Comment fonctionne un HUD ?

[Foxtail]

Salut,

Bon alors vous allez doucement apprendre à me connaître, mais je suis plutôt du genre à me poser toutes les questions possibles concernant à peu près tout dans la vie, y compris l'aviation du moment que l'explication aborde le sujet de façon scientifique.
-----> ----->
Bien sûr, je sais ce qu'est un HUD et je vois comment il "fonctionne", c'est à dire comment les images sont projetées sur la plaque de verre semi-transparente.

Non, ce qui m'intéresse, c'est de savoir comment l'appareil sait où placer les informations sur le HUD(*).
Je m'explique avec un exemple :

1. Un waypoint est indiqué au sol sur le HUD. C'est un losange qui est centré exactement sur le point au sol auquel il se rapporte.
2. Je bouge la tête dans le cockpit (je me déplace un peu sur la gauche ou la droite, me rapprochant des consoles, par exemple), tout en regardant le HUD.
3. Puisque le losange du HUD est un point sur la ligne formée entre mes yeux et le waypoint au sol, si j'ai déplacé ma tête, j'ai déplacé cette ligne, et si le losange du HUD reste fixe sur le HUD, alors je ne devrais plus voir le losange au bon endroit.
4. Si le losange indique toujours parfaitement le waypoint au sol (tant qu'il reste dans le HUD(**)), c'est que le HUD sait où se trouve ma tête et corrige le positionnement de cette information sur l'affichage en conséquence.

J'ai l'impression que c'est ce que fait Falcon (et ça se retrouve dans beaucoup d'autres simulateurs).

1. Est-ce que ça fonctionne comme ça ou c'est moi qui délire ?
2. Le cas échéant, comment ça marche ? C'est magique ?
3. Ou bien est-ce que le HUD fait la supposition que la tête est toujours parfaitement calée dans le siège et centrée sur l'axe de symétrie de l'appareil ?

Merci !


(*) bien sûr certaines infos ont un positionnement fixe, par exemple tout ce qui concerne l'attitude de l'avion. Dans ce cas le problème ne se pose pas.
(**) il est possible dans ce cas que le losange sorte du HUD et ne soit plus affiché.

[jojo]

Non c'est un phénomène optique (que je ne maitrise pas complètement).

La seule fois où j'ai vu fonctionner un vrai HUD c'était dans le simu Transall d'Évreux.

Le HUD ne fait pas de calcul par rapport à ton œil, c'est à toi d'être bien positionné. Dans le Rafale il y a des mires de chaque côté du HUD, si on le voit alignées c'est que le siège est bien réglé.

Après le HUD projette une image "virtuelle". Peut être que ça peut t'aider à comprendre
http://www.google.com/patents/EP2376968B1?cl=fr

Ce que j'avais pu constater, c'est que quel que soit ta distance au HUD les symboles semblent avoir la même taille. Mais si tu es trop loin tu n'en vois qu'une partie. Je pense qu'un bon moyen d'observer ce phénomène c'est le viseur d'un appareil photo reflex (même si c'est étroit)

Les HUD sont dit "collimateur à l'infini". L'infini pour l'oeil c'est autour de 8m. Tu peux donc avoir ton viseur à 50 cm du visage, c'est comme si tu regardais une image à 8m, ta vision n'a pas besoin d'accommoder. Et même s'il y a une position optimale, même en bougeant de quelques cm ça ne doit pas beaucoup changer la position des symboles.

Ceci dit, la tolérance dépend de l'utilisation. Sur les viseurs de casque, en général il semble que la coque interne soit sur mesure pour le crâne du pilote.

[Heero]

Voila un post qui pourra répondre à une partie de ta question :
http://www.checksix-forums.com/viewtopi ... 9&t=113287

OUPS : laissé la page trop longtemps ouverte, Jojo à répondu avant moi

[Foxtail]

Voila un post qui pourra répondre à une partie de ta question :
http://www.checksix-forums.com/viewtopi ... 9&t=113287

Merci, c'est très instructif. Mais si j'ai bien compris ça réponds plus aux remarques de jojo concernant la collimation du HUD, ce qui n'est pas ma question (à moins que je n'ai pas saisi cette notion de collimation).

Le HUD ne fait pas de calcul par rapport à ton œil, c'est à toi d'être bien positionné. Dans le Rafale il y a des mires de chaque côté du HUD, si on le voit alignées c'est que le siège est bien réglé.
[...]
Sur les viseurs de casque, en général il semble que la coque interne soit sur mesure pour le crâne du pilote.

Ah voilà qui simplifie tout !

Merci bien pour ces explications !
J'ai reçu mon TrackIR ce matin, je vais pouvoir tester ce soir si je perds bien les symboles quand je déplace ma tête en translation dans BMS

[Cat]

en fait c'est très simple.

Si les rayons lumineux venant du HUD se focalisaient en un point qui serait ton oeil (comme la loupe qui concentre les rayons lumineux et font brûler du papier), si tu bouges la tête, le point tournant que tu vois dans le HUD bouge.
Donc pas bon.

La solution : les rayons lumineux qui viennent du HUD sont parallèles entre eux.Donc quelque soit la position de ton oeil, le point visé reste fixe sur le sol. On dit que les rayons sont collimatés à l'infini

[PePe]

La partie optique c'est une chose (pas trop compliquée), mais moi ce qui m'épate c'est que le carré soit pile poil sur la cible.

J'imagine qu'il y a tout un paquet d'outils pour que les mécanos puissent aligner l'engin !

D'ailleurs, preuve que ce n'est pas si simple, pas mal de créateurs d'addons se cassent les dents (SSW par exemple...) avec des carrés pas franchement sur la cible !

[DeeJay]

... et les HUD rose ça N’EXISTE PAS!

[jojo]

... et les HUD rose ça N’EXISTE PAS!

Pas encore, mais ça viendra...

[GunMan]

Pour faire très très simple. Regarde la lune. Ensuite, cours 500 mètres dans ta rue, et re-regardes en l'air. Elle est toujours au même endroit !

Tout simplement parce que c'est un point à l'infini, il n'y a pas de parallaxe.

Par un procédé optique, on forme une image virtuelle à l'infini. Et donc, comme c'est à l'infini, pas de parallaxe Dans le pratique, l'infini est inatteignable (puisqu'il est infini ). Alors on focalise à 20 mètres devant l'avion, à peu près.

Oups, grillé, bien comme il faut en plus...

[GunMan]

J'imagine qu'il y a tout un paquet d'outils pour que les mécanos puissent aligner l'engin !

Ca c'est une bonne question. J'aurais tendance à dire que si l'avion est bien fait, normalement, l'engin est bien aligné dès lors qu'il est correctement monté dans l'avion. Mais bon, je me dis que ça serait trop beau... Vis de réglages des optiques - etc ?

[Foxtail]

La solution : les rayons lumineux qui viennent du HUD sont parallèles entre eux.Donc quelque soit la position de ton oeil, le point visé reste fixe sur le sol. On dit que les rayons sont collimatés à l'infini

Donc j'avais mal compris ce que collimaté à l'infini (ou presque) signifiait, et c'est bien la réponse au problème posé !

Énorme, c'est ça que je voulais observer ! J'ai franchement du mal à appréhender le côté optique de la chose, mais je commence à l'accepter

Par un procédé optique, on forme une image virtuelle à l'infini. Et donc, comme c'est à l'infini, pas de parallaxe

Alors pour cette question d'image virtuelle, là...
Je reviens d'ailleurs sur la remarque de jojo :

Après le HUD projette une image "virtuelle". Peut être que ça peut t'aider à comprendre
http://www.google.com/patents/EP2376968B1?cl=fr

Lapin compris... bon, déjà lire un brevet avec des fautes d'orthographe c'est pas ce qu'il y a de plus reposant. Mais si je comprends le besoin de cette image virtuelle, je ne vois pas encore comment elle fonctionne. Je vais me rencarder !

Par contre et comme promis j'ai essayé hier mon TrackIR dans BMS. Je ne sais pas vous mais malgré le ClipPro je n'ai pas réussi à translater la vue cockpit (je peux uniquement tourner la vue selon trois axe, mais la déplacer selon aucun). Du coup je n'ai pas pu voir si le phénomène avait été reproduit (mais j'en doute).

[jojo]

Ça devrait être plus clair avec ça :

http://fr.m.wikipedia.org/wiki/Lumi%C3% ... mat%C3%A9e

[Col. Chibani]

Je vais tenter une explication simple (en espérant qu'elle est exacte) :

Il faut comprendre 2 phénomènes : l'image virtuelle et la collimation.

Tout d'abord, l'image n'est pas "projetée" sur le HUD, mais il faut plutôt considérer que le HUD reflète une image.

Les éléments de cette image sont élaborés de telle façon que leur reflet semble être "posé" sur les éléments réels qu'ils désignent.

Pour comprendre, imagine 2 bougies placées de façon symétrique de part et d'autre d'une vitre (transparente, mais qui reflète également un peu la lumière).
Si tu allume la bougie qui est de ton côté et que tu regardes à travers la vitre, le reflet de la flamme de la bougie te semblera posé sur la bougie qui est de l'autre côté. Et ceci même si tu te déplaces. L'image virtuelle de la flamme est située sur la bougie réelle.



C'est le même principe pour le HUD. Celui-ci est juste orienté à 45° pour refléter verticalement une image horizontale.

Mais, tu vas me dire, pour que ça marche, il faut que le symbole qui se reflète sur le HUD soit à la même distance que l'élément réel qu'il désigne (comme pour les bougies, qui doivent être exactement à la même distance de chaque côté de la vitre).

C'est là qu'intervient le 2ième phénomène : avant d'arriver au HUD, l'image passe par une (ou des, je ne sais pas) lentille(s) qui oriente(nt) les rayons lumineux de telle façon que le symbole semble être situé à une grande distance du HUD (collimation à l'infini). Le symbole reste donc immobile par rapport aux éléments extérieurs, même si le pilote bouge la tête.

[SpruceGoose]

Exemple : Principe d’un HUD à double glace d’un avion moderne.

On peut voir que sur la figure 2C, lorsque l’image est collimatée, tous les points sont vus dans la même direction quelle que soit la position de l’œil regardant la glace.
Le déplacement de l’œil ne modifie en rien la position d’un repère collimaté sur le paysage (objet réel du paysage et repère collimaté superposé à ce point étant tous deux situés à l’infini, ils sont confondus, donc indissociables).

La mise en place de 2 glaces permet d’augmenter le champ en site de plusieurs degrés (Figure 2B).
Chacune des glaces est traitée de manière à fournir une intensité de lumière réfléchie globale qui soit uniforme, soit ici 20 % (Figure 2D).

La lentille de correction de pare-brise est nécessaire dans le cas où ce dernier est galbé (altération de la direction des rayons lumineux - ce ne sont pas les exemples d’avions qui manquent).

* * *

[gillouf1]

Merci pour les schémas SpruceGoose; enfin je comprend le "pourquoi" des 2 glaces sur les HUD.

Allez, je pousse le vice: sur les HUD modernes (de type holographiques comme le F-15E, Rafale, Typhoon...) ceux-ci n'ont qu'une seule glace panoramique et bombée. Même si le principe général doit rester identique, j'ai quand même un peu de mal à piger comment ils fonctionnent (augmentation du champs de vision et pourquoi holographique).

@+

[SpruceGoose]

enfin je comprend le "pourquoi" des 2 glaces sur les HUD.

Un schéma complémentaire 3.

* * *

[Foxtail]

Je vais tenter une explication simple (en espérant qu'elle est exacte)

Une explication très pédagogique, chapeau ! J'ai tout compris.
Reste plus que quelques questions concernant l'émission de l'image, auxquelles répond SpruceGoose.

C'est génial ! Un grand bravo à vous tous !

[Alambic]

Merci pour les schémas SpruceGoose; enfin je comprend le "pourquoi" des 2 glaces sur les HUD.

Allez, je pousse le vice: sur les HUD modernes (de type holographiques comme le F-15E, Rafale, Typhoon...) ceux-ci n'ont qu'une seule glace panoramique et bombée. Même si le principe général doit rester identique, j'ai quand même un peu de mal à piger comment ils fonctionnent (augmentation du champs de vision et pourquoi holographique).

@+

Concernant l’aspect holographique, je m'auto-cite: http://www.checksix-forums.com/viewtopi ... 82#p819482

[gillouf1]

Concernant l’aspect holographique, je m'auto-cite: http://www.checksix-forums.com/viewtopi ... 82#p819482

Merci

Même si j'ai pas tout pigé, j'y vois un peu plus clair maintenant.

@+

[Foxtail]

Concernant l’aspect holographique, je m'auto-cite: http://www.checksix-forums.com/viewtopi ... 82#p819482

Et tu fais bien, ce post m'avait échappé ! Très intéressant.
J'ai compris plein de choses du coup merci à tous !

[patlog]

Bonjour,

Je déterre ce post, car j'aimerais que SpruceGoose me remette en ligne les 3 images (posts#14 et #16 de ce fil) qu'il avait mises concernant les HUD double glaces .
Possible?

Merci d'avance!!