Af Palle Vibe, Alt om Data
Denne artikel er oprindeligt bragt på Alt om Data. Computerworld overtog i november 2022 Alt om Data. Du kan læse mere om overtagelsen her.
Flysimulatorer er i dag en obligatorisk del af uddannelsen og træningen af både civile luftkaptajner og forsvarets jagerpiloter. Realistiske flysimulatorer med cockpits, alle knapper, flysoftware og -kontroller samt ultra-højopløst, levende computergrafik på videoskærme er et krav, når nye aspiranter skal øve sig i flysædet uden at risikere tab af materiel eller menneskeliv.
Nu sker der noget nyt inden for området. Teknologien inden for professionelle flysimulatorer er godt nok allerede så avanceret og flyvefornemmelsen næsten er så realistisk, som tænkes kan. Men mens hydraulikken, der bevæger flysædet og cockpittet, ikke umiddelbart kan blive afgørende bedre, er der stadig plads til forbedring, når det gælder grafikken.
Moderne computergrafik kan producere svimlende detaljerede og virkelighedstro videoforløb, der genereres af kraftige supercomputere i realtid og projiceres ud på store kuppel- eller kegleformede skærme, som nærmest omslutter hele simulatoren. Men hvis flyinstruktørerne ønsker 3D-effekter, er det nødvendigt at bruge specielle briller.
Traditionelle flysimulatorer er generelt store og komplicerede – ikke mindst fordi videoskærmene skal levere en komplet grafik af alle omgivelser. Men sådan er det ikke helt længere.Yderligere er et moderne professionelt simulatorsystem stort, dyrt og vanskeligt at bygge, flytte eller blot modificere. Men endnu værre er kravet til computerkræfter og udgifterne til strømforbrug. Ressourcerne er ikke uendelige. Overalt skæres der i udgifter, og det gælder også for producenterne af fly og pilotuddannelserne.
Kæmpe elforbrug
Det koster i strøm, når en supercomputer skal rendere grafik i realtid, så den er detaljeret nok til at gengive alle enkeltheder under en flyvemission – inklusive head-up-tekstinstruktioner på flyets virtuelle vindskærm.
Mange store flyproducenter har løbende modtaget tilbagemeldinger fra piloter og andet cockpit-personale om, at grafikken i de hidtil gængse flysimulatorer ikke er detaljeret og højopløst nok til at kunne gengive sådanne enkeltheder skarpt og overbevisende, samtidig med at piloterne også skal kunne se realistiske og bevægelige omgivelser, som de tegner sig uden for flyets ruder.
Nyt simulatorsystem
En af de flyproducenter, der erkender denne udfordring, er den svenske Saab-koncern, der bygger de avancerede Gripen-jagerfly. Saab Airo-divisionen har i flere år samarbejdet med finske Varjo Technologies, der er almindelig kendt for deres fremragende headsets og har specialiseret sig i at udvikle professionelle VR-briller med en opløsning, der kan sammenlignes med det menneskelige øjes.
De to producenter er nu også gået sammen om at udvikle en teknologi, der angriber problemet på en anden måde. Det nye simulatorsystem, som er specielt udviklet til Saabs nye Gripen E/F-simulatorer, Bionic Display, er det første flysimulatorsystem, som er i stand til at sikre overbevisende simulatorbilleder i mixed-reality (XR), men med langt mindre strømforbrug.
Denne banebrydende landvinding er opnået ved at udnytte den måde, hvorpå det menneskelige øje og den menneskelige hjerne håndterer synsindtryk.
Skarpt i et smalt område
I stedet for lærreder og store videoskærme har Saab valgt at integrere markedets vel nok mest avancerede 3D-headset, XR-3 fra Varjo. Disse headsets viser et lidt forskelligt billede for hvert øje og skaber på den måde en fuldt tredimensional oplevelseseffekt. Men det er ikke det hele.
De fleste går ud fra, at en normalt seende person har fuldt og superskarpt højopløst syn over hele synsfeltet. Men i virkeligheden ser øjet kun skarpt i et lille fokusområde midt i synsfeltet, mens de perifære synsområder fremstår mere eller mindre uskarpe og udtværede.
Hjernen opfatter det bare ikke bevidst, fordi øjnene konstant flakker omkring og på den måde scanner hele synsfeltet, hvorefter hjernen ubevidst samler alle disse scanninger til et helstøbt og fuldt synsbillede. Men dette skarpe totalsynsfelt er reelt kun en illusion.
Skal denne kendsgerning udnyttes, forudsætter det, at systemet ved, hvor øjet kikker hen og fokuserer. Derfor er den foreliggende udgave af XR-3-headsettet forsynet med 20/20 Eye Tracker-systemet, der angiveligt skulle være den bedste tracker-teknologi i en eksisterende VR-enhed.
Simulatorens billedskærm koster
Headsettets indbyggede 20/20 Eye Tracker-teknologi er nok det bedste tracker-system, der nogensinde er indbygget i en VR-enhed. Trackeren gør det muligt at stedfæste blikket med fuld nøjagtighed.Varjo XR-3 angives at kunne levere den mest realistiske mixed reality-oplevelse, der nogensinde er reproduceret. Oplevelsen er simpelthen naturtro og fotorealistisk over et større område og synsfelt end noget andet headset i dag. Sammenblandingen af virtuel grafik og virkelighedens omgivelser er naturlig og velfungerende med klar gengivelse af selv de mindste detaljer nærpå eller langt borte.
Fokusopløsningen er 70 ppd (typisk har VR-headset 10-15 ppd), og der er 1920 x 1920 pixel for hvert øje, mens det fulde 115 graders horisontale synsfelt gengives med 2880 x 2720 pixels pr. øje, en opdateringsfrekvens på 90 Hz og en farvegengivelse på op mod 100 procent. Headsettets vægt er 594 gram uden remme. Prisen varierer, men du skal i hvert fald ikke regne med at slippe med under 40.000 kr. for XR-3.
Her afsætter infrarøde LED-lamper små lyspletter på øjnene, hvilket bliver opfanget af miniaturekameraer. På den måde kan headsettet og den tilsluttede computer hele tiden registrere, hvor personen i flysimulatoren kikker hen.
Derved skal simulatorcomputeren ikke nødvendigvis generere et fuldt synsfelt, men kan koncentrere al computerkraft om at danne et højopløst centralt billede, hvor øjet retter fokus, og afbilde resten i lav opløsning.
Det samme gælder de kameraer, der leverer billeder af cockpittet mv., hvor computerkapaciteten også er forbeholdt øjets fokusfelt. Resultatet er, at hele simulationen kræver langt mindre processorkraft og dermed også strøm.
En sammenblandet virkelighed
Det nye bioniske display blander konkrete billeder af cockpittets udformning, håndtag og kontroller med computerskabte billeder af udsynet gennem flyruden – som mixed reality.
Talsmænd fra de to internationale producenter fremhæver, at samarbejdet er gået glat og gnidningsløst, da både Saab og Varjo Technologies hver havde gode løsningsforslag på hinandens udfordringer og derfor supplerede hinanden.
På grundlag af de gode resultater med den nye teknologi har Varjo nu også besluttet at indlede samarbejde med det franske specialfirma for flysimulatorer Dassault Aviation.