Software & Systems

Важнейшим элементом программно-техничес­кого комплекса, обеспечивающего информационную поддержку экипажа Международной космической станции (МКС) при проведении научных экспериментов в орбитальных условиях, является бортовой модуль интерфейса пользователя виртуальных руководств (МИП ВИРУ) [1].

Этот модуль – своего рода сборочный цех, в котором компонуются и воспроизводятся визуальные и акустические сцены, формируемые из массивов разнородной мультимедиа информации [2].

Программный комплекс МИП ВИРУ состоит из процессорных и серверных модулей, разветвленной файловой структуры и хранилища мультимедиа ресурсов (рис. 1).

После автономного или внешнего запуска приложения активируются сохраненные или вводятся новые настройки, осуществляется выбор темы, генерируются органы виртуального управления и навигации. Запускается сценарная циклограмма, под управлением которой загружаются и анализируются актуальные управляющие XML-описания и организуется воспроизведение элементов мультимедиа, извлекаемых из хранилища. Визуальные элементы выводятся в окнах МИП, которые управляются отдельными программными модулями по специальным ситуационным планам.

В информационном обмене участвуют следующие узлы и информационные блоки:

–      структура проекта **_XML/ MAIN.xml – считывается ядром;

–      ядро control.swf – считывает управляющую XML-структуру, файлы библиотеки, исходное или авторизованное описание состояний виртуальных объектов; формирует протокол хода космического эксперимента (КЭ) и параметры текущих состояний виртуальных объектов и передает их сокет-серверу для локальной записи;

–      сокет-сервер server.exe (2) – принимает от ядра и записывает на жесткий диск log-файл fscommand/**_LOG/_<#>.xml по адресу, вводимому оператором при авторизации в начале сессии; внутри этого файла также сохраняется авторизованное описание текущего состояния виртуальных элементов.

В скрипте сервера реализован алгоритм пакетного приема больших массивов данных: производится разбор входной строки на идентификатор и значащую часть, отдельно сохраняется адрес, сегменты данных последовательно суммируются – восстанавливается исходный массив, который затем записывается на диск.

Программный комплекс состоит из общего пакета программ и набора специфических приложений для каждого эксперимента. Папки и файлы конкретных экспериментов индексируются двухсимвольными (**) префиксами: RE – Релаксация, UR – Ураган (Альбедо).

Общий раздел комплекса (поставляемый дистрибутив) включает следующие папки и файлы:

–      проектор START.exe;

–      основной исполнительный модуль, подключаемый к проектору, с виртуальными органами управления control.swf;

–      папка SOUND с дикторскими комментариями общесистемных действий оператора (без привязки к конкретным экспериментам);

–      оболочка (Skin) органов управления видео, например SteelExternalAll.swf;

–      папка fscommand, включающая сокет-сер­вер server.exe;

–      папки **_LOG для множества log-файлов **_LOG/_.xml, которые генерируются автоматически и поэтому с дистрибутивом не поставляются;

–      папки **_XML с управляющими файлами структур и состояний виртуальных объектов (MAIN и MAIN_interactive).

Все XML-описания начинаются с нулевого тега, характеризующего общее состояние объекта, к которому относится данное описание. В нулевом теге может размещаться и меню данного документа.

Управляющий файл **_XML/MAIN.xml содержит иерархическую структуру данной инструкции, адреса условных переходов, коды времени, тексты заголовков и предупреждений. Таким образом, последовательность выполняемых операций представляется в виде простой цепочки, а иерархические признаки дерева и внутренние логические переходы определяются атрибутами и позицией тега блока в дереве.

Приведем состав атрибутов типового тега управляющего XML-файла:

 strat="1"

 full_name="Выбор режима космического научного эксперимента"

 short_name="ВЫБОР РЕЖИМА КЭ"

 condition="next"

      condition_no=" "

      timeNorma="10"

      timeAuto="5"

      text1=" "

      text2=" "

      head3="ПРИМЕЧАНИЕ:"

      text3="Регистрация результатов эксперимента обязательна!"

      color3="red"

      ill_name=""

      sprav_text_name=""

      sprav_ill_name=""

      sound_name="Sound 1.mp3"

/>

…,

где strat – уровень вложенности информационного блока; full_name – полное имя блока (выводится в строке подсказки); short_name – краткое имя блока (выводится на кнопках Дерева); condition – адрес перехода по выбору логического условия «ДА»; condition_no – адрес перехода по выбору логического условия «НЕТ»;       timeNorma – норматив времени на выполнение операции; timeAuto – время автоматического воспроизведения действия; text1 – описание действия на литературном языке; text2 – оригинальное описание действия с использованием спецсимволов; head3 – заголовок поля предупреждений; text3 – текст поля предупреждений; color3 – цветовое оформление поля предупреждений; ill_name – имя файла мультимедиа иллюстрации; sprav_text_name – имя файла текста справки; sprav_ill_name – имя файла иллюстрации к справке; sound_name – имя файла дикторского комментария.

Порядок тегов в общей последовательности определяет очередность их интерпретации.

Для каждого эксперимента созданы индивидуальные библиотеки – папки с файлами **_IL, в которых размещаются файлы видео- и флэш-ани­мации в форматах SWF и FLV; фото/графика (JPG), звуковые комментарии к действиям (MP3).

Функциональная последовательность работы ВИРУ реализуется скриптами исполняемого модуля control.swf – в 10 кадрах его шкалы времени (рис. 2, 3). Она может быть запущена автономным или системным стартом из внешнего административного приложения проектора START.exe.

Модули control.swf и START.exe написаны на языке сценариев ActionScript [3]. Цикличность работы ВИРУ определяется действиями оператора, сценарными ситуациями и реализуется межкадровыми переходами (рис. 4).

Модуль START.exe представляет собой короткий скрипт, исполняемый в среде так называемого флэш-проектора со встроенным флэш-плэйером, подключающим, в свою очередь, главный модуль control.swf. Такая конструкция имеет ряд важных преимуществ. Структура флэш-проектора полностью автономна, обладает высокой степенью закрытости и, следовательно, защищенности от внешних несанкционированных воздействий. Про­ектор автоматически масштабирует моделируемую векторную сцену под любой формат экрана, что дает возможность простого переноса продукта на мобильные устройства или большие аудиторные экраны. Проектор работает в полноэкранном режиме fullscreen, без элементов системного оформления Windows, браузерных обрамлений и т.п., что дает возможность полного авторского контроля визуальной среды. Последнее обстоятельство особенно важно в космических приложениях, где эргономике и психологическим факторам придается большое значение.

Кадр 1. После запуска модуля control.swf выполняются подготовительные операции, в том числе устанавливается связь с сокет-сервером. Система готова к общению с внешней средой.

Кадр 2. Включается ожидание действий оператора, на фоне которого вызываются сохраненные ранее настройки программы. Оператор может изменить их, включив панель настроек, или выбрать тему космического эксперимента.

Кадр 3. Выбор темы переводит циклограмму через промежуточный кадр 3 с определением внутренних параметров в кадр 4.

Кадр 4. Активируется панель авторизации для первичного ввода имени оператора и названия сессии; по умолчанию это дата и время включения кадра 4.

Кадры 5–9. При первом включении запускают последовательность подготовительных операций; подключается хранилище мультимедиа.

Кадр 10. Выполняется остановка и ожидаются действия оператора. Это основная позиция интерактивной цепи. Оператор выбирает очередное выполняемое действие кнопками навигации или нажатием блока дерева. Происходит прокрутка короткой цепочки: кадр 9–кадр 10 с загрузкой соответствующей мультимедиа-поддержки. Этот цикл повторяется до завершения сессии.

В ситуации завершения сессии циклограмма переводится в кадр 4, где вызывается панель листа регистрации субъективных оценок эксперимента оператором, выполняется запись этих оценок на диск, возобновляется работа с панелью авторизации для продолжения работы с данной или ранее сохраненной сессией. Отсюда возможен и переход на страницу выбора темы эксперимента.

Подготовка мультимедиа для ВИРУ производится в наземной студии.

При создании видео, флэш-анимации и графики используется единый максимальный размер кадра 1000´700 пикс. Миниатюры генерируются из этого размера автоматически.

Поле отображения визуальной информации автоматически масштабируется в два формата – макси и мини. Минимальный формат имеет размеры 660´556. Форматы переключаются в зависимости от сценария или кнопкой на нижней панели.

Флэш-анимация монтируется в формате SWF. Клип SWF создается в кадре размером 1000´700 пикс. Графика рисуется в файле JPG качеством 72 pix/inch.

Видео в проекте ВИРУ создается, монтируется и вводится в систему в FLV-формате, без промежуточного SWF-файла, по схеме, представленной на рисунке 5.

Сгенерированный в 3D-пространстве исходный видеоматериал должен иметь следующие параметры: формат – AVI, частота смены кадров – 25, разрешение – 1000´700.

Преобразование *.AVI в *.FLV выполняется конвертором Adobe Media Encoder.

Ориентиром достаточного соотношения качество/объем является сжатие итогового AVI до плотности потока около 10 Мбайт в минуту.

Запись звуковых комментариев осуществляется через студийный микрофон и пульт-микшер компьютерной программой звукозаписи с линейного входа звуковой карты. Прямая запись через микрофонный вход звуковой карты не рекомендуется из-за высокого уровня фоновых помех.

Модуль интерфейса пользователя ВИРУ создан в виде динамически переключаемой композиции 50 унифицированных скриптов, которые в дальнейшем будут использоваться при создании бортовых информационных комплексов различного назначения.

Литература

1.     Операции и эксперименты на Международной космической станции 25 апреля 2013 года. URL: http://www. federalspace.ru/main.php?id=2&nid=20060 (дата обращения: 15.05.2013).

2.     Технические эксперименты и исследования на Российском сегменте МКС. Эксперимент «ВИРУ». URL: http://www. energia.ru/ru/iss/researches/techn/58.html (дата обращения: 15.05.2013).

3.     Гурский Д. ActionScript 2.0: программирование во Flash MX 2004 для профессионалов. СПб: Питер, 2004. 1088 с.

References

1.     Operatsii i eksperimenty na Mezhdunarodnoy kosmiches­koy stantsii 25 aprelya 2013 goda [Operations and experiments on ISS 25 April 2013], available at: http://www.federalspace.ru/main. php?id=2&nid=20060 (accessed 15 May 2013).

2.   Tekhnicheskie eksperimenty i issledovaniya na Rossiyskom segmente MKS. Eksperiment "VIRU" [Technical experiments and researches on Russian ISS segment. Experiment "VIGU"], available at: http://www.energia.ru/ru/iss/researches/techn/58.html (accessed 15 May 2013).

3.   Gursky D., ActionScript 2.0: programmirovanie vo Flash MX 2004 dlya professionalov [ActionScript 2.0: Flash MX 2004 programming for professionals], SPb, Piter, 2004.