Wie eine geringere Latenz einen effektiveren Flugsimulator schafft

  • BenQ
  • 2022-02-17

Die Entwicklung moderner Flugsimulatoren hat in den letzten Jahrzehnten maßgeblich zur Sicherheit der Fluggesellschaften beigetragen. Durch die Simulation der Betriebsumgebung eines Cockpits können die Piloten trainieren und üben, wie sie auf jede Art von Notfallsituation richtig reagieren. Bei einem High-End-Full-Flight-Simulator (FFS) wird die Effektivität des Trainings zusätzlich gesteigert, indem ein echtes Cockpit auf einer Stewart-Plattform mit hydraulischen Hebern montiert wird, die im Zusammenspiel die Bewegungen und Drehungen - basierend auf den Befehlen des Computersystems des Simulators - erzeugen, die das Gefühl des Fluges in der Luft simulieren. All dies wird durch ein äußerst realistisches Weitwinkel-Videosystem oder einen Projektor ergänzt, der die Bilder außerhalb der Cockpitfenster wiedergibt.



 

 

flightsimulator

Warum gibt es eine Latenz in der Grafik eines Flugsimulators?

Das Ökosystem eines FFS besteht aus den folgenden vier Elementen: einem (1) Betriebssystem, einer (2) zentralen Verarbeitungseinheit, einem (3) Bewegungssystem und einem (4) Videosystem. Während des Betriebs werden die Signale, die sich aus den Aktionen des Piloten mit der Steuersäule und den Ruderpedalen ergeben, zur Verarbeitung an die zentrale Verarbeitungseinheit gesendet. Im Durchschnitt vergehen zwischen dem Zeitpunkt, an dem der Pilot seine Befehle erhält, und der Reaktion seines Körpers zwischen 300 und 500 Millisekunden. Diese Zeitspanne ist, unabhängig davon, ob sie in einem echten Flugzeug oder in einem Simulator auftritt, ein natürliches Phänomen, das auf die Reaktionszeit des Piloten zurückzuführen ist und nicht auf die Mechanik oder das Design der Ausrüstung. Aber die Quelle jeder zusätzlichen Verzögerung, die über diese Zeitspanne hinausgeht, kann nur auf die Latenzzeit zwischen den Aktionen des Simulators und der daraus resultierenden visuellen Antwort seines Videosystems zurückgeführt werden.

latenzprozess

Die Latenz, die bei jedem Prozess auftritt, wenn ein Pilot in einem Simulatorsystem fliegt

Niedrige Latenzzeit in visuellen Systemen

Frühere Flugsimulatoren verwendeten visuelle Systeme mit kleinen topografischen Modellen, durch die eine Kamera "flog" - basierend auf den Steuerungen des Piloten - um die Bilder oder Fotos zu erstellen, die dann auf dem Bildschirm vor dem Piloten angezeigt wurden (wie im Bild oben). Es liegt auf der Hand, dass diese Art von Simulator das Ausmaß der Simulation, unter der ein Pilot trainieren konnte, stark einschränkte, ganz zu schweigen davon, dass er nicht in der Lage war, auch nur im Geringsten die oben erwähnten Probleme der Latenz/Verzögerung zu lösen.

Ein entscheidender Aspekt eines erfolgreichen Flugsimulators ist seine Fähigkeit, dem Piloten eine unmittelbare visuelle Rückmeldung auf seine Befehle zu geben, um ihn vollständig in die simulierte Umgebung einzubeziehen. Auf diese Weise kann das Training effektiver gestaltet werden. Daher ist ein Videosystem mit geringer Latenzzeit für Flugsimulatoren unverzichtbar, mehr noch als bei anderen Simulatortypen.

Um dieses Konzept in Zahlen auszudrücken: Das visuelle System des menschlichen Körpers benötigt weniger als 50 Millisekunden, um ein visuelles Signal an das Gehirn zu übermitteln, d. h. je kürzer die Verzögerung ist, mit der ein Videosystem ein Videosignal in ein Bild umwandelt, desto besser. Bei einem 60Hz-Video (z. B. 60 Bilder pro Sekunde) bedeutet eine Verzögerung von nur 4 Bildern eine Verzögerung von 66,67 Millisekunden, wenn man sie in tatsächliche Zeit umrechnet. Diese Art von Verzögerung verhindert, dass die visuellen Darstellungen des Simulators mit den Aktionen des Piloten übereinstimmen, was wiederum die Fähigkeit des Piloten beeinträchtigt, die besten Entscheidungen zu treffen. Aus diesem Grund benötigen die meisten modernen Flugsimulatoren ein Videosystem mit einer Latenzzeit von etwa 20 bis 50 Millisekunden.

BenQ Technologie mit niedriger Latenzzeit

Die BenQ-Projektoren für Simulatoren sind mit TI DLP-Chips ausgestattet, die über eine Frame Rate Conversion (FRC)-Technologie und einen Formatter (FMT)-Speicherpuffer verfügen, der ein stabiles Signal gewährleistet. Um den Anforderungen an eine niedrige Latenzzeit in einer Vielzahl von Anwendungen gerecht zu werden, verfügen die Projektoren außerdem über einen Low-Latency-Videomodus, der eine Latenz von nur einem Bild pro Sekunde erreicht. Am Beispiel des BenQ LU960ST für die Übertragung eines Videos im Format 1080P 60Hz bedeutet dies eine Verzögerung von nur 16,67 Millisekunden (1 Sek. / 60 Bilder = 16,67ms) für ein Videosystem, das den LU960ST verwendet, was 10 Millisekunden schneller ist als bei Projektoren anderer Hersteller für den Simulatorenmarkt. Dadurch hat der Pilot viel mehr Zeit, um auf seine Umgebung zu reagieren.

Fazit

BenQ hat sich in den letzten Jahren verpflichtet, die schnellsten Projektoren für den Simulatoren- und Spielemarkt auf den Markt zu bringen. Für Simulatoren bedeutet dies eine extrem niedrige Latenz, um ein höheres Maß an Realismus zu gewährleisten, das jede Sitzung durchdringt, und ein größeres Gefühl der Kontrolle für den Piloten zu schaffen.