Brevet FR2397028A1 — publié le 19790202

La présente invention concerne les ensembles d'entratnement å la conduite des navires ou des véhicules amphibies et,plus particulièrement, la généra- tion de l'image simulant la vue embrassée depuis le poste de commande de ces navires ou de ces véhicules. L'invention concerne également la technique des incrustations d'images, connue entêlévision, suivant laquelle une image peut être incrustée, c'est à-dire rapportée dans une autre, par une commutation appropriée des deux signaux S vidéofréquence transmettant ces images. Un procédé connu de génération d'image, simulant la vue offerte au conducteur d'un véhicule terrestre, fait appel à un dispositif de prise de vue qui se déplace en regard d'une maquette de terrain suivant un mouvement semblable à celui du véhicule simulé. La figure 1 reprdsente une vue générale de ce dispositif de prise de vue connu. te dispositif comprend une maquette de terrain 1, au-dessus de laquelle se déplace un pont roulant 2 qui supporte : une caméra de télévision 3, un ensemble optique 4, et un ensemble de détection 5. ta figure 2 représente l'ensemble dé détection 5 du dispositif de prise de vue. Cet ensemble de détection comprend un patin articulé 9, constamment au contact de la maquette, dont la position et l'attitude sur celle-ci correspondent å celles du véhicule simulé sur le terrain; un miroir 10 qui renvoie vers la caméra 3 les rayons lumineux 7, situés a l'intErieur d'un champ optique identique A celui du conducteur; des capteurs 8, qui transmettent le profil du terrain èt un calculateur qui ajuste en conséquence la hauteur du miroir au-dessus de la maquette et son orientation au fur et à mesure de la progression du véhicule simulé et de celle du patin sur la maquette.L'image fournie par la caméra est transmise sous la forme d'un signal a' vidéofréquence à des moniteurs de télévision placés devant l'élève-eonducteur et devant l'instructeur. ta simulation d'un environnement terrestre,. formé principaleoent de constructions, de routes ou de végétation, peut eAtre ainsi obtenue avec réalisme au moyen d'une maquette de terrain et avec un tel dispositif de prise de vue. lorsqu'il s'agit de systèmes d'entratnement a' la conduite de véhicules amphibies, il est indispensable que l'aspect des étendues d'eau 6 (fig. 1), telles que lacs ou rivières, 8 proximité ou dans lesquelles ces véhicules doivent nécessairement évoluer, se différencie nettement de celui an reste du paysage. ta surface de l'eau présente en effet, sous l'action du vent ou des courants, des inégalités (vagues, clapot, remous) en mouvement continuel. La simulation des étendues d'eau, à moins quelles ne soient vues à grande distance, ne peut être obtenue facilement sur maquette par des procédés classiques de coloriage et de miniaturisation. L'objet de la présente invention est donc un système de génération image, pour système d'entratnement à la conduite de navire ou de véhicule amphibie, capable de simuler une vue d'étendue d'eau dans un paysage. Le système de prise de vue décrit précédemment convient particulièrement aux ensembles dtentraSnement à la conduite des véhicules amphibies. Pour des applications à des ensembles d'entratnement à la conduite des navires, le patin de détection de profil doit être cependant supprimé ; un simple miroir de renvoi peut être suffisant Pour des ensembles d'entratnement à vue panoramique, un système à balayage par miroir tournant peut entre envisagé. tes caractéristique du système de génération d'image selon l'invention apparattront dans la description d'un exemple de réalisation, qui fait suite. Cette description est illustrée au moyen des figures 3, 4 et 5. - Les figures 1 et 2 représentent l'art connu dans le domaine des simulateurs. - La figure 3 représente le schéma de principe du simulateur selon l'invention. - La figure 4 représente le schéma d 'un modulateur de signal pour le simulateur selon l'invention. - ta figure 5 représente les signaux relatifs au fonctionnement du modulateur de signal. ta simulateur comprend différents ensembles fonctionnels (figure 3), à savoir : un générateur d 'image de paysage El, un générateur d'image de surface d'eau E2, un dispositif d'incrustation d'images E3 et un système de visualisation E4. ta générateur d'image de paysage El comprend principalement une maquette de paysage MA et une caméra de télévision CA1, du type couleur. tas étendues d'eau ont été représentées sur la maquette par des zones Z revêtues d'une teinte caractéristique, distincte des teintes du paysage, telle qu'une teinte rouge orangée, par exemple. ta caméra CA1 fait partie d 'un dispositif de prise de vue du type déjà décrit. Elle fournit un signal SI (premier signal à vidéofréquence) qui correspond à une image de paysage.Cette image évolutive représente la partie de la maquette MA qui est déterminée à chaque instant par le champ global de vision qu'aurait le conducteur du véhicule en déplacement dans le paysage réel. tas trois composantes rouge, verte et bleu du signal S1 sont transmises sur trois voies au dispositif dtinscrustation E3. Dans l'ensemble de réalisation décrit, la caméra CA1, d'un type classique, possède un générateur de synchronisation incorporé. Ce générateur incorporé fournit un ensemble de signaux de service classiques comprenant, d'une part, des signaux (non représentés}, capables de déclencher dans la caméra proprement dite les balayages de lignes et de trames de limage I1 et, d'autre part, des signaux capables de synchroniser des équipements extrieurs. Dans un exemple de réalisation plus général du système selon l'invention, 1 'ensemble des signaux de service pourraient autre fournis par un générateur de synchronisation extérieur à la caméra et au générateur d 'image de paysage. Des générateurs de synchronisation standard peuven en effet, fournir des signaux de service classiques, désignés respectivement par : suppression de lignes, suppression de trames, suppressions mélangées, synchronisation de lignes, synchronisation de trames, et synchronisations mélangées, tas signaux convenant aux types d'équipements utilisés seraient appliqués aux ensembles El, E2 et E4 de façon à en assurer la synchronisation suivant un procédé classique ; des circuits d'adaptation étant éventuellement prévus dans ces ensembles en fonction de l'amplitude, de la polarité et du rapport cyclique de ces signaux. Dans l'exemple de réalisation décrit, le générateur de synchronisation incorporé à la caméra CA1 fournit : un signal de suppression de lignes SL et un signal de suppression de trames ST,tous deux appliqués au généra- teur de surface d'eau E2 ainsi qu'un signal de synchronisations mélangées SLT,appliqué au système de visualisation E4. Le générateur d'image de surface d'eau E2 est formé par un système de mémorisation ME et par un modulateur de signal MP. Le système de mémorisation ME stocke les données optiques, luninanceet chrominance, de l'ensemble des points d'une image inanimée de surface d'eau en mouvement. Elle restitue ces données sous forme d'un signal à vidéofréquence, au moyen dtun système de lecture qui fonctionne d'une manière non destructive, suivant un balayage de trames et un balayage de lignes comparables aux balayages de télévision t ce dernier balayage étant cependant commandé d'une manière propre à l'invention. Te modulateur de signal MP est un ensemble de circuits électroniques qui apporte aux impulsions d'un signal de service une modulation de position à basse fréquence.Il fournit un signal modulé qui déclenche le balayage de lignes du système de mémorisation. Les signaux de service appliqués au générateur d'image de surface d'eau E2 sont des signaux classiques. Un signal de service relatif au balayage de lignes est appliqué au modulateur dé signal MP, tandis qu'un signal de service relatif au balayage de trames déclenche le balayage de trames du système de mémorisation ME. Ce dernier signal peut btre appliqué au modulateur de signal lorsque la modulation du signal SLM doit être aussi fonction, entre autres, de la fréquence de balayage de trames. I1 va de soi que si les informations de lignes et les informations de trames sont fournies à 1 'ensemble E2 au moyen dgun seul signal de service, un circuit séparateur classique permet d'obtenir les signaux nécessaires précédents sous forme séparée. Une première variante du dispositif de mémorisation ME (fig. 3) est formée par une caméra de télévision CA2 mise au point sur une représentation R inanimée d'une surface d'eau en mouvement. Cette représentation R peut être,par exemple, une photographie ou encore un dessin figuratif ou géométrique convenable. ta caméra CA2 est disposée de manière que le balayage de lignes steffectue parallèlement à la surface de l'eau.Elle est synchronisée par le signal de suppression de trames ST provenant directement de la caméra CAl et par un signal de suppression de lignes modulé SLX. Ce signal SIN est fourni par le modulateur de signal MP et résulte d'une modulation de position dans le temps, des impulsions du signalde suppression de lignes SL. La caméra CA2 fournit un signal 52 (deuxième signal à vidéofréquence) au dispositif d'incrustation d'image E3. Ce signal correspond à une image 12 animée de la représentation R en raison de la modulation appropriée présentée par le signal SLM. ta caméra CA2 ainsi que la représentation R peuvent autre du type couleur ou du type noir et blanc. Dans le dernier cas, le signal à vidéofréquence S2, unique, fourni par cette caméra doit castre transformé en un signal à trois composantes rouge, bleue, vertex par un circuit classique (non représenté), permettant de doser ces trois composantes de manière à restituer la teinte particulière choisie pour l'étendue d'eau. 1e système de mdmorization ME peut etre réalisé au moyen de mémoires électroniques, analogiques ou numériques. Ainsi une deuxième variante du système de mémorisation, non représentée, est formée principalement par une mémoire numérique, par exemple à semi-conducteurs, dans laquelle sont stockées les données optiques de l'image inanimée de surface d'eau en mouvement. Des circuits associés à la mémoire et commandés par les signaux SLX et ST,assurent la lecture de la mémoire suivant un principe analogue à celui des balayages de lignes et de trames d 'une caméra de télévision. ta signal numérique résultant de la lecture est converti par un circuit classique en un signal analogique à vidéofréquence identique au signal S2. L'image inanimée de surface d'eau peut être formée, avec suffisamment de réalisme, par un ensemble de motifs répétitifs. Dans ce cas, l'image tout entière est remplacée dans la mémoire par un seul de ces motifs : le système de lecture étant alors prévu pour fonctionner à un rythme convenable. ta dispositif d'incrustation E3 est formé par un détecteur de couleur DC et par un sélecteur de signal SE. I1 reçoit les deux signaux S1 et 52. Le détecteur de couleur DC est un circuit électronique classique qui déeèle, au cours de l'analyse de l'image I1 par le balayage de la caméra CAl, le passage du spot éleetronique sur une zone de teinte caractéristique. I1 compare les amplitudes des trois composantes du signal S1, respectivement, à trois tensions de référence (non représentées), elles-mssmes proportionnelles aux amplitudes des trois couleurs primaires, rouge, verte et bleue de la teinte caractéristique. Lorsque les amplitudes des composantes sont respectivement égales aux tensions de référence et que, par conséquent, le spot électronique parcourt une zone de teinte caractéristique, le détecteur de couleur DC fournit un signal de commande 54 au sélecteur de signal SE. te sélecteur de signal SE sélectionne l'un des signaux S1 et 52 en fonction du signal de commande St. Il peut être constitué par un circuit de commutation à semi-conducteurs.Il fournit un signal S3 à vidéofréquence (troisième signal à vidéofréquenee),formé par le signal S2 lorsque le signal SI correspond à une zone de teinte caractéristique,et formé par le signal SI lorsque celui-ci ne correspond pas à une telle zone. te dispositif de visualisation E4 est formé principalement d'un su plusieurs moniteurs MD de télévision qui fournissent à l'élève-conducteur et à l'instructeur sur leurs écrans de visualisation, une image finale de paysage 13, sur laquelle les étendues d'eau apparaissent animéesde mouvements donnant l'impression d'étendues d'eau réelles. Ces mouvements ne sont obtenus avec réalisme que si les moniteurs MO sont correctement syn- chronisés par rapport à la caméra CAI. Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 3, les signaux S1, S2 et S3 sont des signaux non composites. te signal de synchronisations mélangées SLT est additionne au signal 53 au moyen d'un circuit A.Ce signal SLT pourrait castre égale ment appliqué directement, à une adaptation près, aux circuits de syn chronisation des moniteurs. Dans un autre exemple de réalisation, les signaux S1 et S3 pourraient titre des signaux composites transmettant à la fois les informations vidéo et les informations de synchronisation. La figure 4 représente le schéma d'un exemple de réalisation du modulateur de signal MP, tandis que la figure 5 représente les signaux relatifs au fonctionnement de ce modulateur. Le signal de suppression de ligne SL (fig.5) est un signal rectangulaire caractérisé par des impulsions normalisées (de durée t = 12 ps et de période T = 64 ps dans le standard à 50 Hz et 625 lignes). Ce signal St est appliqué à un circuit monostable M1 (fig. k) qui fournit un signal I de période T et de durée t' égale à T-2t. Le signal 1 est transformé en un signal en dent de scie 2 par un circuit intégrateur I. Uh générateur G fournit un signal 3 dont ltamplitude varie, par exemple, de manière sinusoïdale. La fréquence de ce signal doit différer de chacune des fréquences multiples de la fréquence de trame mais rester toutefois assez proche de l'une d'elles pour que le mouvement obtenu soit réaliste. La fréquence de trames étant de 50 Hz dans I 'exemple décrit, une fréquence différant de la fréquence multiple 225Q Ift, de quelques Hertz seulement,apparatt satifaisante.Un circuit C, comparateur d'amplitude, détecte les instants où les signaux 2 et 3 ont même amplitude et fournit un signal 4 rectangulaire de facteur de forme variable, dont les impulsions ont une durée t" égale au temps pendant lequel l'amplitude du signal 2 est supérieure à celle du signal 3. ta signal 4 est appliqué à un cireuit monostable M2 qui fournit le signal rectangulaire SLM. Ce signal SLM se déduit donc du signal St par une modulation de position des impulsions de ce dernier signal.Le signal 3 peut être lui-mAme modulé en amplitude par un signal en dent de scie au rythme du balayage de trames de manière à obtenir une modulation de position croissant régulièrement du début à la fin de chaque trame. Cette modulation amplitude supplémentaire permet d'obtenir avec plus de réalisme un effet de mouvement d'eau dont l'amplitude augmente du haut en bas de L'imago finale 13 en fonction de la distance existant dans la réalité entre l'^endue d'eau et le conducteur du véhicule. L'effet de mouvement d'eau est obtenu avec une amplitude de modulation de position inférieure à 5% de la durée utile de ligne T-t. tas décalages dans le temps entre les lignes de l'image I2 donnent naissance à des ondulattons des bords verticaux de cette image qui sont suffisamment faibles pour b 'un simple réglage du balayage de lignes empoche leur apparition sur l'image finale. tes dimensions de l'image Il de paysage sont donc choisies de manière que cette image soit légèrement plus grande que le champ global de vision an conducteur. Bien que les principes de la présente invention aient été décrits ci-dessus en relation avec des exemples particuliers de réalisation, on comprendra claireruent que ladite description est faite seulement à titre d'exemples et ne limite pas la portée de l'invention. REVENDICATIONS 1. Simulateur de vue d'étendues d'eau dans un paysage comprenant - un générateur d'image de paysage, comprenant entre autres, une Caméra de téle vision en couleur, une maquette de paysage, et des moyens capables de déplacer la caméra par rapport a la maquette et d'orienter son champ optique de manière semblable au champ global de vision d'un conducteur de'véhicule en déplacement dans un paysage réel ; - un dispositif de visualisation qui fournit, sur un ou plusieurs moniteurs a l1éleve-conducteur et a l'instructeur, une image finale simulant la vue d'étendues d'eau animes dans un paysage ;; - un générateur de synchronisation capable de fournir des signaux de service classiques au générateur d'image de paysage et au dispositif -de visualisation, ce simulateur étant caractérisé en ce qu'il comprend de plus - un générateur d'image de surface d'eau formé par un systeme de mémorisation et par un modulateur de signal; le systeme de mémorisation stockant les donnees optiques eontenues dans uneimage inanimée de surface d'eau en mouvement ; - un dispositif d'incrustation d'images formé par un détecteur de couleur et par un sélecteur de signal. 2. Simulateur de vue d'étendues d'eau dans un paysage, selon la revendication 1, dans lequel les données optiques sont restituées au moyen d'un système de lecture qui fonctionne suivant un balayage-de lignes et un balayage de trames comparables aux balayages de télévision, caractérisé en ce que le modulateur de signal du générateur d'image de surface d'eau module en positions a basse fréquence, le signal de service relatif au balayage de ligne du systeme de memo- risation. 3. Simulateur de vue d'étendues d'eau dans un paysage, selon les revendications 1 et 2, dans lequel - la caméra de télévision fournit un premier signal a vidéofréquence corres pondant a une image de paysage, - le systeme de mémorisation restitue les données optiques sous forme d'un second signal a vidéofréquence, caractérisé en ce que le sélecteur de signal est directement relié en sortie de la caméra de télévision en couleur et a la sortie du système de mémorisation et fournit un troisieme signal a vidéofréquence, obtenu par commutation du premier et du deuxieme signal à vidéofréquence. 4. Simulateur de vue d'étendues d'eau dans un paysage, selon la revendication 3, dans lequel - les étendues d'eau existant dans le paysage sont r-présentées sur la maquette par des zones d'une teinte caractéristique totalement distincte des teintes du reste du paysage, - le détecteur de couleur reçoit le premier signal a vidéofréquence et fournit un signal de commande au sélecteur de signal lorsque ce detecteur décèle au cours de l'analyse de l'image de la maquette le passage du spot électronique sur une zone de la teinte caractéristique distincte, caractérisé en ce que la commutation entre le premier et le deuxième signal a vidéofréquence est déclenchée par le signal de commande, le troisieme signal étant formé, par le second signal lorsque le premier signal correspond a une zone portant la teinte caractéristique distincte et par le premier signal lorsque celui-ei correspond a une zone n'ayant pas cette teinte. 5. Simulateur de jue d'etendues d'eau dans un paysage, selon les revendications I et 4, caractérisé en ce que l'image finale est obtenue au moyen du troisième signal vidéofréquence et des signaux de service capables d'assurer les balayages de lignes et de trames des moniteurs, en synchronisme avec ceux de la caméra du générateur d'image de paysage. 6. Simulateur de Jue détendues d'eau dans un paysage, selon la revendication i, caractérisé en ce que le système de mémorisation est formé principa- lement par une moire numérique dans laquelle sont stockées les données optiques d'une image naninée de surface d'eau en mouvement.