NASA использует технологии NVIDIA для создания более реалистичных пилотажных тренажеров


Почти все из нас знакомы с понятием «зрение – единица». В Штатах для обозначения 100%-ной остроты зрения существует понятие «20/20». Этот термин обозначает, что человек различает буквы высотой немного меньше, чем 1,25 см, с расстояния 20 футов (6 метров). В блоге NVIDIA John Archdeacon, ведущий разработчиков IG (Image Generator) в NASA Ames Research, рассказывает о том, как понятие «зрение - 20/20» связано с разработкой пилотажных тренажеров и как GPU помогают повысить остроту зрения тренажёров.

«Большинство пилотажных тренажеров обеспечивают зрение 2-го уровня (20/40 - ~ 85%), а это значит, что самые важные детали виртуального пространства зачастую выглядят смазанными, и пилотам их нелегко идентифицировать. При этом у большинства молодых летчиков очень хорошее зрение – на уровне 20/13 (то есть выше «единицы»). Такая острота позволяет им видеть гораздо больше деталей, чем способны обеспечить большинство существующих систем визуализации.

Весь этот год команда NASA Ames работала над проектом создания визуальной системы с «разрешением человеческого глаза» для пилотажного тренажера, который мы делаем вместе с исследовательской лабораторией Военно-Воздушных Сил США (USAF). Благодаря этим разработкам, специалисты USAF впервые имеют возможность изучать различные элементы пространства на пилотажном тренажере, обладающем возможностью вывода изображения с остротой зрения 20/10.

Для того чтобы создать такой тренажер, мы использовали девять проекторов, обеспечивающих разрешение 4K (4096×2160). В совокупности они обеспечивают разрешение в 36 раз больше, чем у стандартного телевизора высокой четкости. Изображения проецируются на купол, не накладываясь друг на друга, создавая для пилота единую, непрерывную картину смоделированного внешнего мира. На сегодняшний день система оперирует девятью проекторами – и это не предел. В следующем году мы планируем увеличить количество проекторов до 15, что еще больше повысит разрешение выводимого изображения.

Вместо 36 компьютеров – 5!

Генератор изображения (IG) – это система, состоящая из компьютеров, графических подсистем, баз визуальных данных, программ управления и рендеринга, которая моделирует синтетический мир в реальном времени. Обычно для такой системы применяют большей парк компьютеров. Если бы для созданного тренажера USAF мы использовали ресурсы классических систем (только на базе CPU), то для получения производительности в 60 кадров в секунду нам потребовалось бы 36 компьютеров, каждый из которых отвечал бы за небольшой кусок выводимого изображения. Такие кластеры громоздки и сложны в управлении.

Применение технологии масштабируемых решений для визуализации NVIDIA Quadro SVS позволило сократить количество компьютеров до пяти. В каждой из таких систем установлено несколько профессиональных видеокарт Quadro и карт синхронизации Quadro Sync для вывода изображения на один или два проектора 4K. Для того чтобы максимально сократить задержки, стоимость и сложность системы, связка между проекторами была организована на программном уровне с помощью технологий NVIDIA.

Еще одна проблема, возникшая при увеличении разрешения проектора до возможностей человеческого глаза, связана с качеством моделей, которые создают для пилота картинку внешнего мира. Базу визуальных данных необходимо было наполнить моделями соответствующего разрешения. Для этого проекта мы использовали спутниковые изображения ультравысокого разрешения 4K х 2K, которое более чем в восемь раз превышает разрешение текстур, используемых в традиционных пилотажных тренажерах, поэтому база данных соответствует разрешению экрана везде, где это возможно.

Больше пикселей, чем людей на Земле

Системе визуализации созданного тренажера приходится отрисовывать новую сцену каждую 60-ю долю секунды. Поэтому для хранения используемой базы данных как нельзя кстати пришелся большой объем видеопамяти профессиональных видеокарт Quadro. Благодаря этой возможности, генератору изображения не приходится постоянно передавать данные в системную память и обратно, что зачастую вызывает снижение производительности системы.

Мощные вычислительные ресурсы созданного тренажера позволяют ему каждые 2 секунды отрисовывать больше пикселей, чем проживает сегодня людей на нашей планете».


Подробнее о профессиональных видеокартах Quadro читайте здесь.

Оценитe материал
рейтинг: 5.0 из 5
голосов: 7

Возможно вас заинтересует

Сейчас обсуждают