Virtual reality (vlieg)simulatie

Traditionele vliegsimulators en virtual reality

Traditionele flight simulators bieden een zo goed mogelijke representatie van de cockpit, met een zo goed mogelijke simulatie van de instrumenten. Door de toenemende kracht van de computers zijn er steeds meer mogelijkheden ontstaan. De huidige stand van de techniek biedt een verbluffende ervaring in een vrijwel complete cockpit met een schitterend beeld van het verloop van de vlucht. Alles werkt en reageert ‘zoals in het echt’ en men kan uitstekend procedures oefenen, navigeren en zelfs visueel starten en landen vanuit een vrijwel niet van echt te onderscheiden cockpit. Onze B737-800 simulator is een prachtig voorbeeld hiervan.

Wat echter ontbreekt aan de traditionele simulators is het vlieggevoel, de beleving van de beweging. De buitenwereld wordt geprojecteerd op een scherm. En hoewel dat er fantastisch kan uitzien, blijft het een plat scherm. Men kijkt ‘naar een film’ zonder dat men afstand, dus hoogte/diepte en daardoor ook snelheid, ervaart. Hierdoor is het niet mogelijk om goed de ‘stick and rudder’ skills te leren met een traditionele flight simulator. Men kan uitstekend procedures oefenen, naderingen en oplijnen gaan ook uitstekend. Maar een beweeglijke crosswindlanding in een klein vliegtuigje is toch vooral het kijken naar een film en proberen dat te besturen. Men zit er niet echt in…

Met virtual reality is dat nu voor het eerst wel mogelijk! Je zit er nu echt in. De grootte van de cockpit, als je naar de vleugels buiten kijkt, de afstanden tot de omgeving, je hoogte, snelheden …. Het is het verschil van een foto van een jas bekijken – of de jas zelf aantrekken. Beschrijven is te beperkt, je moet het zelf ervaren dus boek een kennismakingsles.

Zie hier een youtube video met een leuke review. Ter info: wij hebben al weer nieuwere apparatuur en programmatuur.

De virtual reality simulator: wat is het en hoe werkt dat?

Om de ervaring van afstand (en daarmee een gevoel van snelheid, hoogte) te krijgen moet je met beide ogen apart de wereld zien. Door onder meer de afstand tussen je ogen en daardoor de hoek waaronder je ogen naar hetzelfde voorwerp kijken, kunnen je hersens je een goede waarneming van afstanden en snelheden geven. Zie hier voor een wat diepere uitleg.

Let wel, er zijn meerdere factoren die dit beïnvloeden, en er zijn ook individuele verschillen. De verbazingwekkende realistische beleving van ‘er in zitten’ zal er voor iedereen zijn, maar de ervaring kan en zal per persoon verschillen. Inmiddels is in de praktijk gebleken dat de ervaring van afstand en snelheid die met virtual reality wordt ervaren feitelijk sterker is dan theoretisch verwacht mag worden. Er wordt dus nog driftig onderzoek gedaan.

Dit effect wordt primair verkregen door beide ogen een apart beeld te geven. Sinds relatief kort zijn de beeldschermen nu zo klein en van zo’n hoge resolutie (oftewel zo scherp) dat men voor ieder oog apart een schermpje in een bril kan monteren. Dat ‘schermpje’ heeft dan vrijwel dezelfde resolutie als de grote monitor die de meesten op hun bureau hebben staan: er worden per oog 2160 x 1200 (oftewel 2,5 miljoen..) beeldpunten getoond. Er wordt per oog een volledig beeld berekend (denk eens aan het perspectief, en wat wel en niet ergens achter valt …) Dat wordt vervolgens op beide schermpjes geprojecteerd. En dat dan ook nog eens minstens zo’n 40 keer per seconde …
Ook aan het geluid worden hoge eisen gesteld, we hebben daarvoor speciale voorzieningen getroffen. Het geheel biedt een erg realistisch gevoel van ‘echt er in zitten’.

Het zal duidelijk zijn dat daarvoor serieuze apparatuur nodig is. Met heeft een erg krachtige PC met zware video prestaties nodig, en de virtual reality bril met de twee bijzondere beeldschermpjes. Wij gebruiken hiervoor één van onze krachtigste PC’s met een nieuwe speciale videokaart, en de Oculus Rift Consumer Version 1, beter bekend als de Oculus rift CV1. Het aller nieuwste en beste van dit moment! Hieronder zie je foto’s van de opstelling, van het vliegtuig op de baan, wat je ziet in de bril (dubbele beeld). Daaronder kun je kijken naar de video en  zien wat je uiteindelijk ervaart tijdens het vliegen.

E330LX

De opstelling

Omdat je de wereld door je bril ziet, zie je niets buiten hetgeen geprojecteerd wordt. Je ziet de cockpit, alle instrumenten, de stuurknuppel … maar niet je handen. En dat is even wennen.

Er wordt naarstig gewerkt aan oplossingen om dan toch minstens je handen te kunnen zien. Deze oplossingen doen het al heel aardig. Maar het gevoel ontbreekt. Dus je ziet je handen, wilt een schakelaar omzetten, en voelt dan niets. In onze praktijk ervaring is dit iets wat nou juist de simulatie stoort in plaats van verbeterd. We hebben daarom bewust er voor gekozen deze techniek (nog?) niet toe te passen.

 

Om de ervaring zo realistisch mogelijk te maken hebben we er voor gekozen de bedieningsorganen op een zo logisch mogelijke plaats te installeren. En, we hebben alles verstelbaar gemaakt. Daardoor zie je je handen niet, maar als je je handen beweegt dan voel je wel direct de stuurknuppel en gashendel waar je die ziet en verwacht. Net zoals in het echt. Dan kijk je ook niet naar je handen om de stuurknuppel vast te pakken nietwaar? Dit werkt in de praktijk uitstekend. Wel is het belangrijk dat vóór aanvang van de sessie de zitpositie zorgvuldig wordt ingesteld, door zowel de zitpositie in de simulator als de stoel en bedieningsorganen zorgvuldig in te stellen.

De benodigde bedieningen houden we daarom ook zo beknopt mogelijk. We gebruiken de, intuïtief te vinden, stuurknuppel en gashendel. De verdere besturingen die we gebruiken zijn de trim, flaps en als nodig het landingsgestel. Deze zijn allemaal op een logische plaats op de stuurknuppel en het gashendel geplaatst, zodat deze al na korte tijd intuïtief worden bediend.

Even wat voor- en nadelen op een rijtje

Voordelen:

  • Je ervaart afstand, hoogte, snelheid. Daardoor is het nu – voor het eerst – mogelijk om het besturen van een vliegtuig te trainen
    • attitude aan de hand van horizonbeeld
    • hoogte bij het afronden en flaren
  • de ‘stick and rudder skills’ oftewel het besturen van een vliegtuig in 3-assen kunnen nu goed worden geoefend:
    • door de beleving van afstand en snelheid kun je goed oefenen de juiste gedoseerde control-inputs te geven, te stabiliseren
    • doordat je beeld hetzelfde is als in een echte cockpit kun je zoals in het echt je zijdelingse snelheden en hoeken zien en besturen
    • je kunt nu dus uitstekend crosswind landingen – echt visueel! – oefenen
    • hetzelfde geldt voor taxiën, startrol en klimvlucht, en dat is voor staartwielvliegen erg nuttig
  • Je gebruikt de VFR-scans, en kijkt dus niet meer primair op je instrumenten maar primair naar de horizon buiten. Zoals het in de kleine luchtvaart moet worden geoefend.
  • Je zit er echt in. Soms duurt het even een paar minuten, maar ‘de knop gaat om’ en je ervaart het echt alsof je in het vliegtuig zit. Je weet dat het niet echt is, maar de beleving komt er zo dicht bij dat je dezelfde concentratie gaat gebruiken als bij het echte vliegen. En een natte rug krijgt. Ja, dat vinden we een positieve ervaring, een voordeel dus.

Een aantal nadelen zijn er ook:
Je ziet uitsluitend wat in de bril geprojecteerd wordt, dus niet de besturing(en) om te bedienen. Je ziet zelfs je eigen handen niet. Om procedures te oefenen is VR dus (nog) niet optimaal geschikt. De tussenweg, zoals bij een ‘echte’ gesimuleerde noodsituatie, door hardop te zeggen wat je wilt doen, werkt overigens prima. NB: Hier wordt aan gewerkt, en ook wij zijn hier mee bezig. Vooralsnog is dit echter nog niet voldoende praktisch inzetbaar. Door de levensechte sensaties van snelheid en beweging is er een kans op luchtziekte. Dit is niet erg, en gaat meestal vrij snel over. Maar het is daarom beter te beginnen met meerdere korte sessies. Ook is inmiddels in de praktijk ruimschoots gebleken dat VR-vliegen minstens zo vermoeiend is als echt vliegen. Na een uurtje crosswind landingen oefenen en met een kletsnatte rug weer verder met je gewone werk is misschien niet handig. Of juist wel? Hoe dan ook, wees daar op voorbereid.