§10. 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 [17, 18]. 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 [3], до наиболее слож­ных, например голографических методов отображения инфор­мации.

Трехмерные индикаторы делятся на три основные группы: 1) объемные, 2) «иллюзорные» и 3) изобразительные, хотя дейст­вительно трехмерны только объемные индикаторы, где воспроизво­дятся ширина, высота и глубина [21]. 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: 1) световое перо, 2) ручка управления, 3) 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: 1) вращения (след на экра­не перемещается в указанном направлении с постоянной скорос­тью), 2) 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.