Mit diesem Ziel vor Augen machte sich Entrol an die Entwicklung von ENWALL, der weltweit ersten immersiven LED-Anzeigetechnologie, die speziell für die Pilotenausbildung entworfen wurde. ENWALL erweitert das Sichtfeld des Piloten und bietet nahtlose, hoch aufgelöste visuelle Darstellungen ohne die Einschränkungen von HMD oder Beamern.
Mit ENWALL werden die Bilder direkt auf den LED-Monitoren angezeigt, was gegenüber Beamer-Lösungen viele Vorteile bietet: höhere Auflösung, besserer Kontrast, nahtlose visuelle Darstellung und einfachere Hardware-Wartung. Die hoch aufgelösten Darstellungen von ENWALL werden mit ENVISION umgesetzt, dem individuell anpassbaren Bildgenerator von Entrol, der mit der Unreal Engine läuft.
Wir wollten mehr über ENWALL herausfinden und wie die Unreal Engine zu einem integralen Bestandteil dieser bahnbrechenden Lösung für Flugsimulatoren wurde. Dafür haben wir uns mit Iñigo Hernandez Irizar unterhalten, dem Business Development Manager und Head of Communication für Entrol-Simulatoren, und ebenso mit Enrique Silvela, Senior Simulation Engineer und Lead Visual Engineer für ENVISION- und ENWALL-Projekte.
Herzlichen Glückwunsch zur kürzlichen Markteinführung von ENWALL. Können Sie uns etwas mehr über ENWALL und ENVISION erzählen?
Irizar: ENWALL ist eine modulare LED-Lösung, die aus einem zylindrischen LED-Bildschirm mit perfekt integrierten, verstärkten LED-Bodenmonitoren besteht. Das System wurde mit ENVISION optimiert, unserem Bildgenerator auf Basis der Unreal Engine. Für uns war die Entscheidung von Anfang an klar, die LED-Monitorwand mit ENVISION zu verknüpfen, denn wir verbinden revolutionäre Hardware mit der bestmöglichen Grafikdarstellungsqualität.
Die Entscheidung fiel auf Unreal Engine, weil die Engine die für uns nötige Anpassbarkeit bietet, die nötig ist, damit wir individuelle visuelle Lösungen für unsere Kunden bereitstellen können. Wir konnten ENVISION so anpassen, dass wir Satellitenaufnahmen mit einer Auflösung von bis zu einem Meter pro Pixel darstellen können und dazu hoch aufgelöste 3D-Modelle von Flughäfen und Hubschrauberlandeplätzen, die speziell für unsere Kunden erstellt wurden."
Zudem konnten wir auch Szenarien entwickeln, die besondere Situationen wie Brandbekämpfung, Strafverfolgung, Einsätze auf hoher See, Such- und Rettungsaktionen und medizinische Notfalleinsätze abdecken.
Können Sie uns ein paar Beispiele schildern, wie Ihre Kunden ENWALL und ENVISION einsetzen?
Irizar: ENWALL wurde speziell für die Betriebsschulung entwickelt. Das größere Sichtfeld und die hohe visuelle Darstellungsqualität von ENWALL im Zusammenspiel mit der visuellen Grafikqualität von ENVISION bieten optimale Bedingungen für eine exzellente Betriebsschulung.
Wir haben einen Kunden in Neuseeland, der ENWALL installiert, um Rettungseinsätze aus der Luft zu trainieren. Die Kombination aus ENWALL und ENVISION ist dafür besonders interessant, weil man problemlos eine realistische Unfallumgebung aus ihren Datenbanken einbinden kann, beispielsweise eine beengte Stelle inmitten eines dichten Walds. Mit ENWALL kann ein Pilot den Hubschrauber direkt über der Unfallstelle positionieren und die ganze Szenerie über das große Sichtfeld im Blick behalten. Nach der simulierten Bergung von verletzten Personen kann der Pilot den Hubschrauber direkt zu einem hoch aufgelösten 3D-Modell des nächstgelegenen Krankenhauses fliegen, das von ENVISION bereitgestellt wird. Der Pilot kann dann mit ENWALL sicher auf dem Landeplatz landen.
Ein anderer Kunde in Südkorea will jetzt für die Brandbekämpfungsausbildung aus der Luft auch auf ENWALL und ENVISION setzen. Mit ENVISION können sie Feuerfronten an beliebigen Orten in der Szene starten, die sich dann realistisch ausbreiten und bewegen. Wasserstellen zum Befüllen der Wassertanks von Hubschraubern sind ebenfalls zugänglich. Nach der Befüllung kann der Pilot das Feuer durch simuliertes Ablassen des Wassers bekämpfen. Mit ENWALL können die Brandbekämpfer auch überprüfen, ob die Feuer wirklich gelöscht wurden.
Welche Vorteile bieten LED-Monitore im Vergleich zu Beamern für die Simulation?
Irizar: Der größte Vorteil ist die bessere Auflösung und der höhere Kontrast. Das bessere Kontrastverhältnis spürt man besonders bei Nachtflügen. Da man einzelne LEDs direkt ausschalten kann, lässt sich absolute Dunkelheit simulieren. Beamer können das nicht. Die Darstellung auf LED-Monitoren ist ebenfalls komplett übergangslos, wodurch Verzerrungen und Überblendungsprobleme von Beamern nicht mehr auftreten.
Ein anderer Vorteil ist das große Sichtfeld. Man kann so viele LED-Panels installieren, wie man möchte, um beliebige Ansprüche an das Sichtfeld zu verwirklichen.
LED-Panels lassen sich auch einfacher warten. Die ganze Anzeige besteht aus modularen Panels, die sich einfach austauschen lassen. Die Panels sind leicht erreichbar und lassen sich unkompliziert abbauen. Das ist bei Beamer-Systemen nicht der Fall.
Durch die leichtere Wartung verringern sich die Ausfallzeiten der Simulatoren. Geht ein Beamer kaputt, bedeutet dies das Ende für eine ganze Trainingseinheit. Bei einem kaputten LED-Panel ist das nicht nötig. Jedes Panel besteht aus vielen einzelnen LEDs. Fällt eine davon aus, kann man trotzdem einfach weitermachen. Sollten mal größere LED-Gruppen ausfallen, was nur sehr selten vorkommt, dann kann das betroffene Panel einfach ausgetauscht werden. Der Austausch lässt sich sogar während eines laufenden Trainings vornehmen und es muss dafür nicht unterbrochen werden.
Welche besonderen Erkenntnisse haben Sie während der Entwicklung von ENWALL gewonnen?
Silvela: Eine der wichtigsten Lehren konnten wir direkt zu Anfang der Entwicklung der ersten LED-Displays ziehen, die wir ähnlich einer Beamer-Konfiguration kugelförmig anordnen wollten. Sphärische Displays bieten im Vergleich zu zylindrischen Displays ein noch viel größeres Sichtfeld. Anfangs hielten wir das für die ideale Herangehensweise. Beim Testen stießen wir jedoch auf viele Probleme.
Da das perfekte Pixel-zu-Oberfläche-Mapping auf einer Kugel unmöglich ist, mussten wir einige Pixel entfernen, um die kugelförmige Darstellung zu erzielen. Bei der normalen Videowiedergabe fällt das nicht weiter auf, aber im Simulator führt das zu gravierenden Problemen. Weit entfernte Bäume, die auf dem Monitor nur ein paar Pixel groß sind, fangen dann an zu flackern oder verschwinden, was den Piloten im Flug ablenkt.
Wartung und Reparaturen waren weitere Herausforderungen. Sphärische LED-Displays benötigen komplexe, nicht-standardkonforme Panels, die sich schwerer warten und austauschen lassen. Im Gegensatz dazu ermöglichen zylindrische Displays ein sauberes Raster-zu-Oberfläche-Mapping ohne Pixelverluste oder Flackern. Das einheitliche Paneldesign vereinfacht zudem die Wartung.
Im Gegenzug müssen wir jedoch ein eingeschränktes vertikales Sichtfeld in Kauf nehmen. Vor allem für Hubschrauberpiloten ist ein großes vertikales Sichtfeld wichtig, weil sie durch das untere Cockpitfenster nach unten blicken müssen. Anders als sphärische Displays erlauben das übliche zylindrische Displays in der Regel nicht so gut.
Für die Lösung des Problems kam uns eine neuartige Idee. Warum an einer einzigen, durchgehenden und komplexen Anzeigefläche festhalten, wenn wir die Darstellung auf mehrere, einfachere Geometrien anzeigen können? Wir behielten das große zylindrische Display bei und fügten weitere flache LED-Displays unter dem Cockpit hinzu, was das vertikale Sichtfeld extrem erweitert, ohne die Pixelintegrität oder Wartungskomplexität zu beeinträchtigen. Der modulare Ansatz erwies sich in jeder Hinsicht als weitaus effizienter als ein kugelförmiges Display.
Warum ist die visuelle Detailtreue und Präzision so wichtig für diese Art von Simulator?
Irizar: Visuelle Wiedergabetreue ist essenziell für Flugsimulatoren. Kann ein Simulator nicht die nötigen visuellen Wiedergabestandards erfüllen, dann erreicht er nicht den erforderlichen Immersionsgrad für die Auszubildenden und kann nicht den nötigen Realitätsgrad für ein optimales Operationstraining bieten.
Immersion ist unverzichtbar für Flugsimulatoren, um ein Trainingserlebnis zu erschaffen, dass der Realität so nah wie möglich kommt. Erreicht ein Simulator nicht diesen Realitätsgrad, kann das den Piloten ablenken. Der niedrigere Immersionsgrad wirkt sich direkt negativ auf die Trainingsqualität aus.
Realitätsnahe Bewegungen sind ebenfalls extrem wichtig. Die Bewegungen müssen sich möglichst echt und plausibel anfühlen, damit das Training erfolgreich ist. Das erreicht man nur mit einer sehr hohen visuellen Wiedergabetreue und Genauigkeit. Bei einem Such- und Rettungseinsatz müssen Piloten beispielsweise ihre Umgebung und bestimmte markante Punkte in der Landschaft erkennen können. Das lässt sich nur mit hoher visueller Darstellungsqualität erreichen.
Zum Schluss noch eine Frage: Was sehen Sie in der Zukunft für Flugsimulatoren? Was können wir in Zukunft von Entrol erwarten?
Irizar: Die Zukunft der Simulatoren ist vielversprechend. Die Technologie macht immer schneller enorme Entwicklungssprünge und bahnbrechende Technologien mischen den Markt auf.
Entrol konzentriert sich aktuell auf die Entwicklung kostengünstiger FFS-Anlagen für Level B. Der Preis für solche Anlagen lag in den letzten 20 Jahren bei rund 10 Millionen Euro und das wollen wir ändern. Unser Anspruch ist es, zuverlässige, hochwertige FFS-Anlagen für Level B für etwa 6–7 Millionen Euro anbieten zu können.
Von Entrol wird es also in den nächsten Jahren viele spannende Neuigkeiten zu neuen Angeboten und Entwicklungen geben.