半天“建”一座城,3天“建”一个机场,这是什么速度?
大概就是,眼睛一闭一睁,就会有一座城市一个机场出现在你视野里了。
除了速度惊人,而且极其拟真,甚至让你真假难辨。
这是现实中的深圳宝安机场。
这是游戏引擎建造的深圳宝安机场。
看起来是不是非常真实?
刚刚这张源自游戏引擎的机场图,就是中国首个完全自研的全动飞行模拟机视景系统的画面之一。
而就在今天,“南航-腾讯”航空安全与仿真研究实验室正式发布了这套系统。
作为全球首个基于游戏科技和虚像显示技术打造的全新一代视景系统,它以腾讯自研游戏引擎和南航自研虚像显示技术为基础,可以更快速地创造出超拟真、大规模、高沉浸的训练场景,为飞行员提供1:1的真飞机模拟仿真驾驶体验和第一视角的世界场景图像渲染,助力飞行训练更高效、更安全。
那么,这个飞行训练的“必备神器”——视景系统,具体有哪些用途呢?一起来看看!
视景系统
全动飞行模拟机的“眼睛”
培养飞行员是民航“软实力”的首要体现,民航总局规定,我国民航飞行员每人每半年需要完成一次驾驶舱的模拟训练,每次至少12个小时。每位飞行员职业生涯内,需要在模拟机完成超1000小时的训练。
由于高等级飞行模拟器可以替代真机训练,因此,作为航空领域的高端制造装备,全动飞行模拟机已然成为民航飞行员训练的主要设备。
基于计算机技术、电子传感技术和液压传动技术,全动飞行模拟机可以做出有6个自由度的全方位移动,飞行员在里面,能够切身体验起飞、降落、冲上碧空、穿过云端等飞行姿态和动作,以及突遇强气流、遭逢雷雨天气等特殊紧急情况。
全动飞行模拟机通常由模拟座舱、运动系统、视景系统、计算机系统及教员控制台五大系统组成。鉴于飞行员70%的信息来自于视觉,所以用以模拟飞行时所见景象的视景系统是其中最关键的部件之一。
通过它,飞行员能用真实驾机的第一视角,看到各种飞行时段的拟真场景图像,例如各地机场的日月晨昏、风云变幻的天气、不同经纬度的春夏秋冬等。
算起来,视景系统已有百余年的发展史:1920年~1950年,以小比例模型和照相机功能为主的点光源投影系统大受欢迎;1960年~1970年,沙盘-闭路电视系统被广泛使用,期间出现了第一套彩色视景系统和第一个实时的光栅扫描式CGI系统。
进入1970年后,相关技术得到了突飞猛进的升级。随着计算机图形学领域的学科确立和研究深入、大规模集成电路的发展、中高档CGI技术的出现,许多高档视景系统陆续面世,现代模拟器几乎全部使用计算机成像视景系统,并且视景画面逐渐从二维地面图像演变成三维图像乃至具有真实纹理的全景图像。
而在近几年,随着游戏引擎技术的进步,游戏科技成为了视景系统核心关键技术突破的探索新方向。
游戏科技
视景系统的“数字交互引擎”
这有据可循,在游戏引擎被引入之前,尽管经过长时间的技术迭代,视景成像质量在不断提升,但是在拟真度方面,距离真实飞行的场景依然有一定差距,主要存在这样一些问题:
不太重视城市建筑的视景重建和体验;
无全局动态光照,场景模型非完全真实:
只有早中傍晚夜晚4个时间段;
与飞行安全最为相关的下雨天气情况不拟真。
另在数字资产制作维度,建模效率也有很大的进步空间,不能满足跟随国内外机场不断扩建变化而实时刷新数据库的需求。此外,训练科目也不够丰富。
从技术的角度来看,游戏科技恰好可以提供针对性的解决方案。
一方面,电子游戏的发展深度依赖并持续驱动计算机图形技术的进步,是计算机图形技术运用的集大成者;另一方面,游戏一直在朝向更拟真、更沉浸的方向发展,积累了超写实场景渲染、AIGC+PCG内容生成等一系列技术能力,具备非常强的技术优势,能解决视景系统眼下的“痛点”。
在成像方面,腾讯利用自研游戏引擎,可以模拟出一个超写实的地球大场景。多边形生成与渲染能力提升380倍,贴图精细度提升近100倍,不仅支持4K分辨率,而且游戏引擎的实时渲染和全局光照,能够逼真模拟风霜雨雪等各种天气效果和复杂场景,整个画面可以说是细节满满,真假难辨。
而南航自研高光学性能虚像技术,则通过最新研发的聚酯薄膜高精度控制系统、高性能背投屏和大宽辐高质量麦拉膜,解决了虚像显示清晰度低、扭曲、偏色和亮度衰减严重等问题,确保多屏幕微秒级同步渲染下,画面投射入眼无形变。
看,这是视景系统里的日出。
这是降雨和闪电的场景。
这是清澈透亮的水面。
这是令人沉醉的夜晚。
除了精细的画质,建模效率也特别值得一提。基于PCG与AI内容生成技术,我们仅用半天就能让1000平方公里的城市拔地而起,仅用3天就能“建好”一座机场,建模效率提升了10倍以上。
在画质逼真和建模高效的基础上,这套视景系统的运行也很稳定,性能超越了工业级标准,实现了0卡顿,4K 60fps 0丢帧,保证了飞行员在训练中的连续性和持续性,不会因视景出现BUG而被迫中止训练,能够“丝滑”地完成训练。
飞行安全是民航发展的生命线,飞行训练则是安全保障的强力支撑。
伴随着新一代视景系统的升级,飞行员将能模拟上百项训练科目,在超写实的场景里,更高效完成训练,坚守飞行安全的底线。
本次腾讯与南航的合作,是游戏技术在民航领域的率先运用。在此之前,游戏已经突破既有产业范畴,被运用到数字文保领域,打造了数字长城、数字藏经洞等产品。
数字长城是全球首次通过数字技术,实现最大规模文化遗产毫米级高精度、沉浸交互式的数字还原,在这里,我们不仅可以了解长城历史文化,还可以体验长城“修缮”过程。
数字藏经洞是全球首个用游戏科技打造的新一代“超时空参与式博物馆”,用户可以一键穿越时空,与不同朝代的历史人物对话互动,身临其境地感受敦煌藏经洞的前世今生。
游戏作为一个超级数字场景,正在不断创造着新价值与新可能。而建立在游戏科技之上的,可以是丰富多样的游戏产品,也可以是解决各种社会议题的数字解决方案,比如此次腾讯与南航联合发布的飞行模拟机视景系统。
让我们一起期待,游戏科技未来能够成为助力航空产业乃至更多工业领域创新升级的“数字交互引擎”。