Die wichtige Rolle der Tiefenschärfe bei der Entwicklung eines erfolgreichen Flugsimulators

Bei der Entwicklung eines erfolgreichen Flugsimulators besteht das Ziel darin, dem Piloten ein Bild zu vermitteln, das dem einer realen Situation entspricht, einschließlich der Fähigkeit, genaue Perspektiven und Sichtlinien nachzubilden, um ihn vollständig in das Szenario eintauchen zu lassen, das er probt. Um dies zu erreichen, haben die jüngsten Simulatoren nicht nur Komponenten wie gekrümmte Bildschirme eingebaut, sondern auch versucht, die Grenzen der Bildschirmkrümmung zu erweitern.

Für die Designer bedeutet dies, dass sie bei der Auswahl der Projektoren für solche Simulatoren (z. B. Projektoren, die die Projektion auf gekrümmte Bildschirme unterstützen) über die Spezifikationen hinaus denken müssen, mit denen die meisten beim Kauf eines Projektors vertraut sind, wie z. B. Helligkeit, Farbleistung, Auflösung und so weiter. Die Konstrukteure müssen auch Aspekte berücksichtigen, die mit dem Platz zusammenhängen, den der Simulator einnehmen wird, einschließlich der Raumgröße, der Gesamtzahl der Bildschirme, des Aufstellungsortes und der Position (Höhe, Winkel usw.), da diese Faktoren die Effektivität des Edge-Blending-Prozesses beeinflussen. Inmitten all dieser Faktoren spielt eine Projektorspezifikation eine überragende Rolle für den Erfolg des gesamten Vorhabens, da sie von Anfang an darüber entscheidet, ob die auf einen Kuppelbildschirm projizierten Bilder klar genug sind, um den Piloten während seiner Ausbildung voll zu erfassen: Die Tiefenschärfe (DOF).

Die Tiefenschärfe bezieht sich auf den Abstand zwischen dem nächstgelegenen Punkt vor und dem am weitesten entfernten Punkt hinter der Fokusebene des Projektors, in dem noch ein Bild erzeugt werden kann, das als scharf angesehen wird. Um diese Definition umzudrehen, bedeutet dies, dass alle Bilder, die von einem Projektor innerhalb der Tiefenschärfe erzeugt werden, vom Betrachter klar gesehen werden können, während alle Bilder außerhalb der Schärfentiefe unscharf erscheinen.

Wie in der Abbildung unten zu sehen ist, weist ein Flugsimulator mit einem Kuppelschirm sowohl entlang des HFOV (Horizontal Field of View) als auch des VFOV (Vertical Field of View) eine Krümmung auf, die eine Konkavität erzeugt, mit der der Projektor und sein Bild zurechtkommen müssen, da der Fokuspunkt für jeden Punkt entlang des Schirms anders liegt. Je weiter man sich also von den äußeren Rändern des projizierten Bildes nach innen bewegt, desto weiter entfernt sich die Leinwand vom Objektiv, wodurch die „Tiefe“ entsteht, die der DOF eines Projektors berücksichtigen muss. Dies gilt insbesondere für Bildschirme mit einer stärkeren Krümmung.

Dieser Gedanke lässt sich anhand der folgenden Demonstration leichter nachvollziehen, bei der ein Raum mit einer Leinwand mit einem HFOV von 220 Grad und einem VFOV von 40 Grad sowie drei Short-Throw-Projektoren LU951ST aus der Installation-Serie von BenQ dem Edge-Blending-Prozess unterzogen wird. In dieser Art von Situation wird die Berechnung des idealsten DOF zu einem entscheidenden Schritt im Designprozess.

In dieser Konfiguration projiziert der mittlere Projektor ein Raster, in dessen Mitte eine Laserwasserwaage positioniert ist. Sobald die Höhe der Wasserwaage so eingestellt ist, dass sie mit der Mitte der Bildschirmkrümmung übereinstimmt, wird die Wasserwaage nach hinten bewegt, bis ihre horizontale Linie den Abstand zwischen dem linken und rechten Rand des Gitters abdeckt. Dann schaltet der Projektor, wie im Bild unten zu sehen, auf ein Wortmuster um, um zu prüfen, ob das Bild in allen Bereichen, auch in den Ecken, scharf ist. Wenn Sie nun einen Laserentfernungsmesser auf die Laserwasserwaage legen, können Sie die Tiefenschärfe berechnen, die, wie im letzten Bild zu sehen, im Wesentlichen 0,8 m beträgt. Wenn Sie also ein vollständig fokussiertes Bild auf eine Leinwand mit einem HFOV von 220 Grad projizieren möchten, sollte Ihr Projektor eine Tiefenschärfe von mindestens 0,8 m haben.