещением

• Поддержка освещения и текстур HDR (High Dynamic Range)

• Поддержка различных техник рендеринга

• Поддержка отражений в реальном времени

• Поддержка теней в реальном времени

• Системы частиц, способные отбрасывать тени и обрабатывать эффекты типа смазывания движения (motion blur)

• Поддержка формата текстур DDS и других форматов изображений

• Редактируемый конвейер рендеринга для быстрого переключения между различными техниками рендеринга.

Процедурный интерфейс не мешает использовать графический модуль в объектно-ориентированных языках программирования. Графический модуль построен с использованием объектно-ориентированного подхода. Объекты модуля, такие как узлы графа сцены или ресурсы предоставляются приложению через дескрипторы. Дескриптор во многом похож на указатель, но работает не напрямую с объектом для большей безопасности. Модуль использует специальные функции для создания объектов, которые всегда возвращают дескриптор созданного объекта или нулевой дескриптор (аналогичный нулевому указателю) в случае ошибки. Дескриптор должен храниться в приложении и может быть использован для изменения свойств объекта или его выгрузки. Из-за высокого уровня абстракции интерфейса прикладного программирования (API) пользователь не может добавлять новую функциональность, например, новый тип узла сцены, без модификации исходных кодов графического модуля. Для преодоления этого недостатка, графический модуль предоставляет механизм расширений, который дает пользователю полный доступ к его внутренней структуре. Расширение статически присоединяется к библиотеке движка и предоставляет свою

функциональность через процедурный интерфейс.

В графическом модуле ресурсом программируемого конвейера является XML документ, описывающий этапы процесса рендеринга. Программируемый конвейер может определять цели рендеринга, служащие выходными буферами и хранящими временные результаты рендеринга. Цели рендеринга могут быть различного размера и формата, а также

могут содержать несколько буферов цвета и глубины. Команды программируемого конвейера определяют способ прорисовки заданной геометрии и выходной буфер. Выбор прорисовываемой геометрии определяют классы материалов, а техника рендеринга определяется выбранным контекстом шейдера. Команды объединены в этапы, каждый из которых можно выполнить или исключить. После заполнения буфера, его возможно использовать снова в качестве входной текстуры на следующем этапе рендеринга. Такое использование входных и выходных буферов позволяет реализовывать множество различных эффектов пост-обработки и улучшенные техники рендеринга.

Одним из основных элементов системы рендеринга графического модуля являются шейдеры. Шейдеры - это программы, выполняемые на графической карте. У всех видеокарт есть аппаратный конвейер, обрабатывающий входящие полигональные данные и выводящий их на экран. Этот конвейер состоит из нескольких этапов, таких как трансформация входящих вершин, растеризация треугольников и расчет окончательного цвета пикселей в буфере кадра. Существует три типа шейдеров, настраивающих этапы рендеринга изображения: вертексные (вершинные), геометрические, и фрагментные (пиксельные). Отдельно выделяются вычислительные (compute) шейдеры.

Вершинный шейдер выполняется для каждой вершины входных данных. Основной его задачей является трансформация позиции вершины в трехмерном пространстве и вычисление ее позиции на двумерной поверхности для выведения на экран. Вершинный шейдер также может оперировать такими свойствами вершин, как цвет или текстурные координаты, а также передавать результаты своей работы в следующий этап рендеринга. Вершинный шейдер не может создавать или удалять вершины.

Геометрические шейдеры могут создавать новые примитивы, такие как треугольники или линии. Они выполняются после вершинных шейдеров. Геометрические шейдеры полезны для реализации полностью на видеокарте таких алгоритмов, как тесселяция и расчет теней. Геометрические шейдеры поддерживаются только на видеокартах, использующих DirectX 10 или OpenGL 3.3.

Фрагментный шейдер (также известный как пиксельный) рассчитывает цвет и глубину каждого пикселя в выходном буфере. Из-за того, что в настоящий момент большинство операций освещения выполняются для пикселей, а не для вершин, пиксельные шейдеры используются для реализации большинства визуальных эффектов.

Вычислительные шейдеры - программы, запущенные на видеокарте, которые напрямую

не связаны с графическим конвейером. Они могут быть использованы для массивных параллельных GPGPU алгоритмов или для ускорения элементов рендеринга.

По умолчанию графический модуль содержит два подхода обработки освещения -прямой и отложенный. Прямое освещение - это стандартная техника, используемая в большинстве приложений. При использовании данной техники геометрия прорисовывается для каждого источника света, используя специальный пиксельный шейдер,

рассчитывающий влияние света. Главным недостатком этого подхода является необходимость перерисовывать геометрию столько раз, сколько в сцене источников света, что может значительно снизить производительность в сценах с большим количеством полигонов и источников света. Отложенный подход рассчитывает освещение сцены как шаг пост-обработки. Преимуществом данного подхода является скорость расчета освещенности, т.к. влияние всех источников света на геометрию рассчитывается один раз. Это позволяет реализовать сложное динамическое освещение в сценах. Примером эффективности данного подхода может служить визуализация сцены с более чем 200 перемещающимися источниками света в реальном времени. Недостатками данного метода является сложность реализации механизма сглаживания и обработки полупрозрачных объектов, а также высокие требования к производительности и объему видеопамяти видеокарты.

Граф сцены используется для представления логической или пространственной структуры сцены, которую необходимо визуализировать. Обычно он также используется для ускорения поиска по узлам сцены и таких операций, как определение столкновений между узлами и отсечение по пирамиде видимости. На практике, существует множество реализаций графа сцены, каждая со своими достоинствами и недостатками. Некоторые графические модули применяют направленные и ненаправленные графы, а некоторые используют циклы. Граф сцены реализован в виде дерева. Каждый узел может иметь неограниченное число дочерних узлов, но модуль накладывает некоторые ограничения на иерархию, и, определяет типы узлов, которые могут быть присоединены только к определенному типу родительского узла. Только такие сущности, как модели, частицы и т.д., имеющие трансформации и, соответственно, местонахождение в

виртуальном мире, представляются как узлы. Все другие абстрактные сущности, такие как материалы, представлены как свойства узлов. Данный подход позволяет сократить количество узлов в графе и повысить производительность операций над деревом.

Доступны следующие типы узлов сцены:

группа, камера, источник света, трехмерная модель, генератор частиц.

Ресурс - это объект данных, необходимый для рендеринга сцены, например, текстура или шейдер. Одним важным свойством ресурсов является возможность их повторного использования. Это значит, что на ресурс может ссылаться несколько объектов, таких как узлы графа сцены, но загружен он должен быть только один раз. Каждому ресурсу присваивается имя, уникальное для каждого типа ресурсов, при помощи которого этот ресурс смогут использовать объекты.

Все ресурсы управляются менеджером ресурсов. Менеджер ресурсов содержит список ресурсов и обеспечивает, чтобы ресурсы были загружен только один раз и в последствие использовались повторно. Менеджер ресурсов также используется для поиска ресурсов, доступа к ним и удаления. Графический модуль использует единый менеджер для всех типов ресурсов, а не отдельные менеджеры для каждого типа ресурсов. Для более эффективного управления ресурсами, в менеджере применяется счетчик ссылок на ресурс. Ресурс может быть удален, только если на него больше не ссылаются объекты, такие как узел сцены или другой ресурс. Существует возможность сбора мусора для выгрузки и удаления всех неиспользуемых ресурсов.

Графический модуль использует отложенную загрузку ресурсов. Это означает, что создание ресурса и его загрузка являются отдельными этапами. Преимуществом такого разделения является то, что ресурс не должен быть доступен сразу же после создания, а может быть загружен в фоне в отдельном потоке.

Система анимации, применяемая в модуле, позволяет производить обработку твердых тел, скелетную, лицевую анимацию при помощи морфинга. Система поддерживает плавный переход от одного кадра анимации к другому, а также позволяет смешивать анимации (animation blending). Система работает напрямую с графом сцены, поэтому возможна ручная трансформация объектов для динамических анимаций, таких, как обратной кинематики или Ragdoll-физики [6].

Плавный переход от одной анимации к другой достигается за счет их комбинирования. Для достижения приемлемых визуальных результатов, модели в графическом модуле могут применять одновременно несколько трансформаций, на основе которых создается финальная анимация.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При подготовке операторов сложных технических систем, большую роль играют имитационно-тренажерные комплексы, которые в максимально возможной степени приближены к реальным установкам и позволяют тренирующимся приобрести правильные и

устойчивые навыки. В статье выделены уровни адекватности моделирования характеристик АТ, относящихся к подсистеме визуализации, в зависимости от типа подготовки и выдаваемого свидетельства. Так же приводятся требования к подсистеме визуализации для АТ 7-го типа по классификации ICAO, который подходит для отработки практически всех существующих учебных задач. Предложена архитектура графического модуля, реализующего автоматическую перекомпиляцию шейдеров при изменении параметров, эффекты постобработки (эффекты свечения (bloom), глубины резкости или смазывания движения), прямой рендеринг и различные техники рендеринга с отложенным освещением, редактируемый конвейер рендеринга для быстрого переключения между техниками рендеринга.

БЛАГОДАРНОСТИ

Работа выполняется при поддержке РФФИ, грант № 14-07-00020-а.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

ЛИТЕРАТУРА

[1] Решетников В.Н., Мамросенко К.А. Основы построения тренажерно-обучающих систем сложных технических комплексов. Программные Продукты И Системы. 2011. № 3. С. 86-90.

[2] ГОСТ 21659-76 Тренажеры авиационные. Термины и определения. 1976.

[3] Organization I.C.A. Doc 9625-AN/938 Manual of Criteria for the Qualification of Flight Simulation Training Devices. Montreal, Canada: International Civil Aviation Organization, 2009.

[4] Международная стандартная атмосфера [Электронный ресурс]. URL: dic.academic.ru/dic.nsf/enc_tech/2697/Mezhdunarod naya (дата обращения: 10.02.2016).

[5] ГОСТ 4401-81 Атмосфера стандартная. Параметры // 1981.

[6] Гиацинтов А.М., Мамросенко К.А. Методы анимации виртуальной камеры и отображения объектов с частичной прозрачностью в тренажерно-обучающих системах. Информационные Ресурсы России. 2011. №6 (124). С. 31-34.

Requirements to Virtual Environment Visualization Component in Simulation Systems

N.M. POLEVOY, A.M. GIATSINTOV

Abstract: Article specifies main requirements for environment visualization, including those for 7th type ICAO trainers, and provides a feature review of visualization subsystem of training simulation systems (TSS). Compliance with these requirements is necessary in order to pass qualifications assessment of the whole trainer. Architecture of graphics engine that can be used for synthesis of virtual landscape, environment and weather effects, as well as static and dynamic objects, and supports a number of post-processing

effects, like bloom, depth of field and motion blur, is described. This article can be useful for developers of visualization systems and training simulation system's operators.

Key words: visualization system, training simulation systems, visual effects, shaders, graphics engine, trainer, rendering, environmental modeling

REFERENCES

[1] Reshetnikov V.N., Mamrosenko K.A. Osnovy postroenija trenazherno-obuchajushhih sistem slozhnyh tehnicheskih kompleksov. Programmnye Produkty I Sistemy. 2011. № 3. S. 86-90.

[2] GOST 21659-76 Trenazhery aviacionnye. Terminy i opredelenija. 1976.

[3] Organization I.C.A. Doc 9625-AN/938 Manual of Criteria for the Qualification of Flight Simulation Training Devices. Montreal, Canada: International Civil Aviation Organization, 2009.

[4] Mezhdunarodnaja standartnaja atmosfera

[Jelektronnyj resurs]. URL:

dic.academic.ru/dic.nsf/enc_tech/2697/Mezhdun arodnaya (data obrashhenija: 10.02.2016).

[5] GOST 4401-81 Atmosfera standartnaja. Parametry. 1981.

[6] Giacintov A.M., Mamrosenko K.A. Metody animacii virtual'noj kamery i otobrazhenija ob#ektov s chastichnoj prozrachnost'ju v trenazherno-obuchajushhih sistemah // Informacionnye Resursy Rossii. 2011. №6 (124). S. 31-34.

Полевой Николай Михайлович - старший программист, ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, аспирант кафедры «Космические

телекоммуникации». E-mail: nick.m.p.work@gmail.com Гиацинтов Александр Михайлович -научный сотрудник, ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН. E-mail: algts@inbox.ru

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.