模拟器视景系统是在有人驾驶的模拟器之中用来模拟驾驶员所看到的座舱外部的空中及地面景象的模拟系统。也称为视景模拟系统，它是模拟器中最重要的模拟系统之一。通过这种系统，驾驶员可以判断所操纵的运动装备（如飞机、飞船、坦克、舰船、汽车……等）的姿态、位置，以及运动的速度、高度、天气状况、空中或地面的目标……等。

模拟器视景系统

定义

在有人驾驶的模拟器之中用来模拟驾驶员所看到的座舱外部的空中及地面景象的模拟系统。也称为视景模拟系统，它是模拟器中最重要的模拟系统之一。

通过这种系统，驾驶员可以判断所操纵的运动装备（如飞机、飞船、坦克、舰船、汽车……等）的姿态、位置，以及运动的速度、高度、天气状况、空中或地面的目标……等。

种类

按照它的工作原理，视景系统可分为4种：

1. 点光源投影系统

这种系统主要有一个体积很小、亮度很高且可以活动的小灯泡(称为点光源)，一个按一定比例画有地面景象的大直径玻璃盘(称为地景盘)，还有一块屏幕。当飞行员操纵模拟器时，点光源模拟飞机的运动，光线透过地景盘照射到屏幕上，形成连续运动的景象。这种系统的主要优点是视野广阔，结构简单，缺点是模拟误差较大，地景范围小。

2. 电影胶片投影系统

这种系统又称为畸变电影。它是预先由一架飞机在标准的航线上用摄影机把实际景象拍成电影，拷贝洗印好后，通过一个可由飞行员操纵的装有光学畸变镜头的放映机放映出来。当飞行员操纵模拟器时，若航迹没有偏差，放映出来的图像就是拍摄的标准图像，若航迹有偏差，则通过畸变镜头映出的画面发生畸变，使飞行员所看到的影像也随之改变。这种系统的优点是体积小，影像的色彩和清晰度都很好，飞机的进场着陆尤为逼真。但最大的缺点是所能模拟的航线范围很窄，因而机动范围很小，使用价值有限。

3. 沙盘——闭路电视系统

这种系统主要由一个很大的按一定比例制作的沙盘（即地景模型，通常有10多米宽，4米多高）、可受飞行员操纵的光学探头和摄像机、投影器及显示屏幕等组成。光学探头的位置就相当于飞机的位置，它所看到的景象就是飞行员看到的景象。当飞行员操纵模拟器飞行时，摄像机通过光学探头对地景模型进行摄影，摄像机将光信号变成电信号，再由投影器将电信号变成光信号投影到座舱前的屏幕上，从而使飞行员看到外部的景象。

这种视景系统，最大的优点是模拟的景象十分逼真，不仅能模拟飞机在六自由度范围内运动时的景象，还能模拟白昼、黄昏、夜间的景象及各种气象条件。但是，这种系统的最大缺点是结构复杂，体积异常庞大，耗电量非常惊人(100千伏安以上)，运行费用昂贵，维修困难。

4. 计算机成像系统（CGI——Computer generate image）

计算机成像系统主要由图像数据库、图像处理计算机、图像生成设备、投影器及屏幕等组成。图像数据库中存储有大量的有关地区地面及空中的图像信息。当驾驶员在模拟座舱内进行操纵时，其操纵信号经模拟器主计算机的计算，向图像处理计算机输送有关运动装备的位置、姿态等信息，图像处理计算机则将这些信息进行处理，从图像数据库取出有关的图像信息，经图像生成设备，送给电视投影器形成实时变化的图像，使驾驶员从屏幕上观察到运动中的景象。由于图像是由计算机产生的，所以有很大的灵活性，有十分广泛的模拟能力；借助外存数据库可以存储大量不同的景物，比如可以存储多个地区，甚至上百个地区的图像。使用者还可以根据自己的需要增加或修改景象的内容。这种系统还有一个突出的优点，就是可用多个显示器来显示景象，从而大大地扩展了视野，如水平视场角可达200°以上，使驾驶员有全景空间的感觉。

当然，它也有不足之处，主要问题是对近距离的景象描绘不够逼真，使驾驶员不易通过景象来判断高度和速度。当然，随着计算机运算速度的提高和容量的扩大，描绘的景象也将越来越细腻，越来越逼真，上述问题将会逐步得到解决。

发展历史

视景系统的历史几乎与模拟器的历史一样长。在林克机（最早的飞行模拟器）诞生不久，视景系统也就出现了。

最早的视景系统是点光源投影系统。因其优点突出，因此在上世纪50年代以前很受欢迎，一直用在飞机起落航线的模拟、直升机的垂直起落和悬停的模拟上。法国生产了一系列利用这一技术的飞行模拟器用于直升机模拟训练，美国也建造了这一类型的模拟器，我国也曾将具有这种视景系统的模拟器用于飞行训练。

由于点光源投影的缺陷限制了视景系统的发展，后来才出现了电影胶片投影系统。这种系统因其明显的缺陷而没有得到广泛的应用。

使用比较广泛的视景系统是随后出现的沙盘——闭路电视系统。这种系统一度是应用最广技术最成熟的一种方法，因此在上世纪50年代中期获得重大发展，盛行于20世纪六、七十年代。开始是单色的，1962年诞生了第一套彩色系统。

随着计算机技术的发展，出现了计算机成像视景系统。1962年，美国麻省理工学院林肯实验室的Evens & Sutherland发表的一篇博士论文中首次使用了“Computer Graphics（计算机图形）”这个术语，并证明了交互式计算机图形学是一个可行的、有用的研究领域，从而确立了计算机图形学作为一崭新的独立的科学分支。在60年代中期，世界上第一个实时的光栅扫描式CGI系统问世。1972年，美国联邦航空局（FAA）批准了第一台比较经济又适用的商业模拟器的视景系统（VITAL Ⅱ），仅为夜间型。它能够实现简单但良好的光点模拟。后来逐渐出现了二维地面图像、三维图像以及具有真实纹理的全景图像。这种系统还有体积小，耗电少，便于维护……等优点。因此计算机成像视景系统发展十分迅速，至70年代末，已经有300多套计算机成像视景系统用于民航部门。现代的模拟器，几乎全部都是使用计算机成像视景系统了。

计算机成像视景系统的主要技术指标

典型的的计算机成像视景系统的主要技术指标如下：

通道数： 由三台计算机通过同步连接组成三个通道；

图像分辨率： ≥1024×768（点像素）/通道；

视场角： ≥水平3×60度，垂直45度；

几何畸变： 在直径为画面幅高的圆周范围内，每一显示的总的几何失真不应超过整个画面幅高的±2%，而在此圆周外，应不超过整个画面幅高的±3%。

颜色种类： 16.7M种，真彩色；

帧频： ≥60帧/秒；

抗混叠： 4×4全景抗混叠；

数据库： 全三维真实地形场景，三维物体模型；

纹理： 卫星照片、航拍照片及真实照片纹理；

大气效果： 能见度变化，云、雾、雨状态；

日夜模式： 白天/黄昏/黑夜；

系统延迟： ≤80ms。