模擬器視景系統是在有人駕駛的模擬器之中用來模擬駕駛員所看到的座艙外部的空中及地面景象的模擬系統。也稱為視景模擬系統，它是模擬器中最重要的模擬系統之一。
基本介紹
- 中文名：模擬器視景系統
- 定義：模擬駕駛員所看到的座艙外部
- 種類：4種
- 視場： ≥水平3×60度，垂直45度
定義,種類,發展歷史,技術指標,
定義
通過這種系統，駕駛員可以判斷所操縱的運動裝備（如飛機、飛船、坦克、艦船、汽車……等）的姿態、位置，以及運動的速度、高度、天氣狀況、空中或地面的目標……等。
種類
按照它的工作原理，視景系統可分為4種：
1. 點光源投影系統
這種系統主要有一個體積很小、亮度很高且可以活動的小燈泡(稱為點光源)，一個按一定比例畫有地面景象的大直徑玻璃盤(稱為地景盤)，還有一塊螢幕。當飛行員操縱模擬器時，點光源模擬飛機的運動，光線透過地景盤照射到螢幕上，形成連續運動的景象。這種系統的主要優點是視野廣闊，結構簡單，缺點是模擬誤差較大，地景範圍小。
2. 電影膠片投影系統
這種系統又稱為畸變電影。它是預先由一架飛機在標準的航線上用攝影機把實際景象拍成電影，拷貝洗印好後，通過一個可由飛行員操縱的裝有光學畸變鏡頭的放映機放映出來。當飛行員操縱模擬器時，若航跡沒有偏差，放映出來的圖像就是拍攝的標準圖像，若航跡有偏差，則通過畸變鏡頭映出的畫面發生畸變，使飛行員所看到的影像也隨之改變。這種系統的優點是體積小，影像的色彩和清晰度都很好，飛機的進場著陸尤為逼真。但最大的缺點是所能模擬的航線範圍很窄，因而機動範圍很小，使用價值有限。
3. 沙盤——閉路電視系統
這種系統主要由一個很大的按一定比例製作的沙盤（即地景模型，通常有10多米寬，4米多高）、可受飛行員操縱的光學探頭和攝像機、投影器及顯示螢幕等組成。光學探頭的位置就相當于飛機的位置，它所看到的景象就是飛行員看到的景象。當飛行員操縱模擬器飛行時，攝像機通過光學探頭對地景模型進行攝影，攝像機將光信號變成電信號，再由投影器將電信號變成光信號投影到座艙前的螢幕上，從而使飛行員看到外部的景象。
這種視景系統，最大的優點是模擬的景象十分逼真，不僅能模擬飛機在六自由度範圍內運動時的景象，還能模擬白晝、黃昏、夜間的景象及各種氣象條件。但是，這種系統的最大缺點是結構複雜，體積異常龐大，耗電量非常驚人(100千伏安以上)，運行費用昂貴，維修困難。
4. 計算機成像系統（CGI——Computer generate image）
計算機成像系統主要由圖像資料庫、圖像處理計算機、圖像生成設備、投影器及螢幕等組成。圖像資料庫中存儲有大量的有關地區地面及空中的圖像信息。當駕駛員在模擬座艙內進行操縱時，其操縱信號經模擬器主計算機的計算，向圖像處理計算機輸送有關運動裝備的位置、姿態等信息，圖像處理計算機則將這些信息進行處理，從圖像資料庫取出有關的圖像信息，經圖像生成設備，送給電視投影器形成實時變化的圖像，使駕駛員從螢幕上觀察到運動中的景象。由於圖像是由計算機產生的，所以有很大的靈活性，有十分廣泛的模擬能力；藉助外存資料庫可以存儲大量不同的景物，比如可以存儲多個地區，甚至上百個地區的圖像。使用者還可以根據自己的需要增加或修改景象的內容。這種系統還有一個突出的優點，就是可用多個顯示器來顯示景象，從而大大地擴展了視野，如水平視場角可達200°以上，使駕駛員有全景空間的感覺。
當然，它也有不足之處，主要問題是對近距離的景象描繪不夠逼真，使駕駛員不易通過景象來判斷高度和速度。當然，隨著計算機運算速度的提高和容量的擴大，描繪的景象也將越來越細膩，越來越逼真，上述問題將會逐步得到解決。
發展歷史
視景系統的歷史幾乎與模擬器的歷史一樣長。在林克機（最早的飛行模擬器）誕生不久，視景系統也就出現了。
最早的視景系統是點光源投影系統。因其優點突出，因此在上世紀50年代以前很受歡迎，一直用在飛機起落航線的模擬、直升機的垂直起落和懸停的模擬上。法國生產了一系列利用這一技術的飛行模擬器用於直升機模擬訓練，美國也建造了這一類型的模擬器，我國也曾將具有這種視景系統的模擬器用於飛行訓練。
由於點光源投影的缺陷限制了視景系統的發展，後來才出現了電影膠片投影系統。這種系統因其明顯的缺陷而沒有得到廣泛的套用。
使用比較廣泛的視景系統是隨後出現的沙盤——閉路電視系統。這種系統一度是套用最廣技術最成熟的一種方法，因此在上世紀50年代中期獲得重大發展，盛行於20世紀六、七十年代。開始是單色的，1962年誕生了第一套彩色系統。
隨著計算機技術的發展，出現了計算機成像視景系統。1962年，美國麻省理工學院林肯實驗室的Evens & Sutherland發表的一篇博士論文中首次使用了“Computer Graphics（計算機圖形）”這個術語，並證明了互動式計算機圖形學是一個可行的、有用的研究領域，從而確立了計算機圖形學作為一嶄新的獨立的科學分支。在60年代中期，世界上第一個實時的光柵掃描式CGI系統問世。1972年，美國聯邦航空局（FAA）批准了第一台比較經濟又適用的商業模擬器的視景系統（VITAL Ⅱ），僅為夜間型。它能夠實現簡單但良好的光點模擬。後來逐漸出現了二維地面圖像、三維圖像以及具有真實紋理的全景圖像。這種系統還有體積小，耗電少，便於維護……等優點。因此計算機成像視景系統發展十分迅速，至70年代末，已經有300多套計算機成像視景系統用於民航部門。現代的模擬器，幾乎全部都是使用計算機成像視景系統了。
技術指標
典型的的計算機成像視景系統的主要技術指標如下：
通道數： 由三台計算機通過同步連線組成三個通道；
圖像解析度： ≥1024×768（點像素）/通道；
視場角： ≥水平3×60度，垂直45度；
幾何畸變： 在直徑為畫面幅高的圓周範圍內，每一顯示的總的幾何失真不應超過整個畫面幅高的±2%，而在此圓周外，應不超過整個畫面幅高的±3%。
顏色種類： 16.7M種，真彩色；
幀頻： ≥60幀/秒；
抗混疊： 4×4全景抗混疊；
資料庫： 全三維真實地形場景，三維物體模型；
紋理： 衛星照片、航拍照片及真實照片紋理；
大氣效果： 能見度變化，雲、霧、雨狀態；
日夜模式： 白天/黃昏/黑夜；
系統延遲： ≤80ms。
