DE68915721T2 - Imaging device for a shooting simulator. - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bilderzeugungsvorrichtung für einen Schießsimulator.The present invention relates to an image generating device for a shooting simulator.

Aus dem französischen Patent 2 141 124 ist eine Bilderzeugungsvorrichtung für einen Siinulator wie etwa einen Geschütz- Schießsimulator bekannt. Eine solche Bilderzeugungsvorrichtung gestattet es, die vom Schützen gesehenen Landschaftsbilder für jede Bewegung des Geschützes in Echtzeit darzustellen und darin Bilder von Zielen einzufügen. Diese bekannte Einrichtung gestattet jedoch in einem Zeitpunkt nur die Darstellung eines einzigen Ziels in der Mitte des erzeugten Bildes. Das Rollen des Bildes, das die Winkelbewegungen des Geschützes in bezug auf die in diesem Bild dargestellte Landschaft simuliert, erfolgt durch Verschiebung der Synchronisation des Monitors, auf dem dieses Bild angezeigt wird. Ein solches Verfahren ermöglicht es nicht, Bewegungen des Geschützes mit großer Amplitude auszuführen.French patent 2 141 124 discloses an image generating device for a simulator such as a gun firing simulator. Such an image generating device makes it possible to display the landscape images seen by the gunner in real time for each movement of the gun and to insert images of targets therein. However, this known device only makes it possible to display a single target at a time in the centre of the image generated. The scrolling of the image simulating the angular movements of the gun with respect to the landscape represented in this image is carried out by shifting the synchronization of the monitor on which this image is displayed. Such a method does not make it possible to carry out movements of the gun with a large amplitude.

Aus dem Dokument "Proceedings of the IEEE 1985 National Aerospace and Electronics Conference, Naecon 1985, 20.-24. Mai 1985, Bd. 1, Seiten 166 bis 169, IEEE, New York, USA; Z. LESHEM: '3-D real time real images manipulation'" ist ein Simulator bekannt, der wenigstens einen Hintergrund-Speicher und einen Ziele-Speicher enthält, er würde jedoch sehr umfangreiche Rechenmittel benötigen, um eine große Anzahl von unabhängigen beweglichen Zielen in Echtzeit zu bewegen.From the document "Proceedings of the IEEE 1985 National Aerospace and Electronics Conference, Naecon 1985, 20-24 May 1985, Vol. 1, pages 166 to 169, IEEE, New York, USA; Z. LESHEM: '3-D real time real images manipulation'" a simulator is known that contains at least a background memory and a target memory, but it would require very comprehensive computing resources in order to move a large number of independent moving targets in real time.

Die vorliegende Erfindung hat eine Bilderzeugungsvorrichtung für einen Simulator des obenerwähnten Typs zum Gegenstand, wobei diese Einrichtung die Anzeige von verschiedenen Landschaftsbildern mit großem Gesichtsfeld erlaubt, in denen gleichzeitig mehrere verschiedene, bewegliche Ziele mit unterschiedlichen Bahnen auftreten können und wobei diese Einrichtung so billig wie möglich ist.The present invention relates to an image generation device for a simulator of the above-mentioned type, which device allows the display of various landscape images with a large field of view in which several different moving targets with different trajectories can appear simultaneously and which device is as inexpensive as possible.

Die Bilderzeugungsvorrichtung gemäß der Erfindung ist von dem Typ, der versehen ist mit einem zentralen Massenspeicher, der Bilder verschiedenen Typs, die sich gegenseitig überdecken können, sowie auf diese Bilder bezogene Daten speichert, wobei dieser zentrale Speicher mit sogenannten lokalen, sekundären Speichern verbunden ist, wozu ein lokaler Landschaftsspeicher gehört, dadurch gekennzeichnet, daß die anderen lokalen Speicher einen Speicher von Abständen von verschiedenen Punkten einer Landschaft zum Beobachter sowie mehrere einzelne Speicher von beweglichen Objekten umfassen, wobei jeder lokale Speicher einen Fenstergenerator, der in diesem Speicher die Abmessungen eines Anzeigefensters bestimmt, sowie einen Adressengenerator enthält, welcher den Ort dieses Fensters in bezug auf den Anzeigeschirm bestimmt.The image generating device according to the invention is of the type provided with a central mass memory storing images of different types which can overlap each other, as well as data relating to these images, this central memory being connected to so-called local, secondary memories, including a local landscape memory, characterized in that the other local memories comprise a memory of distances from different points of a landscape to the observer and several individual memories of moving objects, each local memory containing a window generator which determines in this memory the dimensions of a display window and an address generator which determines the location of this window in relation to the display screen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die Speicher der Abstände von Landschaftspunkten, der Landschaft und der beweglichen Objekte mit einem digitalen Mischer verbunden, dessen Ausgang mit einem Graphikgenerator verbunden ist, der seinerseits mit einer Anzeigevorrichtung verbunden ist.According to a further aspect of the invention, the memories of the distances of landscape points, the landscape and the moving objects are connected to a digital mixer, the output of which is connected to a graphics generator, which in turn is connected to a display device.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist zwischen den digitalen Mischer und den Graphikgenerator ein Spezialeffekt-Generator geschaltet.According to a further aspect of the invention, a special effects generator is connected between the digital mixer and the graphics generator.

Die Erfindung wird besser verständlich beim Lesen der genauen Beschreibung einer beispielhaften, nicht beschränkenden und durch die beiliegende Zeichnung veranschaulichten Ausführungsform, wobei die einzige Figur ein Blockschaltbild dieser Ausführungsform ist.The invention will be better understood by reading the detailed description of an exemplary, non-limiting embodiment illustrated by the accompanying drawing, the only figure of which is a block diagram of this embodiment.

Die im folgenden beschriebene Bilderzeugungsvorrichtung ist für einen Schießsimulator bestimmt, der beispielsweise einen Schießstand eines kleinkalibrigen Geschützes simuliert, das auf einem leichten Fahrzeug oder auf einem tragbaren Raketenabschußgerät montiert ist. Ein solcher Simulator enthält im wesentlichen einen mechanischen Teil, der den Schießstand so getreu wie möglich wiedergibt, und einen Anzeigeteil, der eine Bilderzeugungsvorrichtung und wenigstens einen Anzeigeschirm enthält. Auf der simulierten Waffe des Schießstands sind Positionsmeßwertaufnehmer angeordnet, um das Rollen der Landschaftsbilder in Abhängigkeit von den Bewegungen dieser Waffe zu steuern, wobei diese Bilder durch die Bilderzeugungsvorrichtung erzeugt werden.The image generating device described below is intended for a shooting simulator which simulates, for example, a shooting range of a small-caliber gun mounted on a light vehicle or on a portable rocket launcher. Such a simulator contains essentially a mechanical part which reproduces the shooting range as faithfully as possible and a display part which includes an image generating device and at least one display screen. Position sensors are arranged on the simulated weapon of the shooting range in order to control the scrolling of the landscape images as a function of the movements of this weapon, these images being generated by the image generating device.

Die Erfindung bezieht sich auf die Bilderzeugungsvorrichtung, während die anderen Elemente des Simulators Elemente sein können, die in einem solchen Simulator gewöhnlich verwendet und im folgenden nicht im einzelnen beschrieben werden.The invention relates to the image generating device, while the other elements of the simulator may be elements that are commonly used in such a simulator and are not described in detail below.

Die Bilderzeugungsvorrichtung 1, die in der Zeichnung schematisch dargestellt ist, enthält einen Massenspeicher 2, der vorzugsweise vom digitalen TYP ist. Tm Speicher 2 sind gespeichert: verschiedene Landschaftsbilder, verschiedene Ziele-Bilder und verschiedene auf diese Bilder bezogene Daten: Abstände ihrer charakteristischen Punkte zum Beobachter (vertikale Objekte, Hindernisse, abrupte Änderungen der Bodenoberfläche usw.) sowie Beobachtungsbedingungen (Tag/Nacht, Nebel ...).The imaging device 1, shown schematically in the drawing, contains a mass memory 2, which is preferably of the digital type. The memory 2 stores: various landscape images, various target images and various data related to these images: distances of their characteristic points from the observer (vertical objects, obstacles, abrupt changes in the ground surface, etc.) and observation conditions (day/night, fog, etc.).

Der Massenspeicher 2 ist verbunden mit: einem lokalen Abstandsspeicher 3, einem lokalen Landschaftsspeicher 4 und mit einer Gruppe 5 von einzelnen lokalen Ziele-Speichern. Die Speicher der Gruppe 5 sind jeweils über einen Generator für lokale Effekte und für die Telemetrie mit einem entsprechenden Eingang eines Prioritäten-Decodierers 6 verbunden. Die Gruppe von Generatoren für lokale Effekte und für die Telemetrie ist mit dem Bezugszeichen 7 bezeichnet. Die lokalen Effekte können beispielsweise "Graseffekte" sein, die von Bodenfahrzeugen erzeugt werden, um deren Bewegungen realistischer und besser sichtbar zu machen. Mit dem Decodierer 6 ist außerdem ein Generator für Schußef fekte 8 verbunden. In der bevorzugten Ausführungsform ist dieser Generator 8 auf die gleiche Weise wie einer der Speicher 5 organisiert.The mass storage 2 is connected to: a local distance storage 3, a local landscape storage 4 and to a group 5 of individual local target storages. The storages of the group 5 are each connected via a generator for local effects and for telemetry to a corresponding input of a priority decoder 6. The group of generators for local effects and for telemetry is designated by the reference numeral 7. The local effects can be, for example, "grass effects" generated by ground vehicles in order to make their movements more realistic and better visible. A generator for shooting effects 8 is also connected to the decoder 6. In the preferred embodiment This generator 8 is organized in the same way as one of the memories 5.

Die Ausgänge der Speicher 3 und 4 und des Decodierers 6 sind mit einem digitalen Mischer 9 verbunden. Der Mischer 9 ist über einen Spezialeffekt-Generator 10 mit einem Graphikprozessor 11 verbunden. Der Prozessor 11 ist mit einem Flugschüler-Monitor 12 sowie mit einem Ausbilder-Monitor 13 verbunden. Ein Zentralrechner 14 steuert die verschiedenen Elemente 2 bis 11 und ist mit einer Ablaufsteuerschaltung 15 verbunden, die die Ablaufsteuersignale an sämtliche dieser Elemente 2 bis 11 verteilt, wobei sie diese Signale anhand des Taktsignals des Rechners entwickelt. Diese Ablaufsteuersignale werden auf an sich wohlbekannte Weise entwickelt, um den synchronen Betrieb der obenerwähnten Elemente zu steuern. Dies sind Taktsignale, Null-Rücksetzsignale für Register, Ladesignale für Register usw. Der Rechner 14 ist außerdem mit einem Programmspeicher 16 verbunden, der das Steuerprogramm für die verschiedenen Simulatorelemente sowie verschiedene Programme für Übungs- "Szenarios" enthält.The outputs of the memories 3 and 4 and of the decoder 6 are connected to a digital mixer 9. The mixer 9 is connected to a graphics processor 11 via a special effects generator 10. The processor 11 is connected to a student monitor 12 and to an instructor monitor 13. A central computer 14 controls the various elements 2 to 11 and is connected to a sequencer circuit 15 which distributes the sequencer signals to all of these elements 2 to 11, developing these signals on the basis of the clock signal of the computer. These sequencer signals are developed in a manner well known per se in order to control the synchronous operation of the above-mentioned elements. These are clock signals, zero reset signals for registers, load signals for registers, etc. The computer 14 is also connected to a program memory 16, which contains the control program for the various simulator elements as well as various programs for training "scenarios".

Jeder der lokalen Speicher 3, 4, jeder Ziele-Speicher 5 und der Generator 8 enthalten einen Adressengenerator GA sowie einen Fenstergenerator GF. Jeder Fenstergenerator GF bestimmt in dem entsprechenden Speicher ein Fenster, dessen Inhalt auf den Einrichtungen 12, 13 angezeigt werden soll. Er bestimmt insbesondere die horizontalen und vertikalen Abmessungen dieses Fensters. Der Adressengenerator GA bestimmt den Ort dieses Fensters in bezug auf den Anzeigeschirm. Er liefert beispielsweise die Koordinaten der oberen linken Ecke dieses Fensters an den Generator GF. Die Adressengeneratoren der Speicher 3 und 4 werden in Abhängigkeit von der Orientierung der Waffe des Simulators mittels der an dieser Waffe befestigen Positionsmeßwertaufnehmer gesteuert. Die Adressengeneratoren der Speicher 5 werden durch das obenerwähnte "Szenario"-Programm und/oder durch einen Ausbilder mittels einer Tastatur 17 für die Dateneingabe oder einer ähnlichen Einrichtung gesteuert, welche mit dem Rechner 14 verbunden ist. Die Fenstergeneratoren der Speicher 3 und 4 werden durch den Flugschüler kraft einer Dateneingabeeinrichtung 18 wie etwa eines "Joysticks" gesteuert, der ebenfalls mit dem Rechner 14 verbunden ist. Die Fenstergeneratoren der SPeicher 5 werden durch das Szenario-Programm und/oder durch den Ausbilder mittels seiner Einrichtung 18 gesteuert.Each of the local memories 3, 4, each target memory 5 and the generator 8 comprises an address generator GA and a window generator GF. Each window generator GF defines in the corresponding memory a window whose content is to be displayed on the devices 12, 13. It defines in particular the horizontal and vertical dimensions of this window. The address generator GA defines the location of this window in relation to the display screen. For example, it supplies the coordinates of the upper left corner of this window to the generator GF. The address generators of the memories 3 and 4 are controlled as a function of the orientation of the simulator weapon by means of the position sensors attached to this weapon. The address generators of the memories 5 are controlled by the above-mentioned "scenario" program and/or by an instructor by means of a data entry keyboard 17 or similar device. which is connected to the computer 14. The window generators of the memories 3 and 4 are controlled by the student pilot by means of a data input device 18 such as a "joystick" which is also connected to the computer 14. The window generators of the memories 5 are controlled by the scenario program and/or by the instructor by means of his device 18.

Der Prioritäten-Decodierer 6 gestattet in dem Fall, in dem wenigstens ein Teil der Bildelemente von zwei oder mehreren Zielen dieselben Koordinaten besitzt, zu bestimmen, welches Ziel oder welcher Teil eines Ziels durch ein anderes Ziel, das sich näher beim Beobachter befindet, abgedeckt wird, wobei dasselbe für die Schußeffekt-Bilder des Generators 8 gilt. Dies ist möglich kraft der Tatsache, daß die Speicher 5 und der Generator 8 außer den Koordinaten und den Werten der Bildelemente der Ziele-Bilder und der Schußeffekte die Abstände dieser Bildelemente zum Beobachter enthalten.The priority decoder 6 makes it possible, in the case where at least some of the image elements of two or more targets have the same coordinates, to determine which target or which part of a target is covered by another target located closer to the observer, the same being true for the shot effect images of the generator 8. This is possible due to the fact that the memories 5 and the generator 8 contain, in addition to the coordinates and the values of the image elements of the target images and the shot effects, the distances of these image elements from the observer.

Die Generatoren 7 erzeugen auf an sich bekannte Weise lokale Effekte, beispielsweise "Graseffekte" für Bodenfahrzeuge, mit denen die Bewegung dieser Fahrzeuge in bezug auf den Boden, auf dem sie sich bewegen, durch eine wogende Vegetation in Form von Gras besser angezeigt wird, indem der unter diesen Fahrzeugen befindliche Teil abgedeckt wird. Außerdem besitzen diese Generatoren 7 eine Te1emetriefunktion, die die Bestimmung der Wechselwirkungen der Schußeffekte und der Ziele in der Umgebung der Auftref fpunkte oder direkt in den Auftreffpunkten der Projektile, von welchen angenommen wird, daß sie der Flugschüler abgeschossen hat, erlaubt: teilweise oder vollständige Zerstörung der Ziele je nach Abstand zu diesen Auftref fpunkten. Diese Funktion besteht im wesentlichen darin, die Koordinaten auf dem angezeigten Boden zu vergleichen (wobei der Abstand zum Beobachter und die seitliche Richtung der Ziele und der Auftreffpunkte bekannt sind), sowie in Abhängigkeit von den relativen Abständen auf dem Boden dieser Elemente einen Teil oder sämtliche der Bildelemente dieser Ziele direkt nach der Anzeige der Schußwirkung zu unterdrükken, wenn diese Abstände innerhalb bestimmter Grenzen liegen. Es ist außerdem möglich, ebenso für Landschaftselemente zu verfahren (mehr oder weniger große Zerstörung von Gebäuden und Bäumen).The generators 7 produce, in a manner known per se, local effects, such as "grass effects" for ground vehicles, which allow the movement of these vehicles in relation to the ground on which they are moving to be better indicated by a waving vegetation in the form of grass, covering the part located under these vehicles. In addition, these generators 7 have a telemetry function which makes it possible to determine the interactions between the firing effects and the targets in the vicinity of the impact points or directly at the impact points of the projectiles which the student pilot is presumed to have fired: partial or total destruction of the targets depending on the distance from these impact points. This function essentially consists in comparing the coordinates on the displayed ground (the distance from the observer and the lateral direction of the targets and the impact points being known) and, depending on the relative distances on the ground of these elements, in reproducing part or all of the image elements of these Suppress targets immediately after the impact of the shot is displayed, if these distances are within certain limits. It is also possible to do the same for landscape elements (more or less extensive destruction of buildings and trees).

Der Speicher 4 liefert an den Mischer 9 die Werte und Koordinaten auf dem Anzeigeschirm der Bildelemente desjenigen Bereichs der Landschaft, der vom Adressengenerator und vom Fenstergenerator dieses Speichers ausgewählt worden ist.The memory 4 supplies to the mixer 9 the values and coordinates on the display screen of the picture elements of the area of the landscape that has been selected by the address generator and the window generator of this memory.

Der Speicher 3 liefert an den Mischer 9 die Abstände zwischen dem Beobachter (im vorliegenden Fall dem Flugschüler) und den verschiedenen hervorstechenden Teilen desselben Bereichs der Landschaft wie derjenige des Speichers 4, welcher jedoch hier durch den Adressengenerator und den Fenstergenerator des Speichers 3 ausgewählt wird. Diese Abstandswerte werden außerdem zum Spezialeffekt-Generator 10 geliefert. Diese hervorstechenden Teile der Landschaft sind im allgemeinen vertikale Linien, beisPielsweise Bäume, Mauern oder Pfeiler. Diese hervorstechenden Teile können außerdem Zonen des Bodens sein, die abrupte Übergänge aufweisen: Grenze zwischen zwei verschiedenen Äckern, Ufer eines Teichs, abfallende Flußufer, steil ansteigende Kante eines Hügels usw.The memory 3 supplies to the mixer 9 the distances between the observer (in this case the student pilot) and the various prominent parts of the same area of the landscape as that of the memory 4, but here selected by the address generator and the window generator of the memory 3. These distance values are also supplied to the special effects generator 10. These prominent parts of the landscape are generally vertical lines, for example trees, walls or pillars. These prominent parts can also be areas of the ground which have abrupt transitions: border between two different fields, bank of a pond, sloping river bank, steeply rising edge of a hill, etc.

Der Decodierer 6 liefert an den Mischer 9 die Werte und Koordinaten der Bildelemente der Ziele und/oder der Schußeffekte auf dem Bildschirm sowie die Abstände dieser Elemente zum Beobachter.The decoder 6 supplies the mixer 9 with the values and coordinates of the image elements of the targets and/or the shooting effects on the screen as well as the distances of these elements from the observer.

Der Mischer 9 führt die Sortierung der von den Zielen nicht abgedeckten Landschaftselemente sowie der nicht von den Landschaftselementen abgedeckten und daher für den Beobachter sichtbaren Ziel-Elemente aus.The mixer 9 carries out the sorting of the landscape elements not covered by the targets as well as the target elements not covered by the landscape elements and therefore visible to the observer.

Der Spezialeffekt-Generator 10 wirkt gegebenenfalls auf die Leuchtintensität der vom Mischer 9 ausgegebenen Bildelemente ein. Wenn beispielsweise ein Spezial-Effekt ein Nebel ist, ist dieser Nebel um so intensiver, je weiter der Ort, von dem angenommen wird, daß an ihm der Nebel vorherrscht, vom Beobachter entfernt ist, so daß die Abschwächung der Leuchtintensität der entsprechenden Bildelemente dort um so höher ist. Dies wird ermöglicht kraft der Tatsache, daß dieser Generator gleichzeitig den Wert der Bildelemente und deren Abstand zum Beobachter empfängt. Selbstverständlich wird diese Abstandsinformation wie oben erwähnt für sämtliche Bildelemente eines durch ein Anzeigefenster ausgewählten Landschaftsbereichs geliefert.The special effect generator 10 may affect the luminous intensity of the image elements output by the mixer 9 For example, if a special effect is fog, the further away from the observer the place where the fog is assumed to prevail, the more intense this fog will be, so that the attenuation of the luminous intensity of the corresponding image elements there will be greater. This is made possible by the fact that this generator simultaneously receives the value of the image elements and their distance from the observer. Of course, as mentioned above, this distance information is provided for all the image elements of a landscape area selected by a display window.

Claims (3)

1. Bilderzeugungsvorrichtung für einen Schießsimulator, mit einem zentralen Massenspeicher (2), der Bilder verschiedenen Typs, die sich gegenseitig überdecken können, sowie auf diese Bilder bezogene Daten speichert, wobei dieser zentrale Speicher mit sogenannten lokalen, sekundären Speichern verbunden ist, wozu ein lokaler Landschaftsspeicher (4) und mehrere einzelne Speicher (5) von beweglichen Objekten gehören, gekennzeichnet durch einen Speicher (3) von Abständen von verschiedenen Punkten einer Landschaft zum Beobachter und durch die Tatsache, daß jeder lokale Speicher einen Fenstergenerator (GF), der in diesem Speicher die Abmessungen eines Anzeigefensters bestimmt, sowie einen Adressengenerator (GA) enthält, welcher den Ort dieses Fensters in bezug auf den Anzeigeschirm (12, 13) bestimmt, wobei die Adressengeneratoren der lokalen, Abstands- und Landschafts-Speicher in Abhängigkeit von der Orientierung der Waffe des Simulators gesteuert werden.1. Image generation device for a shooting simulator, with a central mass memory (2) which stores images of different types which can overlap each other, as well as data related to these images, this central memory being connected to so-called local, secondary memories, which include a local landscape memory (4) and several individual memories (5) of moving objects, characterized by a memory (3) of distances from different points of a landscape to the observer and by the fact that each local memory contains a window generator (GF) which determines in this memory the dimensions of a display window, and an address generator (GA) which determines the location of this window in relation to the display screen (12, 13), the address generators of the local, distance and landscape memories being controlled as a function of the orientation of the weapon of the simulator. 2. Bilderzeugungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicher der Abstände von Landschaftspunkten (3), der Landschaft (4) und der beweglichen Objekte (5) mit einem digitalen Mischer (9) verbunden sind, dessen Ausgang mit einem Graphikgenerator (11) verbunden ist, der seinerseits mit einer Anzeigevorrichtung (12, 13) verbunden ist.2. Image generation device according to claim 1, characterized in that the memories of the distances of landscape points (3), the landscape (4) and the moving objects (5) are connected to a digital mixer (9) whose output is connected to a graphics generator (11) which in turn is connected to a display device (12, 13). 3. Bilderzeugungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den digitalen Mischer und den Graphikgenerator ein Spezialeffekt-Generator (10) geschaltet ist.3. Image generation device according to claim 2, characterized in that a special effect generator (10) is connected between the digital mixer and the graphics generator.