Унифицированная система трехмерной визуализации
Система трёхмерной визуализации круговой закабинной обстановки
Виртуальный тренажер обучения стрельбе
Ирис-Т – унифицированная система трехмерной визуализации, предназначенная для отображения виртуальных трехмерных сцен, трехмерных объектов и специальных эффектов. Возможности системы позволяют воспроизводить процессы и явления, использовать ландшафты, повторяющие реальные участки местности.
Применяется для разработки виртуальных тренажеров и интерактивных систем, где требуется трехмерная визуализация в режиме реального времени. Управляется как внутренними командами, так и по сигналам от внешних моделирующих систем. Отвечает высоким требованиям к точности симуляции и фотореалистичности изображения.
Диапазон возможностей Ирис-Т позволяет решать общие и узкоспециальные задачи, связанные с трехмерным представлением данных в различных областях. При этом Ирис-Т может использоваться в двух вариантах исполнения: как законченная система с определенным функционалом и как инструмент для разработки собственных приложений.
Модульная структура компонентов Ирис-Т
Состав модулей и ресурсов системы трехмерной визуализации определяется заказчиком на этапе формирования комплекта поставки из общего набора компонентов. При необходимости разрабатываются новые модули и ресурсы по индивидуальным требованиям. Порядок формирования комплекта поставки:
выбор вспомогательных модулей
определение состава библиотек ресурсов
разработка нового функционала (опционально)
разработка новых ресурсов (опционально)
интеграция системы со сторонним ПО (опционально)
Трехмерные сцены, используемые Ирис-Т, соответствуют реальной местности и содержат достоверные данные о рельефе, растительности и объектах региона в соответствии с информацией цифровых карт местности. Прорабатываются все уровни масштабирования сцен, от травинки до целой планеты, и осуществляется плавный переход между этими уровнями. Каждому из уровней соответствует свой набор текстур, что позволяет поддерживать баланс между детализированностью изображения и производительностью визуализации.
Ключевой особенностью трехмерных ландшафтов является возможность объединять трехмерные сцены, формируя виртуальные области площадью в несколько тысяч квадратных километров. Данные пограничных сцен подгружаются динамически, что делает возможным плавное передвижение по единому трехмерному пространству, без видимых переходов и отдельных экранов загрузки.
На уровне околоземной орбиты реализуется отображение точной модели Земли с астрономически верным движением и изменением освещенности.
Реалистичность и точность соответствия трехмерной обстановки реальным условиям достигается симуляцией целого спектра природных циклов:
смена времени суток и времени года
смена и настройка погодных явлений
позиционирование небесных тел и их движение с течением времени
возможность настройки модели освещения и глобальной физики
возможность размещения локальных объектов в сцену
Погодные условия и время года, в то же время, могут влиять на общий уровень видимости и освещения. Корректные модели освещения просчитываются для мельчайших деталей трехмерных сцен.
В трехмерной визуализации активно применяются технологии наложения постэффектов. В возможности Ирис-Т входит:
имитация технического зрения
кинематографические эффекты (блики света на линзе, попадание влаги на объектив)
маски наложения (размытие, дымка, тепловой след, искажения в воде)
Применяемые в трехмерных ландшафтах объекты растительности максимально близки к физическим прототипам. Смена времени года влияет на модели растений: изменяется цвет листвы и общий ее объем. Ветер пригибает деревья по направлению своего движения с учетом силы воздушного потока.
При создании сцен имитируется механизм образования природных зон: от почвенного покрова до вершин деревьев. Размещение растений производится автоматически в соответствии с исходными данными о местности. В пределах одной природной зоны обеспечивается необходимый уровень разнообразия видов. Используются переходные формы зон, настраивается уровень сглаживания между зонами.
Для вывода трехмерного изображения на сложные (непрямоугольные) поверхности, комплексы экранов или проекционные модули выполняются операции:
разделение изображения на необходимое количество каналов
бесшовная стыковка трехмерного изображения в реальном масштабе времени
корректировка изображения для непрямых экранов
компенсация пересвечивания в местах объединения каналов
Обработанное изображение можно применять в тренажерных комплексах, ситуационных центрах и системах представления информации со сложными формами экранов. Широкое применение технология находит в изделии Колодец-3Д.
На устройства, в которых нет аппаратной возможности использования визуализатора, изображение передается при помощи модуля подготовки и выдачи потокового видео. Приемником могут быть экраны цифровых устройств (от компьютера до телефона) или комплексы экранов.
Руководство по установке и условия эксплуатации
* Информацию о стоимости программного обеспечения можно получить по официальному запросу (Контакты).
Выполнение задач имитационного моделирования осуществляется с использованием специализированных сценариев, подготавливаемых заранее средствами моделирования фоноцелевой обстановки. Сценарии выполняют функции:
просчет и воспроизведение пространственного движения
баллистические расчеты
управление состояниями объектов
управление имитационным временем (смена сезонов, времени суток и т.д.)
смена погодных условий
воспроизведение эффектов
Имитационное моделирование используется в областях, сопряженных с планированием, анализом, риском для здоровья и оборудования, включая отдельные направления бизнеса, науки и государственной деятельности.
Средство моделирования фоноцелевой обстановки функционирует только в сочетании с унифицированной системой трехмерной визуализации Ирис-Т.
Система трехмерной визуализации Ирис-Т использует для своей работы ресурсы, хранящиеся в библиотеках. Содержание библиотек определяется при формировании комплекта поставки.
Библиотека трехмерных моделей содержит объекты различного типа:
растительность
воздушные, морские и наземные образцы военной техники
городская инфраструктура, промышленность, городские постройки
гражданские лица и военнослужащие
специальные эффекты
Для наполнения библиотеки возможна заказная разработка трехмерных моделей.
Программный интерфейс графического ядра Ирис-Т представляет собой подробный набор функций, позволяющий разрабатывать собственные программные продукты, использующие трехмерную графику.
Функции регулируют математические расчеты, работу с файловой системой, сетью. Полностью обеспечивают трехмерную визуализацию и управление ресурсами, включая физические свойства, звук, проигрывание анимаций и т.д. Местоположение статичных и движущихся объектов задается в корректных географических и геоцентрических координатах на эллипсоиде земного шара.
Графическое ядро Ирис-Т специализируется на поддержке имитационного моделирования как ключевого свойства виртуальных тренажеров и интерактивных систем.
В разработке приложений используются технологии трехмерной графики на основе OpenGl v. 4.0 и языке шейдеров GLSL.
Программный интерфейс удаленного управления содержит в себе большое количество шаблонов для интеграции 3D визуализатора в сторонние приложения. Использование шаблонов ускоряет процесс разработки и уменьшает влияние человеческого фактора на конечный продукт, экономит ресурсы и время.
При реализации удаленного управления 3D визуализатор выступает в роли черного ящика, принимая входные данные и обеспечивая обратную связь с помощью протокола TCP/IP.
За счет использования принципа черного ящика возможна разработка собственных программных продуктов без углубления в специфику программного кода Ирис-Т, включающую в себя обслуживание процесса визуализации, математические расчеты и прочее.
Организация взаимодействия сторонних источников данных с системой трехмерной визуализации Ирис-Т осуществляется через шлюз информационного обмена. Исходные коды шлюза позволяют обеспечить корректное и эффективное взаимодействие, содержат информацию о требованиях Ирис-Т к входным данным.
Используемые системой визуализации Ирис-Т трехмерные сцены автоматически генерируются по входным данным, в качестве которых могут выступать:
цифровые карты местности как общедоступных форматов, так и применяемые МО РФ
данные аэрофотосъемки
данные космической съемки
матрицы высот
Для работы с этими данными используются дополнительные инструменты, поставляемые отдельно и выполняющие задачи:
конвертирования форматов цифровых карт местности
получения данных о ландшафте, инфраструктуре и объектах
настройки и создания цифровых карт
Генерация производится автоматически на основе введенной информации по задаваемым правилам, при этом настраивается степень детализации сцен и границы обрабатываемой области. Объекты, размещаемые в сценах при генерации, позиционируются в геоцентрических координатах на эллипсоиде земного шара, обеспечивается точность позиционирования этих объектов.
Из готовых трехмерных сцен возможно извлекать данные классификаторов и шаблонов, используя их при генерации других сцен, что расширяет общую функциональность генератора и позволяет повышать качество новых сцен.
Трехмерное пространство Ирис-Т может включать в себя сразу несколько сгенерированных сцен, переход между которыми производится динамически, без видимых границ и экранов загрузки.
Редактор представляет собой специализированный инструмент настройки трехмерных моделей объектов для использования их в системе визуализации Ирис-Т. Перенос моделей из общедоступных форматов производится специальным экспортером, входящим в комплектацию редактора. Основные операции, производимые редактором:
настройка сконвертированных моделей внутри визуализатора
реализация степени детализации модели в зависимости от дальности
работа с материалами и спецэффектами
назначение физических тел, фигур столкновения и сочленений
ассоциирование звуковых наборов с объектом
построение иерархии объектов
изменение физических свойств объекта (уровень твердости, текучести и т.д.)
Редактор графа анимации применяется как дополнительный инструмент. Основными функциями редактора анимации являются:
автоматическое создание новых анимаций путем смешивания готовых по определенным правилам
создание и визуальное редактирование графа анимаций
сглаживание переходов между анимациями
экспорт и импорт анимаций
загрузка моделей со скелетной анимацией
Электронный стрелковый тренажер ТЭСТ – инструмент обучения стрельбе и отработки тактических навыков обращения со стрелковым оружием и гранатометами.
Выполнение упражнений производится в виртуальном пространстве с возможностями управления условиями стрельбы, контроля выполнения и анализа действий обучаемых. Обучаемые используют имитаторы вооружения, соответствующие реальным по целому ряду показателей. Образцы вооружения взаимодействуют с программным обеспечением посредством радиоканала, что исключает использование дополнительных кабелей питания.
"ТЭСТ" представляет собой виртуальный тренажер, разработанный на основе программного интерфейса удаленного управления унифицированной системой трехмерной визуализации Ирис-Т и применятся только в сочетании с этой системой.
функционирование с использованием экрана цилиндрической формы
одновременная работа 1-8 пользователей на рабочей экранной поверхности
отсутствие закрепления секторов обстрела за пользователями, возможность обстрела одной цели всеми участниками стрельб
запатентованный способ идентификации лазерных точек прицеливания
влияние погодных условий на траекторию полета снарядов
одиночное и групповое применение
трехмерное представление мишенной обстановки с высоким уровнем детализации
отслеживание и подсчет выстрелов всех активных пользователей
одновременное использование различных образцов стрелкового оружия
настройка существующих и создание новых упражнений
поддержка курса стрельб МО РФ
централизованный контроль и автоматизированное оценивание результатов
автоматизированный сбор данных в процессе работы тренажера
инструменты для анализа, оценивания и сравнения результатов; формирования отчетов
все типы стрелкового оружия от пистолетов до ручных ракетных установок (пистолеты, автоматы, пулеметы, гранатометы, снайперские винтовки)
соответствие реальным образцам по массогабаритным и физическим параметрам, различные режимы огня.
имитация отдачи в одиночном и автоматическом режимах, имитация осечки.
оснащение прицелами, прикладами, глушителями и т.д.
отсутствие соединительных проводов между имитаторами оружия и управляющим программно-техническим комплексом (пневмосистемой)
Колодец 3D – система трёхмерной визуализации круговой закабинной обстановки. Выходными данными является трехмерная обстановка, генерируемая УСТВ Ирис-Т и другими системами визуализации.
Основные сферы применения изделия:
совместное использование с виртуальными тренажерами (индивидуальными и групповыми)
демонстрационное представление информации
ситуационные центры и залы заседаний
выставочные стенды
Визуализация виртуальной обстановки на экраны различного типа (прямые, цилиндрические и неправильной формы).
Использование системы панорамного проецирования в сочетании с виртуальными тренажерами обеспечивает эффект присутствия, что позволяет значительно расширить базовые возможности технических средств обучения.
Для изготовления экранного комплекса доступны стандартные формы: цилиндр, сфера, полусфера, усеченный конус, а так же иные виды экранов под индивидуальный заказ.
Индивидуальные особенности конструкции определяются исходя из требований заказчика. Изменяемые параметры экранных комплексов:
диаметр
высота стенок экрана
вид системы затенения
материал поверхности экрана
общий вес
Угол обзора экранного комплекса варьируется вплоть до 360 градусов по горизонтали и 180 градусов по вертикали для цилиндрического экрана; до 180 градусов по горизонтали и 110 градусов по вертикали для сферического экрана. Индивидуальные параметры обзора определяются при формировании комплекта поставки. Шаг изменения угла обзора не ограничивается.
Для выставочных и презентационных стендов возможно размещение изображений заказчика на наружной поверхности экранного комплекса.
Для панорамного проецирования визуализируемой обстановки изображение предварительно разделяется на ряд видеоканалов, каждый из которых назначается определенному проектору. Разработанное ПО обеспечивает бесшовную стыковку каналов визуализации.
В местах объединения компенсируется пересвечивание изображения, что делает изображение равномерным по яркости и контрасту на протяжении всей ширины обзора. Рабочие углы проецирования в 60 градусов позволяют варьировать общую ширину итогового изображения вплоть до 360 градусов.
