現代飛行模擬器的發展為近幾十年航空公司飛行安全作出了重要貢獻。飛行員通過在模擬駕駛艙的操作環境訓練,可以練習正確處理各種類型的緊急情況。在高端全動飛行模擬器(Full Flight Simulator,FFS)上,通過將真實駕駛艙安裝到帶有液壓筒頂的Stewart平臺上,進一步提高了訓練的效果。平臺可以根據模擬器計算機系統發出的指令進行移動和旋轉,從而模擬在天空飛行的姿態。此外,還有高度逼真的廣角視頻影像系統,可以再現駕駛艙窗外的畫面。
為什么飛行模擬器的畫面有延遲?
全動飛行模擬機的系統一般由模擬座艙、計算機系統、運動系統、視景系統等組成,其中運動系統、視景系統和駕駛艙儀表的相對響應需要密切耦合、以提供綜合的感覺提示。由于真實飛機對飛行員操縱的反應來自于真實的物理環境,例如飛機在碰到陣風時,馬上就會有顛簸反應;而在模擬機上,這些反應都需要計算機來模擬生成,因此相對于真實物理環境必定要有延遲。
根據國家相關標準和規定,飛行模擬機分成A、B、C和D四個等級,D級是最高等級,也是仿真程度最為接近真實飛機的模擬機級別,其中對響應滯后延遲是有明確要求的,目前的規定是A、B級模擬機延遲限制為300毫秒, C、D級模擬機限制為儀表和運動系統100毫秒,視景系統120毫秒。這里的延遲時間是傳輸延遲,指從駕駛員主飛行操縱裝置發出的輸入信號到運動系統、視景系統或儀表做出響應所需要的整個飛行模擬訓練設備系統的處理時間。不包括飛行員從接到指令到身體作出反應平均300到500毫秒的自身響應延遲。
飛行員在模擬器系統中操作的每個過程都會有延遲
視景系統中的低延遲
早期的飛行模擬器使用的視景系統是讓攝像機根據飛行員的控制動作“飛”過實際地形的小比例模型,生成的圖像通過閉路電視系統顯示在飛行員面前的屏幕上。顯然,這種方式能模擬的區域是有限的,限制了飛行員的模擬訓練范圍,更不用說無法解決上文提到的延遲問題。
專業的飛行模擬器的一個重要方面是能夠為飛行員的指令提供即時的畫面反饋,使他們完全融入模擬環境,這樣訓練過程才會更有效。因此具有低延遲功能的視景系統是專業飛行模擬器系統不可或缺的一部分。
人體視覺系統將視覺信號傳輸到大腦的時間在50ms以內,這意味著視頻系統將視頻信號轉換成畫面顯示的延遲時間也要越短越好。例如用60Hz的視頻信號顯示60fps的畫面,4幀的延遲就是66.67毫秒,這會使模擬器視景系統的畫面無法正確匹配飛行員的動作,進而影響飛行員做出最佳判斷。因此,大多數專業飛行模擬器視景系統的畫面延遲時間大約為20~50ms。
明基低延遲技術
明基仿真投影機系列采用TI DLP芯片,具有幀率轉換 (Frame Rate Conversion, FRC) 技術和Formatter (FMT) 內存緩沖技術,可確保信號穩定。此外,為了滿足各種應用對低延遲的需求,投影機具備低延遲圖像模式,可以實現每秒僅一幀的延遲。以明基LU960ST為例,輸入1080P 60Hz格式的視頻信號,低延遲模式下輸入延遲僅為16.67毫秒(1秒/60幀=16.67毫秒),比其他品牌的仿真投影機快10毫秒,這使得飛行員的操作更加跟手。
結語
近年來,明基一直致力于為虛擬仿真和游戲領域推出低延遲的投影機。對仿真應用而言,更低的延遲意味著更高的擬真度,為飛行員帶來更好的操作體驗和更優秀的訓練效果。
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