Методы трехмерной индикации

В технике отображения информации пространственные признаки ситуации крайне невыразительны. Операторам на основании этих признаков или каких-либо априорных сведений приходится самим дополнять двухмерное отображение ситуации собственными представлениями о пространстве, в котором находятся или перемещаются управляемые объекты.

Естественно, что эти представления характеризуются большей или чаще меньшей полнотой с точки зрения их адекватности задачам управления.

Все чаще появляются сообщения о ведущихся поисках в области создания трехмерных индикаторов.

На создание таких индикаторов направлено сейчас множество разработок: от наиболее простых вариантов, например механическое устройство для рисования в трех измерениях, где для двух измерений используются два пера с разными чернилами, а для третьего — глубины — изменение расстояния между перьями, до наиболее сложных, например голографических методов отображения информации.

Трехмерные индикаторы делятся на три основные группы:

• объемные;
• «иллюзорные»;
• изобразительные, хотя действительно трехмерны только объемные индикаторы, где воспроизводятся ширина, высота и глубина.

Изобразительные индикаторы — самые простые из этих групп: это обычные двумерные индикаторы, в которых для обозначения третьего измерения применяются символы.

В иллюзорных индикаторах используются только два измерения, а впечатление объемности создается благодаря стереоскопическому эффекту. Такие индикаторы бывают панорамными и с двойными изображениями.

Перспективным методом трехмерной индикации с использованием двойных изображений является ксография, дающая возможность осуществлять фотографирование и печатание предметов с воспроизведением глубины. Процесс ксографии заключается в использовании специальной камеры и сетки, помещенной перед пленкой и делящей изображение на ряд вертикальных полос.

После обычного проявления и печатания пленка покрывается рядом специальных пластмассовых полосок, позволяющих наблюдателю видеть каждым глазом различное изображение, что и создает эффект объемности.

В объемных индикаторах для трехмерного воспроизведения применяют специальные индикаторные устройства:

• электронно-лучевые трубки с вибрирующим экраном, дающим возможность воспроизводить изображение глубины;
• системы, создающие ионизацию таза, локальное возбуждение которого происходит в нужных точках трехмерной координационной матрицы;
• объемные гистограммы.

Каждый из описываемых методов обладает рядом недостатков: электромеханические проблемы, связанные с креплением экрана, сложности, связанные с обеспечением памяти и коммутации, с возможностью быстрой смены информации,— все это создает определенные трудности использования их в системах предъявления информации.

Одним из современных перспективных методов трехмерной индикации является метод голографии — процесс фотографической записи интерференционной картины, дающий объемное изображение объекта в результате расщепления лазерного луча на две части, одна из которых освещает непосредственно пленку [опорный луч], а другая — объект, световые волны от которого отражаются на пленку, складываясь со световой волной опорного луча.

При освещении лучами лазера проявленной фотопластинки восстанавливается изображение первоначальной картины во всей ее глубине. Впечатление трехмерности настолько правдоподобно, что наблюдателю хочется потрогать отображенный объект руками. Голограмма одинаково четко изображает как далекие, так и близкие предметы.

Замечательное свойство голограмм состоит в том, что при их освещении создается впечатление реальности видимого изображения, более того, изменяя свое положение, наблюдатель может заглянуть за лежащие на переднем плане предметы точно так же, как при восприятии реальной картины. Использование голографии наиболее эффективно при отображении информации об отдельных объектах или небольших группах, когда необходима высокая степень точности воспроизведения.

По сравнению с проектированием все более совершенных средств индикации проектирование и конструирование органов управления к трехмерным системам индикации значительно отстают. Отсутствуют достаточно квалифицированная инженернопсихологическая и эргономическая оценка и экспертиза вновь создаваемых органов управления.

В результате создается несоответствие между новейшими средствами индикации, такими, как трехмерные индикаторы, и органами управления.

При работе с электронно-лучевыми индикаторами для решения задач обнаружения, опознания, слежения обычно используются три типа устройств:

• световое перо;
• ручка управления;
• шариковый регулятор.

Световое перо — это фотоэлектрический датчик, который служит для считывания информации непосредственно с индикатора.

Основное достоинство такого устройства — быстрота реакции. Оператор должен лишь направить его в нужную точку на индикаторе и нажать кнопку включения, а вычислительная машина, получая; информацию от светового пера, автоматически определяет координаты цели.

Световое перо применяется для приближенного быстрого указания положения цели, когда точность не является критичным параметром.

Ручка управления представляет собой рычаг, который может перемещаться в двух координатах по X и Y. Она снабжена датчиками, работающими в двух режимах:

• вращения (след на экране перемещается в указанном направлении с постоянной скоростью),
• пропорционального перемещения (след перемещается на расстояние, пропорциональное величине перемещения ручки управления).

Перемещение ручки индицируется на экране движением специального символа (эхо-сигнала), показывающего оператору, какому участку экрана соответствует положение органа управления. Ручка управления может перемещаться с высокой скоростью на сравнительно большое расстояние.

Шариковый регулятор представляет собой устройство, которое может поворачиваться в любом направлении для перемещения на экране эхо-сигнала. Работа с шариковым регулятором производится значительно медленнее, чем со световым пером и ручкой управления, но результаты точнее.