Рецепт 16 — Интерактивный 3D-просмотрщик полётов F-16

Пакет tensoraerospace.visualization.three_d превращает завершённый эпизод в самодостаточный интерактивный WebGL-просмотрщик: параметрическая геометрия F-16 из 13 секций, мышью можно вращать камеру (orbit), колесо — зум, анимированный след траектории и live-визуализация повреждений — всё через тот же DamageProfile API, что и в симуляции.

Связи. Моделирование повреждений ЛА · Источник. tensoraerospace/visualization/three_d/ · Запускаемый пример. example/visualization/example_3d_viewer_f16.py.

Быстрый старт

import numpy as np
from tensoraerospace.aerospacemodel.f16.nonlinear.damage import (
    DamageEvent, DamageProfile,
)
from tensoraerospace.envs.f16.nonlinear_angular import NonlinearAngularF16

profile = DamageProfile(events=[
    DamageEvent(20.0, "section_loss",
                payload={"section": "left_tip", "loss_fraction": 1.0}),
])

env = NonlinearAngularF16(
    initial_state=np.zeros(14), number_time_steps=6010,
    dt=0.01, airspeed=200.0, split_stab=True,
    damage_profile=profile,
    render_mode="3d_web",   # НОВОЕ
)
env.reset()
for _ in range(6000):
    env.step(np.zeros(4))

env.render()

В обычном Python-скрипте env.render() открывает сгенерированный flight.html в браузере по умолчанию. В Jupyter-ноутбуке возвращается IPython.display.HTML, и WebGL-холст встраивается прямо в ячейку.

Что показывает просмотрщик

• Меш самолёта. Параметрическая сборка F-16 из 13 секций на основе того же YAML BaseGeometry, что используется в физике, — крылья, стабилатор, вертикальный хвост, руль, элероны, фюзеляж. Каждая секция — именованный Object3D, поэтому damage-события адресуют конкретные части.
• След траектории. Синяя линия, растущая вдоль инерциального пути по мере продвижения анимации.
• HUD-оверлей (верхний левый угол). Текущее время, α, β, ωx, ωz и метки сработавших damage-событий за последние 1.5 с.
• Пресеты камеры (внизу).
• Free — полный орбитальный облёт мышью (по умолчанию).
• Chase — фиксация на 25 м сзади / 8 м выше самолёта, следование за его угловым положением.
• Top-down — вид сверху в ортографическом стиле.
• Таймлайн + скорость. Скраб в любую точку эпизода; воспроизведение на 0.25× / 0.5× / 1× / 2× / 4×.

Как выглядят повреждения

Просмотрщик читает flight_log.damage_state_history (бинарный поиск на каждый кадр) и применяет три класса эффектов:

Тип повреждения	Визуал
section_loss	Цвет секции линейно переходит к красному, прозрачность падает до 0; меш скрывается при f >= 1.0.
control_failure (jam / efficiency_loss / lost / free_floating)	Жёлтый emissive-контур на поражённой поверхности.
engine_failure	Оранжевый конус выхлопа за фюзеляжем масштабируется по thrust_factor; hard_failure=True убирает конус.

Симметричная потеря сохраняет двустороннюю симметрию — оба конца крыла затухают с одинаковой скоростью. Асимметричная потеря (только одна сторона) оставляет уцелевшую половину нетронутой, пока другая исчезает — в сочетании с моментом крена от аэродинамической коррекции это даёт наглядное объяснение поведения угловой скорости крена после повреждения.

Программный контроль

Высокоуровневая точка входа — env.render(), но можно и вручную собрать HTML:

from tensoraerospace.visualization.three_d import (
    build_flight_log, build_html, save_html, render,
)

log = build_flight_log(env)        # JSON-сериализуемый словарь
html = build_html(log)             # строка с self-contained HTML
path = save_html(log, "flight.html")   # запись на диск
render(env, save_to="flight.html", open_in_browser=False)  # оба варианта

Для Jupyter принудительно включить inline-режим:

from tensoraerospace.visualization.three_d import render
render(env, inline=True)   # → IPython.display.HTML

Self-contained вывод

Сгенерированный HTML содержит: * three.js v0.146 (UMD-бандл, ~600 КБ) * OrbitControls (~26 КБ) * viewer JS / CSS (~10 КБ) * JSON с flight log (~50–500 КБ в зависимости от длины эпизода)

Итого на файл: ~700 КБ — ~1 МБ. Без CDN, без локального сервера, без сети в рантайме. Файл можно отправить по почте или закоммитить в docs.

Скриншот

Смотрите также

• Моделирование повреждений ЛА
• Рецепт 15 — ET-DHP при повреждении ЛА
• example/visualization/example_3d_viewer_f16.py — запускаемый демо-скрипт