Image reproduite avec l'aimable autorisation de CAE Inc.
CAE passe à l'Unreal Engine pour ses simulateurs de vol de nouvelle génération
23 novembre 2022
Pour son 75e anniversaire, le géant de la formation en aviation CAE a beaucoup de choses à fêter. Avec des contrats mondiaux et des recettes annuelles dépassant les 3 milliards de dollars, CAE fait état d'une année remarquable en tant que fournisseur de solutions de formation de pointe pour l'aviation civile, la défense/sécurité et la santé.
CAE trouve ses origines dans le secteur des équipements de communication au sol, mais la société s'est rapidement lancée dans la fabrication de simulateurs. Des dizaines d'années plus tard, elle a ajouté un réseau de formations à son portefeuille. Aujourd'hui, plus de 60% des recettes de CAE proviennent de ses services de formation.
"Dès lors, nous avons toujours cherché à améliorer la fidélité et l'aspect immersif des appareils de formation", déclare Marc St-Hilaire, vice-président technologie et innovation chez CAE. "Plus l'expérience est immersive, plus le pilote a l'impression qu'il est réellement aux commandes d'un avion."
CAE a continué à affiner ses méthodes de création de simulateurs de vol, visant non seulement une plus haute fidélité, mais aussi une période de développement plus réduite. "Nous avons pris ce tournant en tirant profit de la chaîne d'approvisionnement mondiale, notamment à travers les aspects budgétaires du matériel et des logiciels disponibles sur le marché, des ordinateurs, des systèmes de mouvement et des projecteurs", indique Marc St-Hilaire.
CAE trouve ses origines dans le secteur des équipements de communication au sol, mais la société s'est rapidement lancée dans la fabrication de simulateurs. Des dizaines d'années plus tard, elle a ajouté un réseau de formations à son portefeuille. Aujourd'hui, plus de 60% des recettes de CAE proviennent de ses services de formation.
"Dès lors, nous avons toujours cherché à améliorer la fidélité et l'aspect immersif des appareils de formation", déclare Marc St-Hilaire, vice-président technologie et innovation chez CAE. "Plus l'expérience est immersive, plus le pilote a l'impression qu'il est réellement aux commandes d'un avion."
CAE a continué à affiner ses méthodes de création de simulateurs de vol, visant non seulement une plus haute fidélité, mais aussi une période de développement plus réduite. "Nous avons pris ce tournant en tirant profit de la chaîne d'approvisionnement mondiale, notamment à travers les aspects budgétaires du matériel et des logiciels disponibles sur le marché, des ordinateurs, des systèmes de mouvement et des projecteurs", indique Marc St-Hilaire.
L'entrée dans l'Unreal Engine
Si CAE s'intéresse aux composants prêts à l'emploi, c'est en partie lié à sa décision de faire de l'Unreal Engine la plateforme logicielle de sa nouvelle génération de solutions visuelles.
Image reproduite avec l'aimable autorisation de CAE Inc.
"Cette technologie a beaucoup progressé en matière de systèmes visuels, et c'est la raison pour laquelle nous sommes ici maintenant", déclare Marc St-Hilaire. Il se souvient avoir vu l'Unreal Engine faire son entrée dans le domaine de la simulation 10 ans plus tôt.
"À cette époque, on voyait des simulateurs de tâches partielles ou des simulateurs de niveau inférieur qui étaient développés à l'aide de moteurs de jeu, avec des systèmes de tirs à la première personne et des entraînements tactiques", précise-t-il. "C'était très novateur, car on avait un système clé en main tout-en-un : l'environnement de développement était à la fois l'outil et le moyen pour distribuer votre propre solution." Il ajoute que l'écosystème de contenus et la communauté de l'Unreal Engine étaient aussi révolutionnaires dans le secteur de la simulation.
Depuis, Marc St-Hilaire a remarqué que la technologie des moteurs de jeux s'est perfectionnée, tout comme la puissance des processeurs graphiques et d'autres éléments qui composent les solutions de simulation. Cela a résolu nombre des problématiques auxquelles le secteur de la simulation se trouvait confronté en cherchant à créer des solutions de formation convaincantes et efficaces : des coordonnées globales qui supportent les longues distances, une faible latence et bien sûr, la qualité graphique, entre autres.
Il explique que la latence est d'une si grande importance que les organismes de réglementation du secteur ont prescrit un plafond de 90 millisecondes pour tout retard ou latence, à compter du moment où le pilote active une commande, lors de l'affichage des visuels, ainsi que tout autre transfert ou calcul de données qui s'effectue.
"Si je m'entraîne sur un simulateur d'avion de chasse dans un scénario commun, mon ailier sur l'autre simulateur doit voir ce que je vois aussi", explique Marc St-Hilaire. "Si j'abats une cible, nous devons voir tous les deux en même temps que j'ai bien tiré dessus."
Il poursuit en indiquant que cela met en lumière l'importance de la latence du réseau, qui est aussi nécessaire que la latence propre au simulateur pour que la simulation demeure immersive, réaliste et efficace dans le cadre d'une formation.
"À cette époque, on voyait des simulateurs de tâches partielles ou des simulateurs de niveau inférieur qui étaient développés à l'aide de moteurs de jeu, avec des systèmes de tirs à la première personne et des entraînements tactiques", précise-t-il. "C'était très novateur, car on avait un système clé en main tout-en-un : l'environnement de développement était à la fois l'outil et le moyen pour distribuer votre propre solution." Il ajoute que l'écosystème de contenus et la communauté de l'Unreal Engine étaient aussi révolutionnaires dans le secteur de la simulation.
Depuis, Marc St-Hilaire a remarqué que la technologie des moteurs de jeux s'est perfectionnée, tout comme la puissance des processeurs graphiques et d'autres éléments qui composent les solutions de simulation. Cela a résolu nombre des problématiques auxquelles le secteur de la simulation se trouvait confronté en cherchant à créer des solutions de formation convaincantes et efficaces : des coordonnées globales qui supportent les longues distances, une faible latence et bien sûr, la qualité graphique, entre autres.
Résolution des problèmes de latence en matière de simulation
Marc St-Hilaire illustre l'importance de la faible latence des simulateurs en comparant les simulateurs de vol à une boucle fermée où l'apprenti exerce une pression sur le manche et expérimente un certain nombre de sensations. "Les pilotes ressentent le mouvement à travers leur corps. Leurs yeux leur indiquent où ils se trouvent et où ils se dirigent, leur oreille interne ressent l'accélération et la rotation, leur sens du toucher leur fournit un retour de force. Cette boucle est très délicate", explique-t-il. "Toute latence, tout retard dans cette boucle va déclencher l'impression que quelque chose est incorrect et pourra avoir un effet sur le contrôle du pilote sur l'avion simulé. De manière générale, cela déconnecte le pilote de son expérience."Il explique que la latence est d'une si grande importance que les organismes de réglementation du secteur ont prescrit un plafond de 90 millisecondes pour tout retard ou latence, à compter du moment où le pilote active une commande, lors de l'affichage des visuels, ainsi que tout autre transfert ou calcul de données qui s'effectue.
"Si je m'entraîne sur un simulateur d'avion de chasse dans un scénario commun, mon ailier sur l'autre simulateur doit voir ce que je vois aussi", explique Marc St-Hilaire. "Si j'abats une cible, nous devons voir tous les deux en même temps que j'ai bien tiré dessus."
Il poursuit en indiquant que cela met en lumière l'importance de la latence du réseau, qui est aussi nécessaire que la latence propre au simulateur pour que la simulation demeure immersive, réaliste et efficace dans le cadre d'une formation.
Vers une standardisation
Il y a près de 15 ans, CAE a modifié son choix de développement pour avoir recours aux pilotes informatiques et processeurs graphiques issus du commerce. Depuis, la société a pleinement embrassé ce choix pour les évaluations visuelles des pilotes. Marc St-Hilaire précise que cela constitue un autre exemple des évolutions technologiques dans la démarche visant à créer les visuels par eux-mêmes.
Image reproduite avec l'aimable autorisation de CAE Inc.
Au début, l'équipe de générateurs d'images de simulateurs de CAE travaillait sur des ASIC et des FPGA. "À cette époque, à l'apogée de leurs performances, nous étions à un rendu de 6 000 polygones par image", se souvient Marc St-Hilaire. "Lorsque nous avons basculé vers un processeur graphique issu du commerce, nous sommes passés de la conception sur ASIC et de la programmation sur FGPA à une suite logicielle basée sur la norme OpenGL."
Il déclare que, depuis cet instant, l'essentiel n'a plus été la quantité de polygones, mais plutôt la qualité de l'image, qui était étroitement liée au plan de développement et au processeur graphique. Comme les performances des processeurs graphiques augmentaient chaque année, CAE a pu se concentrer plus aisément sur le contenu plutôt que sur l'optimisation.
Il déclare que, depuis cet instant, l'essentiel n'a plus été la quantité de polygones, mais plutôt la qualité de l'image, qui était étroitement liée au plan de développement et au processeur graphique. Comme les performances des processeurs graphiques augmentaient chaque année, CAE a pu se concentrer plus aisément sur le contenu plutôt que sur l'optimisation.
Image reproduite avec l'aimable autorisation de CAE Inc.
CAE utilise amplement l'imagerie satellite et les sources de données topologiques numériques pour pouvoir développer rapidement des zones de jeu à grande échelle hautement détaillées. Marc St-Hilaire précise qu'il y a eu un moment clé en 2016 qui a rendu ces avancées possibles. Jusque-là, chaque société disposait de son format propriétaire pour les données SIG, qui était précisément aligné sur l'architecture du générateur d'image. Dans le même temps, les clients ont fortement demandé une meilleure interconnexion des simulateurs.
Puis, l'Open Geospatial Consortium® a adopté le format CDB comme format standard de simulation SIG afin de garantir l'interopérabilité. Marc St-Hilaire décrit cette standardisation comme un autre "moment clé" dans l'évolution des simulateurs et qui a ouvert la porte aux avancées de CAE dans ce domaine.
Puis, l'Open Geospatial Consortium® a adopté le format CDB comme format standard de simulation SIG afin de garantir l'interopérabilité. Marc St-Hilaire décrit cette standardisation comme un autre "moment clé" dans l'évolution des simulateurs et qui a ouvert la porte aux avancées de CAE dans ce domaine.
Le générateur d'images ProdigyTM
CAE est déjà engagé dans cette direction. En novembre 2021, CAE a lancé son générateur d'images (GI) Prodigy, qui prend en charge l'augmentation de l'ordre de grandeur du nombre d'entités auparavant disponibles dans un environnement virtuel. Prodigy génère des environnements virtuels extrêmement réalistes à partir de l'Unreal Engine et prend en charge l'IA et les normes du secteur telles que DirectX, OpenFlight et OGC CDB. Il nécessite un espace réduit, est compatible avec des projecteurs jusqu'à 8K et se conforme aux normes de cybersécurité les plus exigeantes.Le développement de Prodigy s'inscrit dans la lignée de la décision de CAE de tirer parti des solutions matérielles et logicielles existantes pour qu'elles s'assemblent et offrent une meilleure interopérabilité des systèmes. "Il est inutile que CAE réinvente la roue et résolve des problèmes qui ont déjà trouvé leur solution", précise Marc St-Hilaire. "Ce qui est utile, c'est de prendre ce qui est à notre disposition et d'aller de l'avant."
Marc St-Hilaire est enthousiaste quant à l'avenir de CAE, notamment grâce à l'Unreal Engine, pilier de la prochaine génération de simulateurs. "C'est le chemin que nous empruntons", déclare-t-il. "Étant donnée la position de nos amis d'Epic Games et celle de tous les collaborateurs, nous allons continuer à travailler main dans la main pour résoudre les problèmes qui affectent la communauté de la simulation. Je suis convaincu que cette collaboration va nous rapprocher de nos objectifs pour la formation dans le domaine de l'aviation et nous permettra de les dépasser."
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