Brevet FR2728995A1 — publié le 19960705

PROCEDE ET DISPOSITIF DE PROJECTION D'IMAGES DANS UN SIMULATEUR DE CONDUITE L'invention concerne un procédé et un dispositif de projection d'images dans un simulateur de conduite de véhicule, particulièrement adapté aux applications concernant le domaine automobile comme l'élaboration de nouveaux véhicules. Un simulateur de conduite de véhicules terrestres, en particulier automobiles, comporte essentiellement une cabine de pilotage avec des instruments de conduite habituels, tels qu'un volant, un levier de vitesse, des pédales d'accélérateur et de frein, un tableau de bord, et avec des moyens de restitution des efforts au volant d'une part et des effets sonores du véhicule en fonctionnement d'autre part, un calculateur électronique d'acquisition des commandes relié à une machine graphique générant des images graphiques de synthèse représentant l'évolution du véhicule en temps réel. Ces images graphiques sont projetées sur un écran placé en face de la cabine par des moyens de projection haute résolution, à la vitesse de 30 à 60 images par seconde. Le calculateur reçoit les commandes du pilote, c'est-à-dire la mise en route du véhicule, la position du volant, l'enfoncement des pédales et la vitesse engagée, afin de calculer l'état instantané du véhicule simulé, c'est-à-dire la position, l'orientation ou la vitesse du véhicule. De plus, le calculateur commande le compteur de vitesse du tableau de bord, les efforts sur le volant ou le bruitage relatif au fonctionnement du moteur. Pour réaliser une simulation la plus réaliste possible, donc s'approchant le plus possible des conditions réelles de conduite d'un véhicule, certains simulateurs utilisent un vrai véhicule automobile à l'arrêt plutôt qu'une simple cabine de pilotage, de sorte que le champ de vision du pilote est défini par le pare-brise et les vitres latérales. Dans ce cas, il est très intéressant de projeter des images correspondant à un environnement proche des conditions réelles de conduite. En effet, la restitution visuelle, qui est un élément essentiel d'un simulateur de conduite, participe à une meilleure immersion dans la situation simulée et à une meilleure restitution des vitesses du véhicule piloté. Cette restitution couvre un champ plus ou moins grand en fonction des applications envisagées et des budgets consacrés. Une solution actuelle pour agrandir le champ visuel, notamment sur le côté latéral droit ou gauche, tout en garantissant une résolution acceptable, consiste à augmenter le nombre de canaux de génération d'images graphiques, qui sont des cartes graphiques intelligentes pilotées par le calculateur du simulateur. Les inconvénients de cette solution sont de deux types tout d'abord, elle exige une mise en oeuvre délicate en raison de la génération de différentes images et de la synchronisation des différents canaux, ensuite elle aboutit à des surcoûts élevés. Le but de la présente invention est de pallier ces inconvénients en proposant un procédé et un dispositif de projection d'images assurant une meilleure immersion visuelle par un stimulus visuel large champ et une bonne restitution des vitesses du véhicule simulé. Pour cela, un premier objet de l'invention est un procédé de projection d'images présentées à un pilote dans un simulateur de conduite de véhicule, comprenant une machine graphique reliée à des moyens de projection haute résolution d'images graphiques sur le champ visuel frontal du pilote, qui consiste à projeter sur un champ visuel latéral, en synchronisation avec les images graphiques, un film cinématographique représentant une image défilant à une vitesse cohérente avec celle des images graphiques du champ visuel frontal en fonction des caractéristiques dynamiques du véhicule. Un second objet de l'invention est un dispositif de projection d'images présentées à un pilote sur un écran dans un simulateur de conduite de véhicule, comprenant une cabine reliée à un calculateur électronique de commande qui transmet l'évolution du véhicule simulé en temps réel à une machine graphique générant des images graphiques instantanées envoyées à des moyens de projection haute résolution et vues par le pilote dans son champ visuel frontal, caractérisé en ce qu'il comprend de plus - un film cinématographique représentant des images cohérentes avec celles élaborées sur le champ visuel frontal par la machine graphique;; - un système de projection de film cinématographique équipé d'un moteur entraînant le film à une vitesse pilotée par le calculateur du simulateur en fonction des caractéristiques dynamiques du véhicule et en cohérence avec les images graphiques du front visuel frontal, doté d'un dispositif optique ayant un objectif grand angle, et d'une source lumineuse à intensité variable en fonction des caractéristiques dynamiques du véhicule. L'invention présente l'avantage d'élargir le champ visuel du pilote du simulateur, en particulier latéralement, tout en lui assurant une certaine cohérence de l'ensemble des images. De plus, l'ouverture de champ supplémentaire, en particulier latéral, est contrôlée et la vitesse du véhicule simulé est intégrée dans tout le champ visuel. Enfin, cette solution nouvelle est simple de réalisation et d'un coût modéré, très inférieur au coût des solutions actuelles. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, cette description étant faite en relation avec les dessins joints dans lesquels: - la figure 1 est un schéma d'un dispositif de projections d'images sur un écran selon l'invention; - la figure 2 est un schéma d'un élément du dispositif de projections d'images sur un écran selon l'invention. Les éléments portant les mêmes références sur les deux figures remplissent les mêmes fonctions en vue des mêmes résultats. Selon l'invention, le procédé d'agrandissement du champ visuel présenté à un pilote dans un simulateur de conduite de véhicule, qui comprend une machine graphique reliée à des moyens de projection haute résolution d'images graphiques sur le champ visuel frontal, correspondant par exemple à la vision à travers le pare-brise, consiste à projeter en synchronisation, sur au moins un champ visuel latéral, un film cinématographique représentant une image défilant à une vitesse cohérente avec celle du véhicule piloté, donc cohérente avec celle des images graphiques du champ visuel frontal. La projection d'un film cinématographique permet d'obtenir le défilement continu d'une image représentant un paysage choisi pour sa cohérence avec les images graphiques créées par la machine graphique du simulateur. La vitesse de défilement de l'image projetée à partir du film est assurée par l'asservissement des moyens de projection, un projecteur cinématographique classique par exemple, au fonctionnement du simulateur par son calculateur qui connaît les caractéristiques dynamiques du véhicule simulé, soit ses vitesses linéaires et angulaires. La mise en oeuvre de ce procédé selon l'invention se fait par un dispositif de projection d'images 1 présentées à un pilote sur un écran 2, dans un simulateur de conduite de véhicule, comme le montre la figure 1. Ce simulateur comprend une cabine reliée à un calculateur électronique de commande qui transmet l'évolution du véhicule simulé en temps réel à une machine graphique calculant l'image instantanée destinée à être vue par le pilote dans son champ visuel frontal 3. Pour cela, ces images graphiques sont envoyées à des moyens de projection haute résolution 4. Le dispositif de projection selon l'invention comprend de plus un système de projection de film 5 destiné à projeter une image sur le ou les champs latéraux du pilote, de part et d'autre de son champ frontal. Ce système de projection 5, représenté sur la figure 2, projette les images d'un film cinématographique 6 représentant un paysage cohérent avec les images graphiques projetées sur le champ visuel frontal, comme par exemple un paysage de bord de route. Ces moyens de projection sont équipés d'un moteur 7 qui assure l'entraînement du film à vitesse contrôlée, en cohérence avec la vitesse de défilement des images graphiques frontales. A cet effet, le moteur est piloté par le calculateur 8 du simulateur, par l'intermédiaire d'une carte électronique d'asservissement 9, qui contrôle la vitesse du moteur d'entraînement du film en fonction des commandes comme cela a été précisé auparavant.Pour que la taille des images projetées ainsi sur le champ visuel latéral soit en harmonie logique avec la taille des images du champ frontal, les moyens de projection comportent un dispositif optique ayant un objectif grand angle 10. De plus, afin d'une part de ne pas endommager le film par brûlure due à sa source lumineuse 11 lors de l'arrêt du film au moment où le véhicule simulé est sensé être à l'arrêt, d'autre part d'éviter que le pilote porte son attention sur les différences qui existeraient entre les images graphiques photo-texturées du champ visuel frontal et le film projeté sur le champ supplémentaire, le projecteur 5 est équipé d'un régulateur 12 d'intensité lumineuse éclairant le film. Ainsi, pendant l'arrêt du film, l'intensité de la source lumineuse 11 est faible, par contre elle augmente progressivement en même temps que la vitesse du véhicule alors que le pilote est susceptible d'être occupé par la conduite. Ce régulateur d'intensité lumineuse est également contrôlé par le calculateur 8 du simulateur, comme le moteur d'entraînement du film, par l'intermédiaire d'une carte d'asservissement 9. REVENDICATIONS 1. Procédé de projection d'images présentées à un pilote dans un simulateur de conduite de véhicule, comprenant une machine graphique reliée à des moyens de projection haute résolution d'images graphiques sur le champ visuel frontal du pilote, qui consiste à projeter, en synchronisation avec les images graphiques, sur au moins un champ visuel latéral, un film cinématographique représentant une image défilant à une vitesse cohérente avec celle des images graphiques du champ visuel frontal en fonction des caractéristiques dynamiques du véhicule. 2. Dispositif de projection d'images présentées à un pilote sur un écran (2) dans un simulateur de conduite de véhicule, comprenant une cabine reliée à un calculateur électronique (8) de commande qui transmet l'évolution du véhicule simulé en temps réel à une machine graphique calculant l'image instantanée (1) envoyée à des moyens de projection (4) haute résolution, pour être vue par le pilote dans son champ visuel frontal (3), caractérisé en ce qu'il comprend de plus - un système de projection (5) de film cinématographique équipé d'un moteur (7) entraînant un film (6) à une vitesse pilotée par le calculateur (8) du simulateur en fonction des caractéristiques dynamiques du véhicule, doté d'un dispositif optique ayant un objectif grand angle (10), et d'une source lumineuse (11) à intensité variable en fonction des caractéristiques dynamiques du véhicule; ; - un film cinématographique (6) représentant des images cohérentes avec celles élaborées sur le champ visuel frontal par la machine graphique. 3. Dispositif de projection selon la revendication 2, caractérisé en ce que le projecteur de film cinématographique (5) est équipé d'un régulateur (12) d'intensité lumineuse, contrôlé par le calculateur (8) du simulateur, par l'intermédiaire d'une carte électronique d'asservissement (9). 4. Dispositif de projection selon la revendication 2, caractérisé en ce que le film cinématographique (5) représente un paysage de bordure de route cohérent avec les images graphiques du champ visuel frontal.