Важнейшая роль глубины резкости в создании авиасимулятора

Конечная цель при создании профессионального авиасимулятора – это получение изображения, полностью отражающего реальную ситуацию, с которой может столкнуться пилот. Важным элементом здесь является воссоздание точной перспективы и дальности видимости. Пилот должен полностью погрузиться в атмосферу того события, которое он отрабатывает. Для достижения этого в современных симуляторах не просто применяются такие компоненты, как изогнутые экраны, но и исследуются возможности расширения пределов кривизны экрана.

Проектировщикам приходится учитывать все эти моменты при выборе проекторов для симуляторов (например, проекторов, которые способны проецировать на изогнутые экраны). Им недостаточно стандартных характеристик, на которые обычно обращают внимание при покупке проектора, таких как яркость, цветопередача, разрешение и так далее. Помимо этого, проектировщики должны учитывать параметры пространства, в котором разместится симулятор, включая размер помещения, общее количество экранов, место установки и положение (высота, угол и т. д.), поскольку эти факторы влияют на эффективность процесса совмещения изображений с нескольких проекторов. Среди всех этих параметров есть одна характеристика проектора, которая играет огромную роль в успешности всего проекта, поскольку она изначально определяет, будут ли изображения, проецируемые на купольном экране, достаточно четкими для полного погружения пилота в атмосферу полёта. Мы говорим о глубине резко изображаемого пространства или глубине резкости (DOF или ГРИП).

Глубина резкости – это расстояние между ближайшей точкой до фокальной плоскости и самой дальней точкой за фокальной плоскостью проектора, где он все еще создает резкое изображение (сфокусированное). Или другими словами, все объекты, создаваемые проектором в пределах его глубины резкости, могут быть четко видны зрителю, в то время как все объекты за его пределами будут казаться размытыми.

Как видно на изображении ниже, если в авиасимуляторе используется куполообразный экран, то экран будет иметь кривизну как вдоль горизонтального поля зрения (HFOV), так и вдоль вертикального поля зрения (VFOV).  В результате создается вогнутость, которая должна быть компенсирована проектором, поскольку фокус будет разным для каждой точки на экране. Таким образом, по мере движения от периферии проецируемого изображения к центру экран отдаляется от объектива, создавая «глубину», которую должен учитывать ГРИП проектора. Особенно это актуально для экранов с более высоким показателем кривизны.

Это явление легче понять из следующей демонстрации, где в помещении с экраном, имеющим HFOV 220° и VFOV 40°, используются три короткофокусных инсталляционных проектора BenQ LU951ST со совмещением краёв изображения. В такой ситуации расчет оптимальной глубины резкости становится важнейшим шагом в процессе проектирования.

В показанной конфигурации проектор, расположенный по середине, проецирует сетку, а лазерный нивелир установлен по центру. Как только высота нивелира отрегулирована так, чтобы он был на одном уровне с центром кривизны экрана, нивелир перемещается назад до тех пор, пока его горизонтальная линия не перекроет расстояние между левым и правым краями сетки. Затем, как видно на изображении ниже, проектор переключается на шаблон с текстом, чтобы проверить, сфокусировано ли изображение во всех областях экрана, в том числе по углам. В этот момент размещение лазерного дальномера поверх лазерного нивелира позволяет рассчитать глубину резкости, которая в данном случае составляет 0,8 м. Таким образом, если вы хотите проецировать полностью сфокусированное изображение на экран с углом обзора 220°, ваш проектор должен иметь значение глубины резкости не менее 0,8 м.