ОПТИМИЗАЦИЯ МОДЕЛИ ВИЗУАЛЬНОЙ ОБСТАНОВКИ ДЛЯ АВИАЦИОННО-КОСМИЧЕСКИХ ТРЕНАЖЕРОВ

© А.И.Масалкин
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и проблемы профессиональной деятельности космонавтов"
2002 г.

Разработка моделей визуальных объектов (ВО), из которых строится визуальная обстановка, имитируемая на тренажере, представляет собой весьма сложную и трудоемкую задачу. Поэтому в процессе разработки и особенно в процессе окончательной отладки модели ВО в системах компьютерной генерации изображений (СКГИ) предпринимается ряд мер по ее оптимизации.

Формирование моделей ВО проводится методом последовательных приближений. Для СКГИ с высокой реалистичностью изображений нерационально использовать при обработке всю информацию. Имея сведения о работе оператора на тренажере в каждом конкретном случае («сценарий тренировки»), можно произвести оптимизацию моделей ВО в соответствии с принципом «сценарного подхода». Эти сведения очень важны, так как определяют степень детальности ВО в целом и отдельных его частей.

В процессе анализа имеющихся описаний ВО определяются типы элементарных геометрических объектов (ГО), которые можно использовать для создания модели ВО. Для каждого объекта строится охватывающая поверхность, которая включает в себя моделируемый объект и позволяет достаточно просто проверять попадание объекта в пирамиду видимости наблюдателя. Каждый ВО разделяется на отдельные элементарные ГО, что позволяет построить структуру объекта и облегчает дальнейшую работу по моделированию его поверхностей в соответствии с принципами «модульности» и «иерархической структуры».

Для каждого элементарного ГО определяются параметры, задающие его положение в пространстве и геометрическую форму. Затем определяются возможные дистанции видимости для отдельных частей объекта, возможные скорости их изменения с учетом возможных сценариев тренировки и необходимое количество уровней детализации. Для каждого уровня детализации рассчитывается (с учетом ограничений на производительность СКГИ) необходимое количество вершин полигональной сетки с нормалями, аппроксимирующей поверхность данного элементарного ГО. Применяя таким образом принцип «настраиваемости» для каждого элементарного ГО на каждом уровне детализации, строится своя модель. В заключение определяется структура описания моделируемой сцены, производится формирование файлов описания ВО и приведение их к необходимому в СКГИ виду. Затем производится контроль правильности построенной модели по ее изображению. При необходимости изменения геометрических или визуальных характеристик отдельных объектов модели возможно повторение отдельных этапов создания модели ВО.

Таким образом, применение основных принципов создания моделей ВО («сценарного подхода», «модульности», «иерархической структуры» и «настраиваемости») позволит:

− оптимизировать структуру визуальных моделей, содержащих описание ВО;

− уменьшить количество обрабатываемой информации в режиме реального времени;

− повысить удобство работы с моделями ВО.