一种视景生成器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种视景生成器，包括服务器机箱、网络交换机、KVM控制台、主管理节点计算机、从节点渲染计算机组和图像管理计算机。渲染计算机组包括多台从节点渲染计算机，多台渲染计算机的渲染单元采用级联方式连接，实现对图像的同步渲染，渲染计算机的渲染单元包括同步卡和显卡，同步卡和显卡通过连接器相连接。图像信号经过各个渲染单元渲染输入到图像管理计算机，经过图像管理计算机的边缘融合和几何矫正后生成多通道图像信号输入到显示系统，呈现高质量、高稳定性的图像。采用2U服务器热管散热器保证视景生成器工作环境稳定，视景生成器还采用2U尺寸的机箱进行封装，减小生成器的占用空间，也使得视景生成器维护便捷、移动方便。
【专利说明】一种视景生成器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及视景生成器，尤其涉及一种应用于飞机模拟器上的视景生成器。
【背景技术】
[0002]IG,英文全称:Image Generator,中文全称:视景生成器。用于飞行员模拟实际飞行任务中的景物环境的图像处理，视景生成器处理的图像为驾驶员提供70%以上的有用信息，视景生成器应该具有性能稳定和清晰度高、逼真度强等特点。
[0003]飞行员模拟训练时对视景系统和视景图像质量的要求非常高，不但要求其画面逼真、视场角度大、延时不超过150ms，而且要求能够产生座舱外的景象，包括机场跑道、灯光、建筑物、田野、河流、道路、地形地貌等。在此之上，还应能模拟如气象条件如能见度、雾、雨、雪等，以及白天、黄昏、夜间的景色和活动目标。总之，视景系统应给飞行员声临其境的感觉。这些图像的显示都对视景生成器的要求非常高，视景系统的工作性能完全依赖于视景生成器。国外的视景生成器一般都采用4U高机箱，造成视景生成器的体积庞大，日常工作人员对视景生成器的维护也不方便快捷；同时，较长时间的工作会使得视景生成器的温度环境恶劣；并且国外的视景生成器造价也比较昂贵，后期用户对视景生成器的维护成本也比较高。如何构建具有低成本、高性能、体积小、散热好和高稳定性的多通道视景生成器，满足用户初、中、高各个级别的可视化仿真训练的应用需求，是本实用新型需要解决的问题。
实用新型内容
[0004]针对上述问题，本实用新型的目的在于提出了一种视景生成器，该视景生成器采用多通道图像渲染模块即设置了多台从节点渲染计算机，能够稳定同步输出60HZ的高品质图像，具有低成本、高性能、体积小、散热好和高稳定性的优点，同时降低用户的初始投入成本和维护成本。
[0005]本实用新型的技术方案为:
[0006]一种视景生成器，包括:
[0007]KVM控制台，其用于对人机交互控制信息进行管理和控制；
[0008]主管理节点计算机和多台从节点渲染计算机，所述主管理节点计算机和多台从节点渲染计算机均与所述KVM控制台进行连接，该主管理节点计算机用于对多台从节点渲染计算机进行管理和控制，所述多台从节点渲染计算机通过级联的方式进行连接且所述每台从节点渲染计算机均包括显卡和同步卡使多台从节点渲染计算机进行同步渲染，所述显卡和同步卡之间通过一连接器进行连接，其中，第一台从节点渲染计算机为帧同步服务器，进行帧同步信号发生，其它从节点渲染计算机均为帧同步客户端；
[0009]图像管理节点计算机，所述每台从节点渲染计算机均与所述图像管理节点计算机连接以使所述图像管理节点计算机对每台从节点渲染计算机渲染出的图像进行实时处理。
[0010]优选的是，所述的视景生成器，还包括网络交换机，其与所述主管理节点计算机和多台从节点渲染计算机均连接，负责网络的联通及数据的交互传输。[0011 ] 优选的是，所述的视景生成器，还包括服务器机箱，其为2U服务器机箱，所述KVM控制台、主管理节点计算机、多台从节点渲染计算机、图像管理节点计算机和网络交换机均设置在所述服务器机箱中。
[0012]优选的是，所述的视景生成器，还包括渲染节点计算机机箱，所述渲染机箱中最大容纳从节点渲染计算机的个数为13个，所述服务器机箱中设置有3台从节点渲染计算机。
[0013]优选的是，所述的视景生成器，所述图像管理计算机包括输入管理器、几何矫正器、边缘融合器和输出管理器，所述每台从节点渲染计算机均与所述输入管理器进行连接，所述输入管理器、几何校正器、边缘融合器和输出管理器按顺序依次连接，所述输出管理器的输出端为图像信号输出通道，所述输出管理器的输出端与显示系统成像设备连接。
[0014]优选的是，所述的视景生成器，所述同步卡的型号为G-SYNC II，所述显卡的型号为NVIDA Q5000，所述连接器的型号为SYNC + SDI。
[0015]优选的是，所述的视景生成器，所述渲染节点计算机机箱为2U服务器机箱。
[0016]优选的是，所述的视景生成器，所述服务器机箱共分为七层结构，第一层放置KVM控制台，第二层放置网络交换机，第三层放置主管理节点计算机，第四至第六层的每层均放置一台从节点渲染计算机，第七层放置图像管理节点计算机和热管散热器，所述第一层和第二层之间设置有抽屉式隔板，第二层至第七层每层均设置有散热安装架。
[0017]优选的是，所述的视景生成器，所述服务器机箱为2U服务器机箱，所述热管散热器为2U服务器热管散热器。
[0018]优选的是，所述的视景生成器，所述服务器机箱底部设置有2根圆柱形支腿。
[0019]本实用新型所述的视景生成器，依据飞行员飞行模拟的特点，设计了具有多通道同步图像渲染的渲染节点计算机组，实现了高稳定性和高质量的60HZ图像的同步输出，同时，相对于传统集群式视景生成器采用的4U机箱，本发明的视景生成器采用的2U服务器机箱，节省了一半的空间，也加强了维护便捷性；还采用了 2U服务器热管散热器，保证视景生成器的工作稳定性。本发明的视景生成器采用的商用货架类PC产品:NVIDA Q500显卡、G-SYNC II同步卡、SYNCI SDI连接器，满足图像要求的同时，还降低用户的初始投入成本和维护成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型所述的视景生成器的侧面结构示意图；
[0021]图2是本实用新型所述的视景生成器的连接示意图；
[0022]图3为本实用新型所述的渲染计算机的渲染单元连接示意图；
[0023]图4为本实用新型所述的渲染计算机的渲染单元结构示意图；
[0024]图5为本实用新型所述的图像管理节点计算机的结构示意图；
[0025]图6为本实用新型所述的渲染节点计算机机箱的结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0027]如图1所示，是本实用新型所述的视景生成器的侧面结构示意图。包括服务器机箱17，所述服务器机箱17共分为七层结构，第一层放置KVM控制台1，第二层放置网络交换机2，第三层放置主管理节点计算机3，第四层放置第一渲染节点计算机4，第五层放置第二渲染节点计算机5，第六层放置第三渲染节点计算机6，第七层放置图像管理节点计算机7和热管散热器8，所述服务器机箱17的第一层与第二层之间设置有抽屉式隔板9，第二层到第七层每相邻两层之间设置有安装架10-15。
[0028]所述网络交换机通过网线与主管理节点计算机3相连接，所述主管理节点计算机3通过网线与所述第一渲染节点计算机4相连接；所述第一渲染节点计算机4、第二渲染节点计算机5和第三渲染节点计算机6采用级联方式连接:第一渲染节点计算机4作为帧同步服务器，进行帧同步信号发生；第二渲染节点计算机5和第三渲染节点计算机6作为帧同步客户端，第二渲染节点计算机5和第三渲染节点计算机6通过网线分别与第一渲染节点计算机4相连接；所述主管理节点计算机3、第一渲染节点计算机4、第二渲染节点计算机5和第三渲染节点计算机6再分别通过KVM缆线与所述KVM控制台I相连接，所述KVM控制台I包括显示器、键盘和鼠标，所述抽屉式隔板9方便KVM控制台滑出工作，所述第一渲染节点计算机4、第二渲染节点计算机5和第三渲染节点计算机6分别通过数字视频接口数据线与图像管理节点计算机7相连接，所述热管散热器8为图像管理节点计算机7提供良好的散热环境，提高图像管理节点计算机7的工作稳定性，服务器机箱底部设置有2根圆柱形支腿16，使得服务器机箱放置稳定。
[0029]如图2所示，一种视景生成器，包括:KVM控制台、网络交换机、主管理节点计算机、从节点渲染计算机组和图像管理节点计算机。KVM控制台，其用于对人机交互控制信息进行管理和控制，其与主管理节点计算机和渲染节点计算机组相连，用于对整个系统的节点输入控制数据；网络交换机，其输入端为主控信号输入端，用于网络的联通和数据的交互传输；主管理节点计算机，其与网络交换机相连，主管理节点计算机是整个系统的管理节点，用于各种参数设置以及图形图像管理和控制；从节点渲染计算机组，其与主管理节点计算机相连，根据视场角的设置，用于各个区域图像生成及渲染绘制；图像管理节点计算机，其与渲染节点计算机组相连，用于将渲染节点计算机组所生成的图形图像按照显示系统要求的进行几何校正和边缘融合处理，图像管理节点计算机的输出端为图像信号输出端。渲染节点计算机组还包括多个渲染单元，渲染单元包括同步卡和显卡，同步卡采用G-SYNC II，显卡采用NVIDA Q500显卡，同步卡和显卡通过连接器相连接，连接器采用SYNC | SDI连接器。
[0030]如图3所示，是从节点渲染计算机的渲染单元连接示意图，服务器机箱中设置有三台从节点渲染计算机:渲染单元I作为同步服务器，进行帧同步信号发生；渲染单元2和渲染单元3作为帧同步客户端，渲染单元2和渲染单元3通过CAT5网线与渲染单元I相连接。
[0031]如图4所示，是本实用新型所述的渲染计算机的渲染单元结构示意图。每个渲染单元主要由NVIDIA Q5000显卡(18)和G-SYC II同步卡(19)组成，NVIDIA Q5000显卡
(18)插入主板上的PC1-E插槽(20)上，NVIDIA Q5000显卡(18)与G-SYC II同步卡(19)之间由SYNCl SDI连接器(21)连接起来，固定插件(22)将SYNC | SDI连接器(21)固定在NVIDIA Q5000显卡(18)和G-SYC II同步卡(19)上，采用6针PC1-E电源插槽(23)或者SATA插槽(24)为显卡NVIDIA Q5000显卡(18)供电。
[0032]如图5所示，是图像管理节点计算机的结构图。图像管理节点计算机包括输入管理器、输出管理器、边缘融合器和几何矫正器。输入管理器通过3根DVI数据线分别连接3个渲染单元，输出管理器的输出端为图像信号输出通道，图像信号输出通道为3个数字视频输出口。
[0033]如图6所示，是渲染节点计算机机箱的结构示意图。当训练需求增加时，对图像数量的要求增大时，需要更多的渲染节点计算机配合完成训练。25为渲染机箱，26为第四渲染节点计算机，27为散热安装架，28为第五渲染几点计算机，29为第N (N不大于16)渲染节点计算机，30为2根圆柱形支腿，使得渲染机箱放置稳定。渲染节点计算机机箱最高可以支持13个渲染节点计算机，渲染机箱中的渲染计算机组也采用级联方式连接，与服务器机箱中的3个渲染节点计算机最高可以级联形成16通道的渲染计算机组，可以满足更高要求的训练显示。
[0034]本实用新型的视景生成器已经在直升机模拟器上进行了应用，具体工作过程为:网络交换机的输入端连接直升机模拟器的信号输出端，直升机模拟器的主控信号输入到网络交换机，经过无缓存无阻塞传输后输入到主管理节点计算机，主管理节点计算机是整个系统的管理节点，负责对图像进行各种参数设置及图形图像管理及控制，信号经过主管理节点计算机后进入渲染节点计算机组，渲染节点计算机组按照视场角的设置，各个渲染单元通道对各个区域的图形图像进行生成及渲染绘制，主管理节点计算机和渲染节点计算机组的输入数据控制由KVM控制台控制，3个染单元生成的图像信号经过3根数字视频数据线分别输入到图像管理节点计算机的输入管理器，经过几何校正器的曲面屏幕校正和边缘融合模块的边缘处理后，生成显示系统所需要的图像，再经过输出管理器生成3通道图像信号，由数字视频数据线传输至显示系统或成像设备，如投影仪。此时，在显示系统上将呈现高质量、高稳定性的60HZ图像。
[0035]尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
【权利要求】
1.一种视景生成器，其特征在于:包括: KVM控制台，其用于对人机交互控制信息进行管理和控制； 主管理节点计算机和多台从节点渲染计算机，所述主管理节点计算机和多台从节点渲染计算机均与所述KVM控制台进行连接，该主管理节点计算机用于对多台从节点渲染计算机进行管理和控制，所述多台从节点渲染计算机通过级联的方式进行连接且所述每台从节点渲染计算机均包括显卡和同步卡使多台从节点渲染计算机进行同步渲染，所述显卡和同步卡之间通过一连接器进行连接，其中，第一台从节点渲染计算机为帧同步服务器，进行帧同步信号发生，其它从节点渲染计算机均为帧同步客户端； 图像管理节点计算机，所述每台从节点渲染计算机均与所述图像管理节点计算机连接以使所述图像管理节点计算机对每台从节点渲染计算机渲染出的图像进行实时处理。
2.如权利要求1所述的视景生成器，其特征在于，还包括网络交换机，其与所述主管理节点计算机和多台从节点渲染计算机均连接，负责网络的联通及数据的交互传输。
3.如权利要求2所述的视景生成器，其特征在于，还包括服务器机箱，其为2U服务器机箱，所述KVM控制台、主管理节点计算机、多台从节点渲染计算机、图像管理节点计算机和网络交换机均设置在所述服务器机箱中。
4.如权利要求3所述的视景生成器，其特征在于，还包括渲染节点计算机机箱，所述渲染机箱中最大容纳从节点渲染计算机的个数为13个，所述服务器机箱中设置有3台从节点渲染计算机。
5.如权利要求1所述的视景生成器，其特征在于，所述图像管理计算机包括输入管理器、几何矫正器、边缘融合器和输出管理器，所述每台从节点渲染计算机均与所述输入管理器进行连接，所述输入管理器、几何校正器、边缘融合器和输出管理器按顺序依次连接，所述输出管理器的输出端为图像信号输出通道，所述输出管理器的输出端与显示系统成像设备连接。
6.如权利要求1所述的视景生成器，其特征在于，所述同步卡的型号为G-SYNCII，所述显卡的型号为NVIDA Q5000，所述连接器的型号为SYNC + SDI。
7.如权利要求4所述的视景生成器，其特征在于，所述渲染节点计算机机箱为2U服务器机箱。
8.如权利要求3所述的视景生成器，其特征在于，所述服务器机箱共分为七层结构，第一层放置KVM控制台，第二层放置网络交换机，第三层放置主管理节点计算机，第四至第六层的每层均放置一台从节点渲染计算机，第七层放置图像管理节点计算机和热管散热器，所述第一层和第二层之间设置有抽屉式隔板，第二层至第七层每相邻两层之间均设置有散热安装架。
9.如权利要求8所述的视景生成器，其特征在于，所述服务器机箱为2U服务器机箱，所述热管散热器为2U服务器热管散热器。
10.如权利要求3所述的视景生成器，其特征在于，所述服务器机箱底部设置有2根圆柱形支腿。
【文档编号】G06T15/00GK204066193SQ201420520827
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年9月11日 优先权日:2014年6月9日
【发明者】朱巍, 邓华, 王文洁, 李志捷 申请人:中航远景（北京）科技股份有限公司