Image reproduite avec l'aimable autorisation d'Algoryx Simulation AB

Simulation physique haute fidélité sur l'Unreal Engine avec Algoryx

17 novembre 2022
Dans la simulation, le réalisme est impossible sans une connaissance poussée de la physique, des mouvements et du comportement de la matière dans le temps et l'espace ainsi que des forces qui l'affectent.

À la pointe de l'intelligence artificielle, l'entreprise suédoise Algoryx a utilisé son expertise en physique numérique, en mathématiques, en image de synthèse, en réalité virtuelle et en programmation pour créer un moteur de simulation physique des dynamiques multicorps capable d'apporter du réalisme, de la stabilité et de la vitesse dans les applications d'ingénierie de simulation en temps réel.

"Depuis ses origines, Algoryx cherche à être le meilleur centre de physique au monde", déclare Kenneth Bodin, le PDG cofondateur d'Algoryx. "Nous voulions créer le meilleur centre de physique au monde pour les applications scientifiques professionnelles et industrielles. Nous avons d'abord travaillé sur des simulateurs en réalité virtuelle."

Algoryx vient de sortir son plug-in AGX Dynamics pour l'Unreal Engine, qui permet de créer des solutions de simulation mécanique réalistes dans divers secteurs tels que l'aérospatiale, la foresterie, l'exploitation minière, les machineries lourdes, la robotique, la fabrication, etc.
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Grâce à ce nouveau plug-in, les développeurs et les ingénieurs peuvent désormais associer le système de physique haute fidélité Algoryx aux graphismes 3D en temps réel photoréalistes de l'Unreal Engine. Sa puissante plateforme ouverte permet de créer d'incroyables solutions de formation et de test pour les machinistes.

"Il y a un besoin d'outils de simulation associant un moteur physique de qualité industrielle aux meilleurs graphismes possible. Cet ensemble doit être combiné aux systèmes de commandes, d'apprentissage automatique, de capteurs et de simulation. C'est la raison pour laquelle l'Unreal Engine compte autant pour nous", explique Kenneth Bodin.
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"Lorsque nous développions des applications en réalité virtuelle entre 1999 et 2000, nous ne trouvions pas les outils nécessaires", déplore Anders Backman, directeur technologique et cofondateur d'Algoryx. "Certes, il existait des applications coûteuses, mais il fallait écrire toute la partie logicielle soi-même. Nous avons fini par développer notre propre application de rendu scriptable en 3D avec du son, un moteur physique et des connexions haptiques avec toutes sortes de gadgets. Elle possédait beaucoup des fonctionnalités présentes aujourd'hui dans le moteur de jeu, mais nous étions encore loin de gérer la physique en temps réel avec toutes ces fonctionnalités."

À l'époque, il était difficile d'inciter les clients du secteur de l'industrie à migrer vers une plateforme de ce type. La résistance à la technologie restait forte. Toutefois, explique Kenneth Bodin, un changement a eu lieu il y a quelques années.

"Nous avons observé un changement de paradigme sur le marché de l'ingénierie en raison de deux principaux facteurs. D'abord, la forte pression du développement durable et de l'électrification nécessitait l'adoption de tout nouveaux types de véhicules. Cela a généré le besoin de simuler les systèmes afin d'obtenir une vision holistique. En outre, l'autonomisation des machines a pris de l'importance peu de temps après. On ne peut pas intégrer une intelligence artificielle dans un véhicule réel et croiser les doigts pour que ça marche. Pour permettre l'autonomie des véhicules, les machines pilotées par l'IA doivent passer par la simulation", précise-t-il.
 
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Anders Backman considère la sortie de l'Unreal Engine 5 comme un "saut quantique" qui a modifié l'état d'esprit de nombreuses personnes.

Du jour au lendemain, on pouvait effectuer un rendu photoréaliste en temps réel, ce qui est formidable pour la simulation de véhicules dans la neige, le brouillard, l'obscurité, la pluie ou toute situation météo ultra réaliste", s'enthousiasme Anders Backman. "C'était impossible auparavant. Nos clients adorent ces fonctionnalités et désirent en bénéficier."
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"Nous voulions qu'Algoryx propose à la fois des approches ascendantes et descendantes", explique Kenneth Bodin. "Nous avons donc développé la première intégration directe dans l'Unreal Engine sous la forme d'un plug-in ascendant accessible. Nous avons également travaillé sur des solutions descendantes pour les industriels, qui forment un marché émergent pour nous. Il est crucial que nous proposions à la fois de l'ascendance centrée sur la plateforme et de la descendance avec de véritables applications de conception."

Algoryx a développé AGX Dynamics pour résoudre des problèmes de natures très diverses. Kenneth Bodin explique que l'Unreal Engine et Algoryx ont ceci en commun.

"La plateforme Unreal Engine est unique en son genre. Elle est très polyvalente, donc on peut presque tout faire en matière de  simulation d'ingénierie, de facilitation scientifique et de réalité virtuelle. Nous avons cherché à créer une plateforme ouverte et disponible afin que nos clients puissent se l'approprier et dépasser les fonctionnalités que nous proposons", indique-t-il.

Grâce au fait que l'Unreal Engine est une plateforme de développement disponible et diffusée au plus grand nombre, Kenneth Bodin affirme que les développeurs Unreal compétents sont très nombreux pour soutenir le développement des applications Algoryx.

Mikael Lugnegård est l'un des talents qui a travaillé avec Algoryx. Diplômé du prestigieux Institut de design de l'université d'Umeå, il est directeur artistique chez Maximum Games. C'est lui qui a créé la chargeuse sur pneus futuriste utilisée par Algoryx dans les démonstrations technologiques.

"J'ai pris beaucoup de plaisir à concevoir une chargeuse conforme aux données réelles, avec un système mécanique fonctionnel, tout en innovant sur l'aspect esthétique", confie-t-il. "C'était un défi intense de trouver le langage et la personnalité de la chargeuse sur pneus de manière à ce qu'elle marque les esprits."
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Pour Kenneth Bodin, le flux de travail et la simplicité d'utilisation de l'Unreal Engine ont motivé son adoption pour AGX Dynamics. "La possibilité de développer des fonctionnalités sans être programmeur est très appréciable."

Algoryx utilise principalement les langages de programmation C++ et Python dans le développement de ses produits. Kenneth Bodin affirme que cette combinaison fonctionne très bien dans l'Unreal Engine. "Ces langages apportent de la performance, de l'évolutivité, de la flexibilité et de l'accessibilité."

"Il faut s'appliquer dans la programmation", ajoute Anders Backman. "Une fois que l'on a relevé le petit défi de l'écriture en C++, on obtient de très bonnes performances. Quand tout est chargé, on n'a pas besoin d'attendre la compilation d'un élément à chaque changement de fichier. On compile une bonne fois pour toutes et tout est prêt à l'emploi."

Le rendu est particulièrement important quand on implémente les applications et calculs physiques dont Algoryx a besoin pour fournir des services optimaux à sa clientèle.

Directement dans l'éditeur de l'Unreal Engine, le plug-in Algoryx permet de créer des corps avec des masses et des formes pouvant se heurter ainsi que des matériaux en contact qui définissent la friction et la restitution. Les clients peuvent également modéliser des systèmes de câbles et de treuils reliés à un corps.
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"Notre pipeline permet d'importer un modèle de CAO, de mettre à jour les matériaux de rendu et de finaliser le produit en tenant compte des dynamiques prédéfinies, et ce, directement dans l'environnement", souligne Anders Backman. "En cas de modification, l'Unreal Engine gère entièrement le rendu. L'Unreal Engine est à la pointe en ce qui concerne le rendu. Je n'ai aucun doute à ce sujet."

Recevez gratuitement une licence d'évaluation d'Algoryx pour le mettre à l'essai. Tous les développeurs et ingénieurs peuvent maintenant créer des simulations de physique photoréalistes en temps réel grâce au plug-in AGX Dynamics utilisable au sein de tout projet conçu avec l'Unreal Engine.

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