航空培訓(xùn)巨頭CAE在其成立75周年之際，有許多值得慶祝的事情。CAE作為民用航空、國防/安全和醫(yī)療保健領(lǐng)域的前沿培訓(xùn)解決方案供應(yīng)商，在全球范圍內(nèi)廣泛地簽訂了合同，年收入超過30億美元。目前，他們正沉醉在豐年的喜悅中。

CAE在航空無線電行業(yè)起家，但后來，他們迅猛地開拓了飛行模擬器業(yè)務(wù)。幾十年后，公司將培訓(xùn)網(wǎng)添加到了業(yè)務(wù)組合中。如今，CAE超過60%的收入都來自其提供的培訓(xùn)服務(wù)。

“從那一刻起，我們就一直在致力于提高培訓(xùn)設(shè)備的保真度和沉浸感。”CAE技術(shù)和創(chuàng)新副總裁Marc St-Hilaire說，“沉浸感越高，飛行員的體驗就越好，他們就越傾向于相信自己真的是在駕駛飛機。”

CAE始終在改進飛行模擬器的建造方法，這不僅是為了提高保真度，也是為了大幅縮短開發(fā)周期。“我們通過利用全球供應(yīng)鏈（現(xiàn)成的商業(yè)電子設(shè)備、計算機、運動系統(tǒng)和投影儀）實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變。”St-Hilaire說。

擁抱虛幻引擎

CAE關(guān)注現(xiàn)成的組件，這在一定程度上促使他們決定轉(zhuǎn)向虛幻引擎，將其作為下一代視覺解決方案的軟件平臺。

“在視覺系統(tǒng)方面，這項技術(shù)已經(jīng)取得了長足的進步，這正是我們?nèi)缃癫捎盟脑颉！盨t-Hilaire說。他回憶起了10年前見證虛幻引擎進入模擬領(lǐng)域。

“那時我們看到了一些用游戲引擎開發(fā)的訓(xùn)練器，它們可用于部分任務(wù)或初級任務(wù)，例如第一人稱射擊和戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練。”他說，“這極具突破性，因為一套軟件包中提供了完整的包辦式系統(tǒng)——你得到了可作為工具使用的開發(fā)環(huán)境，以及用來分發(fā)解決方案的手段。”他又補充說，虛幻引擎的內(nèi)容生態(tài)系統(tǒng)和社區(qū)在模擬行業(yè)也有著顛覆性意義。

St-Hilaire指出，在那之后，游戲引擎技術(shù)以及GPU性能等其他重要因素都得到了發(fā)展，它們共同構(gòu)成了一種模擬解決方案，當(dāng)模擬行業(yè)嘗試建立可信、高效的培訓(xùn)解決方案時，這解決了他們所面臨的許多挑戰(zhàn)，例如，遠(yuǎn)距離正確解析全球坐標(biāo)、低延遲，當(dāng)然還有圖形質(zhì)量。

解決模擬中的延遲問題

St-Hilaire通過將飛行模擬器比作一個封閉的控制回路（受訓(xùn)者向操縱桿施加力，并體驗到一系列感覺），說明了模擬器低延遲的重要性。“飛行員通過身體感知運動。他們的眼睛會告訴他們，自己在哪里，要去哪里；他們的內(nèi)耳能夠感覺到加速度和旋轉(zhuǎn)；他們的觸覺將提供力的反饋。這種回路非常微妙。”St-Hilaire解釋說，“這個回路中的任何延遲和延時都會使一些東西感覺不正確，影響飛行員對模擬飛機的控制，總體上，會讓飛行員與體驗脫節(jié)。”

St-Hilaire說，延遲問題非常關(guān)鍵，因此行業(yè)監(jiān)管機構(gòu)規(guī)定，從飛行員移動控制裝置開始，直到顯示視覺結(jié)果（中間還會夾雜著其他數(shù)據(jù)傳輸和計算過程），所有延遲和延時不得超過90毫秒。

“假設(shè)在一個聯(lián)合情景中，我通過戰(zhàn)斗機模擬器進行訓(xùn)練，另一架模擬器上的僚機駕駛員必須看到我所看到的內(nèi)容。”St-Hilaire說，“如果我擊落了什么東西，我們兩人必須同時看到我擊落了它。”

他說，從中可以看出網(wǎng)絡(luò)延遲的重要性，為了確保模擬的沉浸感和真實感，以及訓(xùn)練的有效性，網(wǎng)絡(luò)延遲與模擬器本身的延遲一樣，非常關(guān)鍵。

邁向標(biāo)準(zhǔn)化

大約15年前，CAE轉(zhuǎn)移了開發(fā)重點，開始利用商業(yè)GPU和驅(qū)動器，從那時起，他們開啟了飛行員視覺化計算的旅程。St-Hilaire指出，這又是一個視覺結(jié)果創(chuàng)建過程中技術(shù)變革的例子。

在早期，CAE飛行模擬器圖像生成器團隊使用的是ASIC和FPGA。“那時，在性能高峰期，我們每幀渲染6000個多邊形。”St-Hilaire沉思說，“當(dāng)我們轉(zhuǎn)向商用GPU時，我們也從ASIC設(shè)計和FPGA編程遷移到了基于OpenGL標(biāo)準(zhǔn)的軟件棧。”

他說，從那一刻起，話題從“有多少個多邊形”轉(zhuǎn)向了與路線圖及GPU密切相關(guān)的圖像質(zhì)量。隨著GPU性能的逐年提高，比起優(yōu)化，CAE開始更加關(guān)注內(nèi)容。

CAE正在廣泛利用衛(wèi)星影像和數(shù)字地形數(shù)據(jù)源，快速開發(fā)細(xì)節(jié)豐富、規(guī)模宏大的游戲區(qū)域。St-Hilaire說，2016年有一個關(guān)鍵時刻，使這種進步成為了可能。在那之前，每家公司都有自己私有的GIS數(shù)據(jù)格式，而這種格式與圖像生成器的架構(gòu)緊密相連。與此同時，客戶強烈希望我們實現(xiàn)更好的模擬器互連性。

隨后，Open Geospatial Consortium?采用CDB格式作為模擬GIS的標(biāo)準(zhǔn)格式，為互操作性提供了保障。St-Hilaire將這次標(biāo)準(zhǔn)化描述為模擬器發(fā)展史上的另一個“關(guān)鍵時刻”，這也為CAE在該領(lǐng)域的進步開辟了道路。

ProdigyTM圖像發(fā)生器

CAE已經(jīng)在這條道路上邁出了第一步。2021年11月，CAE宣布推出新的Prodigy圖像生成器（IG），在它的支持下，虛擬環(huán)境中可用的實體數(shù)量相較于之前增加了一個數(shù)量級。Prodigy擁有來自虛幻引擎的超逼真虛擬環(huán)境；支持AI和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（如DirectX、OpenFlight和OGC CDB）；占地面積小；兼容分辨率高達8K的投影儀；遵守最嚴(yán)格的網(wǎng)絡(luò)安全標(biāo)準(zhǔn)。

CAE決心充分利用現(xiàn)有的硬件和軟件解決方案，這些解決方案連接在一起，在系統(tǒng)間提供了無縫的互操作性。而Prodigy的開發(fā)正是這一行為的直接結(jié)果。“對CAE來說，重新發(fā)明輪子或再次解決已被解決的問題是沒有意義的。”St-Hilaire說，“利用現(xiàn)有的東西推動進步才是有意義的事情。”

有虛幻引擎為他們的下一代模擬器提供底層支持，St-Hilaire對CAE的未來充滿了期待。“這是一段旅程。”他說，“考慮到我們在Epic Games的伙伴的態(tài)度，以及所有合作者的態(tài)度，我們將共同解決模擬社區(qū)的問題，我確信，這種合作將使我們更加接近并超越我們在航空培訓(xùn)行業(yè)的目標(biāo)。”

本文轉(zhuǎn)自虛幻引擎官網(wǎng)~