L’importance du photoréalisme dans la simulation et comment l’atteindre avec SCANeR

À propos de la simulation automobile

Comme vous le savez déjà, la simulation dans l’industrie automobile est devenue essentielle pour le développement de nouveaux véhicules et produits. En effet, la simulation permet aux acteurs de l’industrie automobile de concevoir, tester et valider leurs produits sans avoir besoin de prototypes physiques coûteux. Elle leur permet ainsi de multiplier les hypothèses et les conceptions possibles pour un même produit. Cela est vrai non seulement pour la fiabilité globale du véhicule, qu’il s’agisse de ses propriétés mécaniques, de son efficacité énergétique (consommation de carburant, aérodynamisme, etc.) ou de sa capacité à détecter différents obstacles grâce à ses capteurs et algorithmes de détection, mais aussi pour l’esthétique du véhicule. En effet, pour l’utilisateur final du véhicule, selon le marché visé, il est tout aussi important d’avoir un véhicule efficace et fiable que d’avoir un véhicule au design attrayant. Cette partie du produit est prise en charge par l’équipe de designers, qui doit gérer l’intérieur comme l’extérieur. Au cours de ses itérations, cette équipe a de nombreux choix à faire : les couleurs de l’extérieur et de l’intérieur, les différents matériaux utilisés, la forme et la taille des différentes pièces, etc. C’est ici que la simulation peut aider à prendre ces décisions. La philosophie autour de SCANeR Studio est que toutes ses fonctionnalités peuvent être utilisées simultanément. Cela vous permet de combiner différents aspects de votre projet, sans vous soucier de leur niveau de complétion. Concrètement, cela signifie que vous pouvez utiliser la dynamique du véhicule que vous avez développée, ainsi que les différents capteurs et systèmes ADAS, et avec le cockpit que vous développez, afin de mettre un conducteur dans la boucle de simulation et de le faire interagir avec le véhicule.

L’importance du photoréalisme dans la simulation automobile

Bien que SCANeR permette de rassembler toutes les équipes d’un projet de véhicule autour des mêmes outils, pour que la simulation soit entièrement pertinente lors des tests en DiL (Driver-in-the-Loop), l’immersion dans la simulation doit être aussi profonde que possible afin d’obtenir des résultats optimaux et de pouvoir prendre des décisions éclairées. Lorsque le conducteur entre dans la simulation, il s’attend à ce que ses sens soient trompés au point de croire que la situation est réelle. Voici quelques facteurs sur lesquels nous pouvons agir :

• Voici les principaux facteurs :
  – Type de simulateur
  – Retour de mouvement (motion cueing)
  – Dynamique du véhicule
  – Scène virtuelle

La qualité de la scène virtuelle est le sujet principal de cet article. Elle comprend la qualité des modèles 3D, celle des textures appliquées à ces modèles, la quantité d’information contenue dans ces textures, et la cohérence de l’environnement dans lequel le conducteur évolue. Si la combinaison de ces éléments est bien réalisée, nous pouvons alors nous concentrer sur le photoréalisme durant la simulation. Cet aspect est crucial car il constitue la première impression visuelle du conducteur. Si l’environnement de la simulation n’est pas suffisamment réaliste, l’immersion du conducteur dans la simulation est réduite, ce qui impacte la qualité des résultats de l’expérimentation et peut induire des symptômes de « mal des simulateurs » et d’autres problèmes. De plus, la performance du rendu visuel est tout aussi critique que le photoréalisme de la scène (120 Hz). Une performance inférieure signifie moins de images par seconde, et donc une image saccadée, ce qui réduit également l’immersion du conducteur. Grâce au générateur d’images de SCANeR basé sur l’UXD Engine, les utilisateurs bénéficient du moteur de rendu graphique le plus avancé actuellement disponible (il prend en charge nativement le rendu basé sur la physique !). Grâce à l’architecture ouverte et modulaire de SCANeR, l’UXD Engine a été optimisé pour fonctionner avec SCANeR, permettant aux utilisateurs d’atteindre facilement un taux de rafraîchissement élevé tout en profitant du rendu avancé par ray tracing.

• Trace de rayons, réflexions, ombres, translucidité, occlusion ambiante, éclairage basé sur l’image et illumination globale
• Ombres douces dynamiques provenant des éclairages de zone, et lumière tracée par rayons provenant des puits de lumière HDRI
• Environnement atmosphérique Soleil et ciel
• Brouillard et nuages volumétriques
• Et plus encore

Éclairage et traçage de rayons

Pour aller toujours plus loin SCANeR Inclut nativement la définition physique des matériaux, ainsi que des filtres et matériaux de haute qualité pour compléter facilement les définitions établies. Unreal: Couleur de base (par exemple, photographie), rugosité, métallisation et spéculaire. Afin d’améliorer l’immersion du conducteur et de fournir des images de rendu avancées à votre Système Sous Test (par exemple, injection de caméra, transmission sans fil, etc.), nous incluons désormais des fonctionnalités spécifiques telles que : traitement post-production et adaptation de l’œil. Plus une scène est proche de la réalité, plus les tests sont fiables et aident à la prise de décision tout au long du projet. AVSimulation collabore avec Konrad pour offrir aux clients de SCANeR une solution clé en main pour l’injection de caméra et la transmission sans fil. Ci-dessous, vous trouverez une vidéo de notre dernière intégration. Veuillez noter que cette capture vidéo a été réalisée avec l’ancien générateur d’images basé sur Open Scene Graph. Ce qui est intéressant à souligner, c’est qu’avant le photoréalisme du SCANeR UXD Engine, les scènes et scénarios virtuels de SCANeR étaient déjà suffisamment riches et représentatifs pour convaincre un Système Sous Test. Cette simulation est une simulation en boucle fermée. Le principe de fonctionnement est simple :

• Le système sous test est placé devant un écran.
• La simulation est exécutée avec un module de rendu visuel et un scénario représentatif, montrant la situation à tester.
• Les systèmes ADAS reçoivent les informations représentatives provenant de l’écran, les utilisent pour prendre des décisions et générer des commandes pour le véhicule.
• La simulation prend en compte ces commandes et met à jour en temps réel la position du véhicule dans la scène, établissant ainsi une boucle entre le système sous test et la simulation.

Comment atteindre le photoréalisme avec SCANeR ?

Tout d’abord, SCANeR Studio est un outil de simulation complet, avec lequel vous pouvez créer des environnements, des véhicules, des piétons, etc., et intégrer ces éléments dans différents scénarios. La première étape pour atteindre le photoréalisme dans SCANeR Studio est d’accéder au mode Terrain et de construire le terrain virtuel de manière à ce qu’il soit aussi réaliste que possible en termes d’agencement des différents éléments. C’est très important, car un environnement réaliste améliore la perception et l’immersion du conducteur.
Le mode Terrain offre des fonctionnalités permettant d’importer directement la logique routière de votre environnement à partir de données au format OpenStreetMap, TomTom HD Map, et de nombreux autres formats de fichiers, et même le 3D peut être importé avec OpenDrive et une table de coordonnées. Une fois que vous êtes satisfait de la logique routière, vous pouvez ajouter les éléments 3D qui composeront les environs de la route. Ces éléments incluent les bâtiments, les panneaux de signalisation, les infrastructures diverses, la végétation, etc. Gardez à l’esprit que le photoréalisme de votre simulation, et donc ses résultats, dépendent directement de la qualité des éléments 3D que vous intégrez dans votre terrain.
De plus, depuis le lancement de l’UXD Engine, notre moteur de rendu 3D basé sur Unreal Engine, nous fournissons également un projet modèle qui permet trois niveaux de personnalisation :

• Conversion automatique du terrain existant :

Les fonctionnalités de l’UXD Engine permettent de prendre en charge les terrains existants et de les convertir à la volée en éléments compatibles avec Unreal Engine. Cela signifie que chaque terrain préalablement créé avec SCANeR peut bénéficier des avancées en rendu 3D offertes par l’UXD Engine.

• Personnalisation des terrains existants :

Grâce au projet modèle que nous fournissons pour l’éditeur Unreal, vous pouvez importer des terrains existants au format IVE et les améliorer soit avec vos propres éléments, soit avec ceux disponibles sur l’Unreal Marketplace. Voici quelques éléments gratuits et impressionnants que vous pouvez trouver sur l’Unreal Marketplace pour enrichir vos terrains : Downtown West Modular Pack, un environnement de centre-ville américain avec lequel vous pouvez améliorer votre terrain.

• Créer votre terrain entièrement dans Unreal Editor :

Vous pouvez également choisir de n’intégrer que la logique routière dans SCANeR et de créer le reste du terrain directement avec l’Unreal Editor grâce au modèle fourni. De cette manière, vous pouvez atteindre le niveau de détail maximal et personnaliser entièrement l’environnement. Vous pouvez même ajouter des fonctionnalités à vos projets qui ne sont pas initialement présentes dans l’UXD Engine et utiliser votre projet à la place de l’UXD Engine.
En plus de votre terrain photoréaliste, les éléments entourant le véhicule autonome doivent également être suffisamment réalistes. Une fois de plus, grâce à l’ouverture de SCANeR et de l’UXD Engine, vous pouvez ajouter vos propres éléments à la simulation. Bien sûr, SCANeR offre la possibilité de personnaliser vous-même votre environnement de simulation, mais AVSimulation propose également des services spécialement conçus pour répondre à vos besoins de personnalisation. N’hésitez pas à consulter notre page dédiée aux services. Nous proposons également des environnements photoréalistes prêts à l’emploi. Voici quelques exemples :

Rédigé par Nicolas Mandadjiev. Si vous avez apprécié cet article et souhaitez tester SCANeR ainsi que ses capacités de personnalisation, n’hésitez pas à demander une licence d’essai gratuite.