3D КАНАЛ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ТРЕНАЖЕРА СКОРОСТНОГО НИЗКОЛЕТЯЩЕГО СУДНА (ЭКРАНОПЛАНА)
создание документов онлайн
Документы и бланки онлайн

Обследовать

Администрация
Механический Электроника
биологии
география
дом в саду
история
литература
маркетинг
математике
медицина
музыка
образование
психология
разное басни загадки журналистика известные личности спортивный
художественная культура
экономика


3D КАНАЛ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ТРЕНАЖЕРА СКОРОСТНОГО НИЗКОЛЕТЯЩЕГО СУДНА (ЭКРАНОПЛАНА)

разное


Отправить его в другом документе Tab для Yahoo книги - конечно, эссе, очерк Hits: 597


дтхзйе дплхнеофщ

Задание на контрольную работу по дисциплине «Статистика»
Генри Каттнер. Алмазная свинка
ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОР
ПАРУС И КОРАБЛЬ
ЛИНЗА И ОЧКИ
Хозяева подземных глубин
ПЕНИЦИЛЛИН
СЕЛЬВА — ЛЕГКИЕ ПЛАНЕТЫ
ГИБЕЛЬ «ЛУЗИТАНИИ»
Понятие, предмет, метод, система и принципы ГП
 

3D КАНАЛ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ТРЕНАЖЕРА СКОРОСТНОГО НИЗКОЛЕТЯЩЕГО СУДНА (ЭКРАНОПЛАНА)

В представленном докладе рассказывается о строении 3-х мерного канала визуализации тренажера предполетной подготовки пилота экраноплана (скоростного низколетящего судна). Освещаются вопросы повышения реалистичности сцены и создания иллюзии некоторых метеорологических условий необходимых для обучения пилота. Рассказывается о созданных редакторах построения сцены и 525b16hf эффектов.

В настоящее время экранопланы незаметно начинают переходить из состояния лабораторного эксперимента в хотя и экзотическое, но все же средство передвижения, причем, наверное, самое скоростное из всех передвигающихся по водной поверхности. Ведутся работы в Морском регистре по классификации этих судов. Определяются параметры безопасности, как постройки самих судов, так и режимов их движения и поведения на судоходных трассах мира. Большой шаг в деле скоростного судостроения сделан в Нижнем Новгороде. На построенную там серию катеров-экранопланов «Амфистар»[1] получен первый в мире сертификат, удостоверяющий соответствие данных катеров международной системе безопасности. Данные катера предназначены для перевозки пассажиров на расстояния до 400км при высоте волны до 0.3 метра и могут использоваться на внутренних водных путях и в прибрежной шхерной зоне среди островов.

Сегодня на рынке начинают появляются транспортные средства, но нет специально обученных пилотов, и что главное нет доступных и сравнительно дешевых средств обучения. Как следствие неумелых действий пилотов, за последние несколько лет за рубежом произошло несколько аварий с аналогичными аппаратами зарубежной постройки.



Создаваемый тренажер предназначен для предполетной подготовки пилотов экраноплана, на начальном этапе обучения и имитирует полет катера «Амфистар». Для отображения окружающей обстановки, видимой из кабины с места пилота, используется от одного до трех каналов трехмерной визуализации. Поскольку каналы полностью идентичны, будем рассматривать работу одного из них.

Блок схема канала представлена на рис.1. Сценарий в виде последовательности команд описывающих сцену и формирующих кадр визуализации, текстовом формате из файла сценария считывается синтаксическим анализатором [2], который, разбирая текст, выделяет память под переменные и объекты, дает команды системе загрузки данных на чтение файлов содержащих трехмерные объекты, текстуры и звуки, принадлежащие объектам. На данном этапе происходит предварительная подготовка матриц, переменных и констант, необходимых для вычисления положения объектов в сцене. Полностью формируется иерархия объектов сцены, их отношения между собой. Команды сценария исполняемые в процессе формирования кадра и служащие для создания динамических эффектов преобразуются во внутренний бинарный формат и сохраняются в специально отведенной области памяти. После этого система готова к работе. Формирование кадров происходит под управлением интерпретатора, читающего подготовленные команды сценария из памяти. Над объектами при необходимости производятся действия предписанные программой сценария. Это позволяет получить иллюзию качающихся от ветра деревьев, развевающиеся флаги, качающиеся на воде буи, работающие механизмы и другие похожие эффекты. Объекты, имеющие интерфейс управления, описанный в файле сценария при помощи заранее определенных переменных, могут управляться из других модулей входящих в состав тренажера. Например, положение камеры и направление взгляда, а так же ориентация элементов конструкции видимых из кабины пилота, обозначающие местоположение экраноплана в пространстве задается из модуля математической модели движения аппарата. Передача данных происходит по локальной сети и через сетевой интерфейс попадает в интерпретатор, который сохраняет текущие значения и учитывает изменения переменных при расчете последующих кадров. Сформированные матрицы трансформации и перечень объектов необходимых для построения текущего кадра передается графическому ядру, которое непосредственно формирует в памяти акселератора изображение кадра. Ядро построено на базе графической библиотеки Direct X 8.1 и учитывает особенности последних трехмерных графических акселераторов[4,5]. Подобная технология позволяет создавать и визуализировать достаточно большие сцены с наполнением объектами с несколькими уровнями детализации. Это позволяет поддерживать достаточную скорость обновления экрана (15-25 кадров/с.), при высокой детализации объектов. Одновременно на экране может воспроизводится до 30000 треугольников, содержащихся в различных объектах сцены.


Для создания сцен и различных динамических эффектов, а так же для проверки «узких мест» сценария на скорость выполнения, были созданы дополнительные технологические программы-редакторы. Так для построения береговой черты, расстановки заранее подготовленных в трехмерном редакторе 3DS MAX макетов зданий, сооружений, элементов навигационной обстановки используется созданный нами редактор “SeaShore”. Внешний вид  редактора представлен на рис.2.

Рис.2.

На рисунке видно несколько окон с которыми работает пользователь при создании трехмерной сцены.  Окно под номером 1 содержит общий вид всей сцены. Здесь можно задавать подложку в виде заранее отсканированной карты местности, устанавливать положение и направление камеры для контроля макета (Вид из камеры – окно №4), устанавливать локальный центр координат для редактируемых зон. Окно №2 – редактор зоны. Вся сцена разбита на отдельные зоны хранящиеся в разных графических файлах. Это позволяет не учитывать при воспроизведении конкретного кадра зоны находящиеся за спиной точки зрения (камеры), что повышает быстродействие системы и увеличивает детализацию. В данном окне пользователь выстраивает из отдельных сеток береговую линию, назначает текстуры, размещает трехмерные макеты построек, задает уровни детализации по расстоянию и т.д. Здесь происходит вся работа по созданию макета.

Параметры выбранных в окне №2 объектов задаются в диалоговом окне 5 расположенном вертикально с правой стороны окна редактора.  Окно №3 позволяет контролировать вид сцены в виде морской карты. В данном отображении все значимые с точки зрения навигации объекты, имеют свои обозначения, аналогичные принятым в картографии. В дальнейшем информация из этого окна сохраняется на диске в векторном виде и используется в тренажере в качестве электронной карты на месте инструктора.  Постройка карты одновременно с трехмерным макетом дает полное совпадение визуализации на месте обучаемого и инструктора, что позволяет избежать неточностей и двусмысленности при обучении и проверки знаний. Как уже было упомянуто - окно №4 это вид из камеры. При помощи этого окна можно контролировать внешний вид и размещение макетов, наложение и качество текстур, оценить общее качество сцены. Результаты работы можно сохранить как проект для дальнейшей работы или исправлений в редакторе, так и в формате сцены для использования в канале визуализации тренажера. Одновременно с экспортом в файл сценария, экспортируются в файлы описания трехмерной геометрии и все созданные зоны береговой линии, макеты, текстуры. Комплект таких файлов и является описанием сцены, для визуализации.

Для создания динамических эффектов, проверки корректности кода сценария, а так же тестирования сцены на быстродействие был создан текстовый редактор сцены получивший название “3DProfiler” (Рис. 3.).

Редактор показывает в окне №1 дерево объектов и переменных сцены, при выборе которых в окне №4 можно посмотреть содержимое переменной, вектора, матрицы или параметры объекта. В окне №2 редактируется текст сценария, синтаксис которого отдаленно напоминает VRML [3] с элементами языка Basic. Возможны такие конструкции как IF…THEN,  FOR…NEXT, GOSUB…RETURN. В процессе интерпретации текста сценария и построения кадра в реальном времени возможны действия над матрицами, векторами и переменными, для определения положения и ориентации объектов. В окне №3 выдается список обнаруженных ошибок в момент выполнения или количество кадров в секунду при нормальной работе сценария. Визуальный контроль возможен при выводе сценария в трехмерное графическое popup-окно (на рисунке не показано) построенное по тому же принципу, что и канал визуализации.

Рис.3.

Все программы, о которых рассказано в настоящей статье  постоянно дорабатываются и совершенствуются. В статье освещены возможности программ и  состояние работ на момент написания статьи. Непосредственно тренажер экраноплана разрабатывается в инициативном порядке и на сегодняшний день находится в стадии разработки.

1.          Д.Н.Синицын, А.И.Маскалик Первый гражданский экраноплан «Амфистар»; С.-Петербург «Судостроение» 1999г.

2.          Ф.Вайнгартен Трансляция языков программирования; Москва, Мир 1977г.

3.          О.Д.Авраамова  Язык VRML. Практическое руководство. Москва, ДИАЛОГ-МИФИ 2000г.

4.          Л.Аммерал  Принципы программирования в машинной графике. Москва, «Сол Систем» 1992г.

5.          Microsoft Corp. MSDN Library- October 2001.