El papel vital que juega la profundidad de campo en la creación de un simulador de vuelo con éxito

  • BenQ
  • 2021-12-05
The Vital Role Depth of Field Plays in Creating a Successful Flight Simulator

 

Al construir un simulador de vuelo exitoso, el objetivo final es proporcionar al piloto imágenes que reflejen lo que encontraría en una situación real, incluyendo la capacidad de recrear perspectivas y líneas de visión precisas, todo con el fin de sumergirlo completamente en el escenario que está practicando. Para lograr esto, los simuladores recientes no solo han implementado componentes como pantallas curvas, sino que también han buscado llevar al límite la curvatura de la pantalla.

 

Esto implica que los diseñadores, al considerar los proyectores a utilizar en tales simuladores (por ejemplo, proyectores que soportan proyección en pantallas curvas), deberán pensar más allá de las especificaciones con las que la mayoría está familiarizada al comprar un proyector, como el brillo, el rendimiento del color, la resolución, etc. Los diseñadores también deberán tener en cuenta aspectos relacionados con el espacio que ocupará el simulador, incluyendo el tamaño de la sala, el número total de pantallas, la ubicación e instalación (altura, ángulo, etc.), ya que estos factores influyen en la efectividad del proceso de mezcla de bordes. En medio de todos estos factores, hay una especificación del proyector que juega un papel desproporcionado en el nivel de éxito de todo el esfuerzo, ya que es el factor que determina desde el principio si las imágenes proyectadas en una pantalla en cúpula son lo suficientemente claras para involucrar completamente al piloto durante su entrenamiento: la profundidad de campo (DOF).

¿Qué es la profundidad de campo? ¿Cuál es el valor de profundidad de campo ideal para un proyector de simulador de vuelo?

La profundidad de campo se refiere a la distancia entre el punto más cercano delante y el punto más lejano detrás del plano focal del proyector donde aún puede producir una imagen que se considera enfocada. En otras palabras, todas las imágenes producidas por un proyector dentro de su profundidad de campo pueden ser vistas claramente por el espectador, mientras que todas las imágenes fuera de ella aparecerán borrosas.

Como se observa en la imagen a continuación, cuando un simulador de vuelo utiliza una pantalla en cúpula, la pantalla presenta curvatura tanto en el HFOV (Campo de Visión Horizontal) como en el VFOV (Campo de Visión Vertical), lo que produce una concavidad con la que el proyector y su imagen deben lidiar, ya que el punto de enfoque será diferente en cada punto de la pantalla. A medida que uno se desplaza desde los bordes exteriores de la imagen proyectada hacia el centro, la pantalla se aleja más del lente, produciendo la “profundidad” que la DOF del proyector debe incorporar. Esto es especialmente cierto para pantallas con un nivel de curvatura más alto.

The HFOV and VFOV produce a concavity where the focus point for each point along the screen is different

The HFOV and VFOV produce a concavity where the focus point for each point along the screen is different

 

 

 

Esta idea se puede comprender más fácilmente utilizando la siguiente demostración, donde una sala con una pantalla de 220 grados de HFOV y 40 grados de VFOV y tres proyectores de tiro corto LU951ST de la serie de instalación de BenQ están llevando a cabo el proceso de mezcla de bordes. En este tipo de situación, calcular la DOF más ideal se convierte en un paso crucial en el proceso de diseño.

 

En esta configuración, el proyector central proyecta una cuadrícula con un nivel láser de burbuja posicionado en el centro. Una vez que la altura del nivel de burbuja se ajusta para que esté alineada con el centro de la curvatura de la pantalla, el nivel de burbuja se mueve hacia atrás hasta que su línea horizontal cubra la distancia entre los bordes izquierdo y derecho de la cuadrícula. Luego, como se observa en la imagen a continuación, el proyector cambia a un patrón de palabras para verificar si la imagen está enfocada en todas las áreas, incluidas las esquinas. En este punto, colocar un telémetro láser sobre el nivel de burbuja permite calcular la profundidad de campo, que, como se ve en la imagen final, es esencialmente de 0,8 m. Por lo tanto, en efecto, si deseas proyectar una imagen completamente enfocada en una pantalla con un HFOV de 220 grados, tu proyector debe tener un valor de profundidad de campo de al menos 0,8 m.

A word pattern is used to check if the image is focused in all areas for depth of field calculation purposes

A word pattern is used to check if the image is focused in all areas for depth of field calculation purposes

¿Qué otras características deberías buscar para optimizar la imagen?

Fuera de la discusión anterior, muchos diseñadores se encontrarán con problemas, como obstrucciones o limitaciones espaciales, relacionadas con el entorno del simulador, que les impedirán instalar sus proyectores en la ubicación más ideal para la proyección. Ya sea lidiando con la altura del techo, tuberías, vigas, pilares u otros elementos estructurales, los ajustes realizados en la posición de los proyectores para resolver estos problemas tienden a crear imágenes de tamaño excesivo o insuficiente, y/o superposiciones en las áreas de mezcla de bordes de las imágenes proyectadas, lo que hace que la integración de múltiples imágenes en un conjunto simétrico sea mucho más difícil. En casos como este, tener un proyector con características de relación de zoom y desplazamiento de lente ayudará a resolver fácilmente estos problemas relacionados con la configuración.

Zoom adjusts the size of the image

Zoom adjusts the size of the image

Lens shift adjusts the position of the image

Lens shift adjusts the position of the image

Ejemplos para entender por qué la relación de zoom y el desplazamiento de lente son importantes

Cómo la relación de zoom asegura un ajuste perfecto para la imagen

Usando el proyector LU951ST Short-Throw Pro-AV de BenQ en una situación hipotética, si la altura de instalación es de 240 cm y la imagen proyectada (diagonal) necesita ser de 110 pulgadas, puedes calcular a través del Calculador de Proyectores de BenQ que, con una relación de zoom de 0.81 a 0.89, el proyector puede ser instalado a una distancia de 191.9 a 210.9 cm de la pantalla de proyección y aún mantener una imagen de 110 pulgadas.

 

Esto significa que, con un tamaño de imagen proyectada fijo y una relación de zoom variable, tendrás un límite cercano y uno lejano entre los cuales se puede instalar el proyector y aún mantener el tamaño de imagen dado, es decir, una zona de margen, con la consecuencia adicional de que, cuanto mayor sea la relación de zoom, mayor será la zona de margen con la que podrás trabajar.

Use the installation height and target projected image size to calculate the installation distance via BenQ Projector Calculator

Use the installation height and target projected image size to calculate the installation distance via BenQ Projector Calculator

Cómo el desplazamiento de lente te da flexibilidad con la posición de la imagen

Manteniendo las mismas condiciones descritas anteriormente, cuando se instala a la distancia calculada por el Calculador de Proyectores de BenQ, el LU951ST, con su rango de desplazamiento de lente vertical de ±60% y horizontal de ±23%, permite un ajuste máximo de altura vertical de ±88.8 cm y una distancia horizontal máxima de ±54.5 cm para mover la imagen, lo que te ofrece mayor flexibilidad en términos de instalación.

Conclusión

Los siguientes son modelos de la serie de proyectores de instalación de BenQ (junto con sus especificaciones) que cuentan con buenos valores de profundidad de campo, los cuales recomendamos para simuladores de vuelo.

Modelo

Dimensiones (W*H*D)

Resolución

Brillo Zoom Ratio Relación de proyección Desplazamiento de lente

Modelo

LU960

Dimensiones (W*H*D)

479.6 x182.8 x 402 mm

Resolución

1920x1200

Brillo
5500 lumens
Zoom Ratio
1.5X
Relación de proyección
1.127~1.697
Desplazamiento de lente
Vertical : ±62%
Horizontal : ±24%

Modelo

LU960ST

Dimensiones (W*H*D)

480 x402 x176.3 mm

Resolución

1920x1200

Brillo
5500 lumens
Zoom Ratio
1.1X
Relación de proyección
0.77~0.84
Desplazamiento de lente
Vertical : ±62%
Horizontal : ±24%

Modelo

LU951ST

Dimensiones (W*H*D)

490 x159 x380 mm

Resolución

1920x1200

Brillo
5000 lumens
Zoom Ratio
1.1X
Relación de proyección
0.81~0.89
Desplazamiento de lente
Vertical : ±60%
Horizontal : ±23%

Modelo

LU935ST

Dimensiones (W*H*D)

416 x166 x 351 mm

Resolución

1920x1200

Brillo
5500 lumens
Zoom Ratio
1.1X
Relación de proyección
0.81~0.89
Desplazamiento de lente
Vertical : ±60%
Horizontal : ±23%

Modelo

LK953ST

Dimensiones (W*H*D)

490 x159 x380 mm

Resolución

3840x2160
Brillo
5000 lumens
Zoom Ratio
1.1X
Relación de proyección
0.81~0.89
Desplazamiento de lente
Vertical : ±60%
Horizontal : ±23%

Modelo

LK936ST

Dimensiones (W*H*D)

416 x166 x 351 mm

Resolución

3840x2160
Brillo
5100 lumens
Zoom Ratio
1.1X
Relación de proyección
0.81~0.89
Desplazamiento de lente
Vertical : ±60%
Horizontal : ±23%