요약: 전장 환경은 모든 군사 작전의 공간 기반이며, 전장 환경 시뮬레이션은 현재 군사 작전 시뮬레이션 분야의 핫스팟입니다. 이 문서에서는 전장 환경의 구성과 전장 환경 시뮬레이션의 주요 내용을 살펴보고, 전장 환경 인식 시뮬레이션에서 가상 현실 기술의 응용 및 핵심 기술에 대해 중점적으로 설명합니다.
키워드: 전장 환경, 전장 환경 시뮬레이션, 가상 현실
전쟁은 강한 실전 특징을 가지고 있으며, 지휘관의 지휘 예술과 작전 능력은 일정한 전쟁 환경에서 단련되고 향상되어야 한다. 전시에서 이런 능력은 실제 전쟁 실천을 통해 축적될 수 있지만, 이런 실천은 반복할 수 없고, 검증할 수 없고, 그 비용은 매우 높다. 따라서 전시에도 비전시훈련은 승리의 관건이 되었으며, 지도 훈련의 기준은 전쟁 실천 그 자체였다. (윌리엄 셰익스피어, 윈스턴, 전쟁, 전쟁, 전쟁, 전쟁, 전쟁, 전쟁, 전쟁, 전쟁) 평화로운 시기에 군사훈련은 흔히 볼 수 있는 훈련 방식이며, 각종 작전 스타일의 실험을 통해 전쟁 실천을 통제하는 능력을 축적하고 향상시킨다. 실전 검사 부족으로, 각 훈련 스타일도 미래작전의 스타일을 규정했다.
인류 역사상 전쟁이 일어난 이래로 군사 훈련에 대한 연구는 전쟁의 법칙을 배우고 탐구하는 것을 목적으로 하며 훈련 분야에서' 작전 시뮬레이션' 이라는 특수한 연구 주제를 형성하고 있다. 작전 시뮬레이션은 전쟁 규율과 전쟁 지도 법칙 [1] 을 포함한 전쟁의 본질 법칙에 대한 시뮬레이션으로, 가장 중요한 점은 실전에 가까운 훈련 환경을 조성하여 다양한 연수생들이 이 이 환경에서 응당한 훈련을 받을 수 있도록 하는 것이다 [2].
전장 환경은 적대 쌍방이 싸우는 공간이다. 현대작전 시뮬레이션에서 실전에 가까운 훈련 환경을 만들려면 먼저 시뮬레이션 원리에 따라 특정 작전 훈련 과목의 요구에 맞는 디지털 전장 환경을 만들어야 한다. 이것이 전장 환경 시뮬레이션이다. 전장 인식 가상 현실을 포함한 전장 환경 시뮬레이션은 90 년대 후반에 매우 효과적인 시뮬레이션 기술입니다. 이 글은 가상 현실 기술을 이용하여 전장 환경 시뮬레이션을 실현하는 방법을 중점적으로 연구할 것이다.
1. 전장 환경 시뮬레이션 요약
1..1전장 환경의 구성
전장 환경이란 작전공간에서 인력과 무기장비 이외의 객관적 환경을 말한다. 전쟁과 관련된 객관적인 요인으로 볼 때 전장 환경에는 전장 지리 환경, 기상 환경, 전자기 환경, 핵 환경이 포함되어야 한다. 아마도 사이버 정보전이 형성됨에 따라 전장 네트워크 환경도 전장 환경의 중요한 부분이 될 것이다.
전장 환경은 다차원 상호 작용이다. 다차원 적 의미는 다음과 같습니다. ① 전장 환경은 여러 객관적인 환경으로 구성되어 있으며, 각각 변화의 법칙을 가지고 있습니다. 위의 네 가지 환경은 서로 다른 분야에 속합니다. (2) 이러한 객관적 환경의 공간 형태는 전투 과정에 따라 진화한다. 상호 작용의 의미는 위에서 언급한 환경이 상호 작용한다는 것입니다. 여기서 지형 환경은 다른 환경의 물리적 지지이며 공간 위치 지정 및 다양한 작전 정보 로드의 기초입니다. 그림 1 에서 볼 수 있듯이 전쟁터 환경에서는 기상 환경과 지리 환경이 서로 영향을 주고, 기상 환경은 지리적으로 다른 열대, 아열대 기상 특성과 같은 지리적 특징을 가지고 있으며, 기상 환경은 지리적 환경에 영향을 미칩니다. 예를 들어, 물 침식 지형과 빙하 지형이 형성되고, 장마와 맑은 날은 지면 토질에 영향을 주어 행군 속도에 영향을 줄 수 있습니다. 지리적 환경과 기상 환경은 전자기 환경의 형성에 큰 영향을 미치며, 전자 시설의 분포뿐만 아니라 전자파의 전파 범위와 기상 간섭의 정도를 결정합니다. 전장 핵화 환경의 형성은 핵시설의 지리적 위치 및 주변 환경과 관련이 있으며, 핵오염 지역의 형성과 발전은 지리환경과 기상 환경과 밀접한 관련이 있다.
1.2 전장 환경 시뮬레이션 및 설명
전장 환경 시뮬레이션은 시뮬레이션 기술을 이용하여 전장 환경을 묘사하는 것을 말한다. 시뮬레이션은 시스템 모델의 실험을 통해 기존 또는 설계된 시스템을 연구하는 것입니다. 컴퓨터 시뮬레이션 (수학 시뮬레이션이라고도 함) 은 컴퓨터를 통해 실제 시스템 또는 설계 중인 시스템을 실험하여 분석, 연구 및 설계 시스템의 목적을 달성하는 것을 의미합니다 [3]. 여기서 시스템은 특정 목적을 달성하기 위해 특정 기능을 가진 여러 상호 연결된 요소의 유기적 전체를 말합니다. 한 시스템의 시뮬레이션은 시스템, 시스템 모델, 컴퓨터의 세 가지 요소를 포함하며, 이 세 가지 요소와 관련된 기본 활동은 모델 구축, 시뮬레이션 모델 구축, 시뮬레이션 실험 [4] (그림 2) 입니다.
전장 환경을 전장 공간 시스템으로 본다면, 그 구체적인 기능은 전쟁터를 구성하는 공간 전달체와 물리적 조건이며, 전장 환경의 다양한 환경 간의 관계는 이 공간 전달체의 유기적 전체를 구성한다. 컴퓨터로 전장 환경 시뮬레이션을 수행하려면 먼저 전장 환경을 디지털화해야 합니다. 즉, 전장 환경 모델을 구축하는 것입니다. 디지털 지도는 전형적인 전장 환경 모델입니다. 이런 모델은 보편적이지만, 왕왕 몇 가지 특수한 요구를 만족시키지 못한다. 예를 들어, 현대 작전 시뮬레이션은 여전히 바둑 추연 방식을 따르기 때문에 지형과 환경 데이터를 일정한 해상도로 처리하여 그리드에 저장해야 하며, 이러한 데이터도 작전 과정의 발전에 따라 동적으로 변화해야 합니다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 전쟁명언) 전장 환경 모델을 전투 시뮬레이션에 적합한 모델로 처리하는 이 과정은 전장 환경의 2 차 모델링 (시뮬레이션 모델링) 입니다. 이차 모델링 후의 전장 환경 모델은 컴퓨터 작전 시뮬레이션에 사용할 수 있다. 작전 시뮬레이션 결과의 정확성과 신뢰성을 보장하기 위해서는 전장 환경 모델의 정확도가 필요하며, 이를 위해서는 시뮬레이션 실험을 통해 모델을 테스트 (검증) 해야 합니다.
전투 시뮬레이션에서 전장 환경 시뮬레이션의 용도에 따라 데이터 시뮬레이션과 인식 시뮬레이션의 두 가지 설명 방법으로 나눌 수 있습니다. 데이터 시뮬레이션은 주로 대결 및 작전 평가를 시뮬레이션하는 데 사용됩니다. 이때 전장 환경 데이터를 컴퓨터에 제공하여 전장을' 인식' 한다. 기본 전장 환경 데이터를 컴퓨터가 인식할 수 있는 전장 환경 모델로 변환하는 프로세스를' 전장 모델링' 이라고 합니다. 인식 시뮬레이션은 주로 지휘 조작 및 훈련 시뮬레이션, 즉 전장 장면, 오디오 등을 통해 전장 환경을 보여주고 지휘관은 특정 조작 인터페이스를 통해 전장 환경을 인식하여 보조 현장 조사, 상황 파악, 의사 결정 지원 목적을 달성합니다. 이런' 전장 인식' 의 결과는 사람들이 전쟁터를 이해하도록 하는 것이다. 전장 환경의 데이터 시뮬레이션과 인식 시뮬레이션은 모두 디지털 전장 환경을 기반으로 합니다. 실제 응용에서는 이 두 가지 시뮬레이션 설명이 서로 영향을 미칩니다. 모델 변경에 따른 데이터 시뮬레이션은 인식을 통해 학습자에게 전달되며, 학습자는 인간-컴퓨터 상호 작용을 통해 데이터 시뮬레이션 결과를 변경할 수 있습니다. 그림 3 은 전장 환경 시뮬레이션의 두 가지 설명 사이의 관계를 보여 줍니다. 편폭의 제한으로 인해 이 글은 전장 환경 인식 시뮬레이션의 내용과 핵심 기술만 논의한다.
1.3 전장 환경 인식 시뮬레이션의 주요 내용
인식 시뮬레이션의 목적은 전장 환경을 시각화하여 참가자의 지휘 의사 결정 능력을 완전히 훈련시키는 것입니다. 전장 환경에서의 시각, 청각, 촉각 등 감각 채널의 시뮬레이션을 포함한다. 뷰 시뮬레이션은 "전장 시각화" 라고도 하며, 인식 시뮬레이션의 주요 형태입니다. 즉, 전장 환경에서 보이는 (예: 지형, 개체) 및 보이지 않는 (예: 전자기장, 추세 필드) 피쳐를 3 차원, 3 차원 또는 2 차원 그래픽 이미지로 표현합니다. 청각 시뮬레이션은 전장의 각 작전 단위의 소리 (소리, 볼륨, 음위) 를 시뮬레이션하여 전장 분위기를 조성하는 것을 말한다. 촉각 시뮬레이션은 인간-컴퓨터 상호 작용 장치의 조작을 통해 사람과 환경 간의 교류를 실현하는 것을 의미하며, 연수생에게 임면감을 주는 중요한 수단이다. 다중 감각 채널을 시뮬레이션하여 현실감을 실현하는 이런 기술이 바로 가상현실 기술이다. 지도, 실물 샌드 테이블, 동영상 자료를 통해 전쟁터를 이해하는 전통적인 인식 방식에 비해, 이러한 시스템에서는 참가자가 방관자에서 참여자로 바뀌어 현실적인 환경에서 적극적으로 탐구할 수 있어 전쟁터 인식의 효율성이 크게 높아졌다.
가상 현실 및 전장 환경 인식 시뮬레이션
지각 시뮬레이션에서 2. 1 가상 전장 환경의 적용
가상현실 (virtual reality, VR) 이라는 단어는 1980 년대 후반에 태어났으며, 현실감 있는 컴퓨터 생성 환경 [5][6] 을 의미하며, 이를 실현하는 기술을 가상현실 기술이라고 합니다. 군사 부문은 이 기술의 출자자이자 제 1 사용자로서 주로 군사 훈련에 쓰인다. 1988 년 NASA 와 미 국방부는 HP-9000 컴퓨터 1 대, 데이터 장갑 1 벌, 가상 인터페이스 환경 워크스테이션 VIEW (VIRTUAL Interface Environment Workstation) 를 공동 개발했습니다. 사용자는 입체 영상을 보고, 3 차원 소리를 듣고, 구두 명령을 내리고, 손을 뻗어 컴퓨터로 생성된 가상 물체를 잡을 수 있다. 이후 가상현실 기술과 그 제품이 급속히 발전하여 하나의 산업이 형성되었다. 제인 정보그룹의 특집 보고서 [8] 에 따르면 2000 년까지 교육 시뮬레이션과 관련된 가상현실 제품 생산에 종사하는 회사는 800 개가 넘으며 시장은 2000 년 400 억 달러에서 20 10 년 650 억 달러로 증가할 것으로 전망된다.
가상현실 제품은 작전 시뮬레이션 분야에 광범위하게 적용되며, 대부분 전장 환경 시뮬레이션을 포함한다. 가상현실 기술을 이용하여 전장 환경 시뮬레이션을 실현하는 목적은 다차원, 감지, 측정, 실제와 같은 가상 전장 환경을 형성하여 참가자들의 전장 환경에 대한 인지효율을 높이기 위함이다. (윌리엄 셰익스피어, 윈스턴, 가상현실, 가상현실, 가상현실, 가상현실, 가상현실, 가상현실, 가상현실) 주로 대결 시뮬레이션, 모니터링 안내, 장비 운영, 인력 교육 등에 사용됩니다. 가상 전장 환경은 컴퓨터 작전 연기, 반실제 군사훈련, 실제 군사훈련을 위한 시뮬레이션 환경을 제공할 수 있으며, 특정 훈련 과목에 대한 전형적인 훈련 환경을 구축할 수도 있다 (실제로는 존재하지 않음). 가상 전장 환경을 통해 지휘관의 지휘 의사 결정 능력, 참모 인원의 전문 능력, 장비 운영자의 운영 능력을 훈련시킬 수 있다. 예를 들어 미군이 1984 부터 개발한 웹 기반 분산 탱크 훈련 시뮬레이션 시스템인 SIMNET 은 미국과 유럽의 10 지역 작전 환경을 시스템에 배치했다. 1990 년까지 200 대의 장갑차가 이미 오프사이트 통일지휘 하에 대화형 모의연습에 참가할 수 있게 되었다. 각 시뮬레이터는 미국 M 1 주전 탱크 단위로 작전 지역 내 지형 기복, 식물, 도로, 건물, 다리 등의 정확한 정보를 제공합니다. 주유기는 시뮬레이터에서 전장 환경 및 컴퓨터에서 생성된 기타 병거 이미지를 실시간으로 볼 수 있습니다. 199 1 년, 미국은 걸프전' 동경 73' 프로그램을 실시하기 위해 M 1A 1 주전 탱크를 위한 전장 환경 시뮬레이션 시스템을 제공했다. 네덜란드 1992 년 완성한' 독침' 미사일 훈련기 (VST) 는 가상 현실 기술이 단병 무기 시뮬레이션 장비에 적용된 대표작으로 헬멧에 공간 동적 3D 장면을 형성했다. 조작자의 머리 동작으로 장면을 바꿔 적기에 대한 기동성과 조준 능력을 훈련시킨다. 미리 준비한 VCD 디스크, 다양한 전투 환경에서 적절한 사운드 제공 [9]. 1997, 록히드? 마틴 워터는 미 해군 항공병 훈련 시스템 프로젝트 사무실을 위해 실전 훈련 시스템인 TOPSCENE 을 개발했다. 이 설비는 군사지도 성과와 가상현실 기술의 종합 응용으로 해군, 해병대, 육군, 공군에 광범위하게 적용돼 100 세트를 넘는 장비를 갖추고 있다. 시스템은 SGI 그래픽 워크스테이션 (최대 ONYX2 및 최대 4 개의 R 1000CPU) 을 사용하여 이미지 데이터를 처리합니다. 높은 구성에서는 초당 30 개의 세밀한 고해상도 전장 이미지를 생성할 수 있습니다. 이 시스템은 다양한 지형 요소와 다양한 기상 조건을 시뮬레이션할 수 있으며 야간 뷰 장치, 적외선 디스플레이 또는 합성 구멍 지름 레이더 표시 효과를 사용하여 야간 전쟁 과정을 시뮬레이션할 수 있습니다.
2.2 가상 전장 환경 시스템의 기본 구성 요소
가상 전장 환경 시스템은 소프트웨어 시스템, 데이터베이스 시스템 및 하드웨어 시스템으로 구성됩니다. 소프트웨어 시스템에는 주로 전장 환경 모델링 소프트웨어, 장면 텍스처 생성 및 처리 소프트웨어, 스테레오 이미지 생성 소프트웨어, 관찰 및 조작 제어 소프트웨어, 분석 및 GIS 소프트웨어 등이 포함됩니다. 데이터베이스 시스템에는 주로 전장 지도 데이터베이스, 3D 환경 모형 데이터베이스, 무기 장비 데이터베이스, 환경 텍스처 이미지 데이터베이스, 응용 주제 데이터베이스 등이 포함됩니다. 하드웨어 시스템에는 주로 컴퓨터, 시청각 처리 시스템, 감지 시스템 (디스플레이 장치, 입체 관찰 장치, 인간 기계 제어 장치) 등이 포함됩니다. 가상 전장 환경의 애플리케이션 요구 사항에 따라 이 세 부분은 서로 다른 조합으로 서로 다른 애플리케이션 시스템을 형성합니다.
군사 응용의 경우, 가상 전장 환경은 주로 여러 사람이 공유하고 단병이 두 가지 응용 모델에 몰두한다. 이에 따라 가상 전장 환경 시스템은 여러 사람이 공유하고 단병이 몰입하는 두 가지 유형으로 구성되어 있다. 주요 차이점은 스테레오 이미지가 표시되고 관찰되는 방식과 장면이 제어되는 방법입니다.
(1) 멀티플레이어 * * * 즐기세요. 작전 지휘와 대부분의 작전 시뮬레이션 훈련에서 지휘관과 참모원들은 종종 같은 전장 환경을 둘러싸고 작전 계획을 논의하고 작전 효과를 평가해야 한다. 많은 사람들의 요구를 충족시키기 위해 현재 대부분의 가상 전장 환경 시스템은 대형 스크린 투사 디스플레이와 스테레오 안경 (LCD 또는 편광) 을 통해 시각적 즐거움을 제공하며 조이스틱, 마우스, 키보드 등의 입력 장치를 통해 시점을 제어합니다. 같은 공간의 사용자 (몇 개에서 수십 명) 가 같은 장면을 동시에 관찰할 수 있어 시스템 하드웨어가 저렴하다는 장점이 있다. 단점은 장면에 대한 조작은 한 사람만 할 수 있다는 점이다. 대형 스크린 투사 이미지가 관찰자의 시야를 차지할 수 없을 때 현장감이 약해진다는 점이다.
(2) 단병이 몰입하다. 단병 기술 전술 무기 장비 조작 훈련의 응용에서 훈련자와 무기 장비 및 그 환경의 관계를 강조할 필요가 있다. 따라서 HMD 는 스테레오 디스플레이, 스테레오 관찰 및 헤드 위치 추적 장치로 자주 사용되며 데이터 장갑 또는 포즈 추적기를 사용하여 위치 지정 및 선택 작업을 수행합니다. 이 장치들을 사용하면 연수생들에게 강한 현장감을 주어 좋은 훈련 효과를 얻을 수 있다. 그러나 그 설비는 매우 비싸서 보급하기 어렵다. 그리고 감지 장비가 정확하지 않기 때문에, 컴퓨터의 대용량 데이터 시나리오에 대한 컴퓨팅 능력이 제한되어 감각에 병리 반응을 일으키는 경우가 많습니다.
가상 전장 환경 구축을위한 몇 가지 핵심 기술.
가상현실 시스템으로서 상호 작용, 몰입, 상상력 [10] 의 세 가지 기본 특징이 필요하다고 생각하는 경우가 많지만 실제 사용에 따라 이' 3I' 기능의 구현이 강조되고 있습니다. * * * 가상 전장 환경 시스템의 경우 상호 작용을 구현하는 열쇠입니다. 몰입형 가상 전장 환경 시스템의 경우 몰입 특성 (접근성) 에 중점을 둡니다. 어떤 앱이든 상상력은 없어서는 안 된다.
3. 1 "상호 작용" 을 실현하는 핵심 기술
상호 작용 특성은 시스템이 환경 이미지를 처리하고 표시하는 재생 빈도 (프레임/초) 를 측정하는 인간-컴퓨터 상호 작용에 응답하는 기능을 말합니다. 주사율이 높을수록 상호 작용에 대한 시스템 응답이 빨라집니다. 대화식 응답이 실시간에 도달하면 대화식 프로세스에 따라 장면이 연속적으로 부드럽게 변하는 것을 시각화합니다. 대화식 응답에 상당한 지연이 있을 때 장면의 정체와 지터 변화로 시각적으로 나타납니다. 분명히 상호 작용 능력에 영향을 미치는 요소는 시스템 하드웨어 처리 및 장면 데이터 표시 성능뿐만 아니라 장면의 데이터 양 및 상호 작용 제어 소프트웨어와도 관련이 있습니다. 따라서 가상 전장 환경 시스템을 구축할 때는 장비의 성능과 사용자의 실제 장비 기능을 충분히 고려해야 하며, 소프트웨어 시스템 개발의 핵심은 장면 데이터의 구성 및 관리에 있습니다.
전장 환경 시뮬레이션 응용 프로그램에서 시각화와 관련된 장면 데이터에는 3D 지형 모델, 3D 피쳐 모델 및 지형 피쳐의 표면 텍스처 (통합 전장 환경의 구성을 고려하는 경우 무기 장비 모델과 텍스처, 불꽃 효과, 사운드 등의 데이터도 포함되어야 함) 가 포함됩니다. 그 데이터의 양은 엄청납니다. 대용량 데이터의 실시간 상호 작용 표시를 위해서는 장면 데이터의 구성 및 관리 문제를 해결해야 합니다. 아이디어는 장면의 세부 사항을 보장하면서 실시간 처리에 관련된 장면 데이터를 최소화하여 대화식 응답의 효율성을 보장하는 것입니다. 실천은 인간의 시각인지 법칙에 따라 장면 데이터를 구성하고 예약하는 것이 효과적인 방법임을 보여준다. 법칙은 고정된 각도에서 객관적인 물체를 볼 때, 시각적 중심에 가까울수록 망막의 이미지가 더 선명해지고, 멀어질수록 흐려진다는 것이다. 서로 다른 시선에서 객관적인 물체를 관찰할 때, 물체에 가까울수록, 보이는 물체의 세부 사항은 더욱 풍부하다. 위 규칙에 따라 장면 데이터의 구성 및 일정은 실제로 장면 세부 사항의 구성 및 관측점과 관련된 모든 수준의 데이터 일정 [1 1] 으로 요약됩니다.
(1) 장면 세부 정보 구성: 장면 세부 정보에는 장면 모델 세부 정보 및 장면 텍스처 세부 정보가 포함됩니다. 장면 모델의 세부 사항은 장면의 체형 모양이 나타내는 세부 사항이고, 장면 텍스처의 세부 사항은 장면의 표면 이미지가 나타내는 세부 정보입니다. 장면 모델의 가장 높은 세부 사항은 모델의 데이터 소스에 따라 달라집니다. 벡터 지도 데이터를 주요 데이터 소스로 하는 전장 환경 시뮬레이션 응용 프로그램의 경우 디지털 지도의 원래 축척 막대에 따라 장면 모형이 설명하는 가장 높은 세부 사항, 즉 축척 막대가 클수록 세부 사항이 풍부해집니다. 장면 텍스처의 최대 세부 사항은 텍스처 이미지의 데이터 소스에 따라 달라집니다. 데이터 지도를 데이터 소스로 사용하여 지면 텍스처를 시뮬레이션할 때 텍스처의 가장 높은 세부 사항은 디지털 지도의 축척 막대와도 관련이 있습니다. 즉, 축척 막대가 클수록 지면 피쳐의 분류가 상세해질수록 시뮬레이션된 이미지에서 설명할 수 있는 지면 세부 사항도 더 풍부해집니다. 원격 감지 이미지를 표면 텍스처로 사용할 때 이미지의 해상도에 따라 표면 요소가 표시할 수 있는 세부 사항이 결정됩니다.
관측점에 가까울수록 디테일이 풍부한 장면 표현 효과를 얻을 수 있습니다. 장면 모델과 텍스처 데이터를 여러 계층의 세부 정보로 나누고 세부 정보 순서로 구성해야 합니다.
(2) 관측점 관련 계층 데이터의 일정: 동일한 장면에서 시각적 중심 주변 윤곽의 세부 원칙에 따라 다양한 세부 사항에 대한 모델 및 텍스처 데이터를 예약하는 것도 상호 작용 및 시각 효과를 유지하기 위해 계산에 참여하는 조경 데이터의 양을 줄이는 효과적인 방법입니다.
텍스처 세부 사항은 모델 세부 사항의 부족을 시각적으로 보완할 수 있다는 점에 유의해야 합니다. 즉, 거친 모델 골격에 더 많은 세부 텍스처를 겹쳐 표시 효과를 낮추지 않고 상호 작용 효율성을 높이는 효과적인 전략입니다.
3.2 "몰입" 을 실현하는 핵심 기술
몰입 형 특징은 시스템의 시청각 효과가 연수생을 가상 환경으로 느끼게 할 수 있음을 의미합니다. 대부분의 앱에서 입체 시각 효과를 만드는 것은' 몰입감' 을 실현하는 관건이다. 즉, 인간의 쌍안 입체 시각의 원리에 따라 특정 설비의 도움으로 관찰자는 생리적으로 관찰된 장면에 대해 강한 입체감을 갖게 된다. 가상 현실 시스템에서 장면은 컴퓨터에 의해 생성되기 때문에 (비현장 촬영), 입체효과를 달성하기 위해 이미지 생성, 표시, 관찰 등 모든 부분을 처리해야 하기 때문에 이 기술을' 인공입체 시각 기술' [5][ 12] 이라고도 합니다.
(1) 입체 이미지 생성. 생리 입체 시각의 수평 시차에 따라 동일한 장면에 대해 왼쪽 및 오른쪽 눈을 관측점으로 하는 장면 이미지를 생성합니다. 즉, 이미지 쌍을 형성합니다. 정확한 시차는 생리입체감을 유발하는 유일한 요인으로 장면의 깊이 효과를 결정합니다. 시차의 종류와 그에 상응하는 시각 효과는 참고 문헌 [12] 을 참조하십시오.
(2) 입체 영상의 표시와 관찰. 화면표시 표현은 관찰 모드와 밀접하게 관련되어 있으며, 선택하는 모드는 실제 적용 요구 사항에 따라 달라집니다. 위 내용에서는 전장 환경 시뮬레이션 응용 프로그램의 두 가지 표시 및 관찰 모드에 대해 설명합니다. 두 방법 모두 현재 시장의 주류이지만, 두 방법 모두 관찰자의 머리에 관찰 장치를 배치해야 하며, 관찰 효과가 좋지 않다. (예: LCD 안경이 깜박임을 증가시키고 장면 밝기를 낮추며 LCD 헬멧 디스플레이 해상도가 낮고, CRT 헬멧에 편차가 있는 등) ), 그래서 많은 사용자가 입체 관찰 방법을 선택하는 경향이 있습니다. 즉, 모니터나 투영 화면에서 컴퓨터로 생성된 단안 장면 비디오를 직접 보고 장면의 빛과 모양을 따라 단서로 삼는다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 컴퓨터명언) 최근 독일 드레스덴 3D 유한공사는 관찰자가 관찰 장비를 착용하지 않고도 입체 이미지를 볼 수 있는 입체 LCD 모니터를 출시했다. 모니터에는 관찰자의 눈 위치를 포착할 수 있는 안구 추적 카메라가 장착되어 있어 LCD 앞에 설치된 광학 마스크를 제어하고 왼쪽 및 오른쪽 눈 이미지를 각각 이동합니다. 분명히, 이 모니터는 많은 사람들이 감상하기에 적합하지 않다.
전장 환경 시뮬레이션의 응용에서 환경소리는 주로 무기장비가 작전 과정에서 내는 소리 (예: 엔진 음, 화포 발사 소리, 탄약 폭발 등) 이다. 이러한 사운드는 정확한 공간 위치와 사운드 효과를 특징으로 하며, 사운드 위치 정보는 Direct 3D 와 같이 공간 사운드를 설명하는 소프트웨어를 통해 사운드 시스템을 통해 사용자에게 전달될 수 있습니다. 시끄러운 전장 소리는 실감나는 전장 분위기를 조성할 수 있다.
3.3 "상상력" 의 여러 측면
가상 현실 시스템의 기본 특징으로' 상상' 을 통해 이미지의 창의적 사고력이 가상 현실 시스템 구축에 중요하다는 것을 알 수 있다. 뛰어난 아이디어는 관중의 마음을 감동시킬 뿐만 아니라, 그들이 탐구의 목적을 달성하도록 인도할 수 있다. 가상 전장 환경 조성을 위해 이러한 상상력은 인간-기계 인터페이스의 개념, 장면 표현의 개념 및 전장 환경을 재창조할 수 있는 수단을 제공하는지 여부에 반영됩니다.
(1) 인간-기계 인터페이스의 개념. "VR 의 가장 어려운 점은 사용자의 느낌을 정보에 대한 확신으로 만드는 것입니다." 이것은 빌입니까? 게이츠는 가상 환경의 최고 경지에 대한 이해 [13]. 사용자가 시스템 생성 장면을 "입력" 하고 확신하려면 좋은 인간-기계 인터페이스가 필요합니다. 전통적인 인간-기계 인터페이스는 사용자가 "창" 을 통해 응용 프로그램 소프트웨어를 관찰하고 조작할 수 있도록 하는 것입니다. 가상 환경에서 이러한 창은 사용자를 방관자의 위치에서 차단하며 참가자로서 환경에 "진입" 할 수 없습니다. 따라서 가상 환경의 특징에 맞는 인간-컴퓨터 상호 작용 인터페이스를 설계하는 방법이 상상력의 초점이 되었습니다.
(2) 장면 묘사의 구상. 실제로 가상 장면의 디자인을 의미합니다. 가상 전장 환경의 외관이 사실적인지 여부는 주로 장면의 외관 디자인에 따라 달라집니다. 벡터 지도 데이터를 사용하여 장면 표면 텍스처를 생성할 때 장면 설명의 아이디어는 각 요소의 표현 설계 (형상 기호 또는 시뮬레이션 이미지 사용), 지면 및 각 요소 표면의 소음 효과 설계, 다양한 지형 유형의 색상표 설계, 전장 환경에서 무기 장비와 같은 운영 단위의 표현 설계, 운영 의도 및 태세를 나타내는 방법 설계와 관련이 있습니다.
(3) 아이디어를 실현하는 도구를 제공한다. 군사 응용에 따라 사용자들은 가상 전장 환경의 표현에 대해 서로 다른 요구 사항을 가지고 있다. 예를 들어 비행 시뮬레이션 훈련에서 학생들은 공중 이미지를 표면 텍스처로 사용하여 장면을 실제 지형 환경에 시각적으로 더 가깝게 만들 수 있기를 원합니다. 작전 지휘 훈련의 경우 학생들은 장면의 지도에서 기밀 정보를 표현 (기호 표현) 하여 분석 결정을 내리는 것을 선호하며, 이를 위해서는 시스템에서 사용자에게 다양한 표현 수단을 제공해야 한다. 또한 전술적 학습을 위해 사용자가 전형적인 전장 환경을 구축해야 하는 경우도 있으며, 이를 위해서는 사용자에게 자신의 생각을 실현할 수 있는 도구를 제공해야 합니다.
4. 적용 예
이후 1995 이후 해방군정보공학대학 측량학원 전장 환경 시뮬레이션공학연구소는 가상 전장 환경을 주제로 많은 연구 작업을 진행해' 지형 환경 시뮬레이션 시스템' 을 대표하는 성과를 거두었다. 이 시스템은 군사지도 데이터베이스의 지원을 받아 가상 현실 기술을 이용하여 전장 환경 시뮬레이션을 실현하는 실용적인 시스템이다. 주로 작전 지역을 시뮬레이션하는 지형 환경은 작전 시뮬레이션의 모든 수준 (전술, 전투, 전략) 과 단계 (계획 개발, 대항 시뮬레이션, 결과 평가) 에 2D 전자지도, 3D 경관 및 다양한 지형에 대한 지리 정보를 제공합니다.
이 시스템은 가상 현실의 기본 특징 ("접근성" 및 "상호 작용") 을 초보적으로 갖추고 있으며 개발 과정에서 다음과 같은 주요 기술적 문제를 해결했습니다.
1. 마이크로컴퓨터 환경에서 지형 환경의 빠른 3D 모델링, 모델 단순화 및 실시간 상호 작용 문제를 해결했습니다.
2. LCD 스테레오 안경과의 인터페이스 하드웨어를 개발하여 마이크로컴퓨터와 워크스테이션 환경에서 저렴한 스테레오 안경으로' 입문감' 을 지닌 입체효과를 실현하도록 했습니다.
3. 지형 모델과 다른 상업용 3D 소프트웨어 간의 인터페이스 문제 및 3D 지형 환경에서 기술 전술 무기의 배치 문제를 해결합니다 (그림 5).
현재, 이 시스템은 이미 전군과 국민 경제 건설에서 광범위하게 응용되었다. 예를 들어, 이 시스템은 이미 삼협 이민국을 위해 삼협 저수지 지역의 홍수 과정을 시뮬레이션하는 데 사용되었습니다 (그림 6).
5. 결론
전장 환경 시뮬레이션은 디지털 전장 건설의 요구에 부응하기 위해 만들어진 첨단 기술로 응용 분야가 매우 광범위하다. 이 글은 전투 시뮬레이션의 응용 분야에서만 전장 환경 인식 시뮬레이션에서 가상 현실 기술의 응용에 대해 논의한다. 사실 이 기술은 군사적으로도 작전 지휘, 무기 테스트, 외교 협상, 재난 예측 등 여러 방면에 적용되었다. 가상 현실 기술의 성숙과 실용화로, 우리는 가까운 장래에 군대의 전투력을 높이는 중요한 기술 수단이 될 것이라고 믿습니다.