フランスのシミュレーション業界リーダーである CORYS は、制作パイプライン全体のモダナイズに着手した際、単にビジュアルを向上させることではなく、鉄道シミュレーターの設計、構築、そして使用方法を変革することを目指しました。
Unreal Engine 5 を新しいエコシステムの中核として活用することで、CORYS は複数の国にまたがる大規模鉄道網を単一の統合されたワールドでシミュレーションできるようになりました。
CORYS ほど長い実績を持つシミュレーション企業は他にほとんどありません。1990 年代初頭にまで遡る歴史を持つ CORYS は、現代のリアルタイム エンジンが登場するはるか前の 1991 年に、初めて交通シミュレーションに 3D グラフィックスを導入しました。
現在、CORYS シミュレーターは 60 か国以上、3,700 台以上が設置されており、交通、発電、プロセス産業など、精度と信頼性が不可欠な分野に幅広く導入されています。
失敗が許されない状況では、リアリティと精度は絶対的に確保されなければなりません。CORYS の交通/モビリティシミュレーション事業部門担当副社長、Renaud Perez 氏は次のように述べています。「ミスは許されない、それが私たちの標準です。ミスが許されない状況では、シミュレーションは完璧でなければなりません」
Unreal Engine 5 を新しいエコシステムの中核として活用することで、CORYS は複数の国にまたがる大規模鉄道網を単一の統合されたワールドでシミュレーションできるようになりました。
鉄道シミュレーションにおける 3D グラフィックスの初期のパイオニア
CORYS ほど長い実績を持つシミュレーション企業は他にほとんどありません。1990 年代初頭にまで遡る歴史を持つ CORYS は、現代のリアルタイム エンジンが登場するはるか前の 1991 年に、初めて交通シミュレーションに 3D グラフィックスを導入しました。
現在、CORYS シミュレーターは 60 か国以上、3,700 台以上が設置されており、交通、発電、プロセス産業など、精度と信頼性が不可欠な分野に幅広く導入されています。
失敗が許されない状況では、リアリティと精度は絶対的に確保されなければなりません。CORYS の交通/モビリティシミュレーション事業部門担当副社長、Renaud Perez 氏は次のように述べています。「ミスは許されない、それが私たちの標準です。ミスが許されない状況では、シミュレーションは完璧でなければなりません」
VENUS：ヨーロッパ規模の鉄道デジタル ツインの基盤
CORYS の最高峰の UE5 プロジェクトである VENUS ほど、精度とリアリズムへのこだわりを実現したプロジェクトはありません。「まさに技術的な驚異であるとしかいえません」と Renaud 氏は語ります。「VENUS は当社にとって初の Unreal Engine プロジェクトであり、共通のシミュレーション世界における統合されたヨーロッパ鉄道シミュレーター実現に向けた大きな一歩を踏み出したと言えるでしょう」
このプラットフォームの複雑さは驚異的です。VENUS は、ドイツ、ベルギー、オランダのヨーロッパ 3 か国にまたがる実世界の鉄道網を、単一の 3D 環境でシミュレートします。
各国独自の信号システムも備え、国境を越えた運行をサポートします。運転手と機関士は、このシミュレータを使用して、数百キロメートルに及ぶ仮想線路における運行の訓練、認証、検証を行うことができます。
そして、これはほんの始まりに過ぎません。
CORYS 社は、このシステムを包括的な欧州鉄道のデジタル ツインの基盤とすることを構想しています。つまり、運行管理者が国境を越えた運行をシームレスに計画・訓練し、欧州の鉄道網の統合を加速させるデジタル ツインです。
同社は、新たにリリースされた LRV シミュレーター プラットフォームをはじめとするライト レール システムにも、同様の原則を適用しています。このプラットフォームでは、新たな交通・乗客 AI システムが導入されています。
Renaud Perez 氏は次のように述べています。「これらの新しいシミュレーターは特に重要です。というのも、このシミュレーターは私たちが「真のデジタル ツイン」と呼ぶものへの道を切り開くからです。これは、高解像度の現実世界のデータとフォトリアリズムを、当社の超高精度シミュレーション プラットフォーム上で融合させるのです」
Courtesy of CORYS
技術的負債から新たなスタートへ
2022 年、CORYS が「大規模移行」と呼ぶ、Unreal Engine 5 への全面的な移行に着手しました。従来のミドルウェアと一連の独自ツール群に基づいて構築されていた従来のパイプラインは、線路レイアウト、信号ロジック、交通システム、3D コンテンツ用のエディタが寄せ集めの状態になっていました。
各ツールはデータをエクスポートして再インポートする必要があり、ボトルネックやバージョンの不一致が発生していました。UE5 への移行により、3D コンテンツの作成、シミュレーション ロジック、検証、テストといったすべてが 1 つの統合プラットフォームに統合されました。
Renaud 氏は次のように述べています。「グラフィック エンジンを変更しただけではありません。検証済みの鉄道物理およびシミュレーション コードを保持しながら、シミュレーターの作成と保守方法を根本的に改革しました。30 年にわたって技術的負債に取り組んだのです」
重要なのは、CORYS がプラグインベースのアプローチを採用したことです。これにより、Unreal Engine のソース コードの変更を回避し、最新の UE 機能を顧客に提供できるようになりました。
Renaud 氏は、日常業務への影響は大規模なものだったと述べています。
Courtesy of CORYS
アーティスト、エンジニア、インストラクターが同じ環境で共同作業できるようになったのです。ツール間のエクスポート、バージョンの競合、「私のマシンでは動作したのに」という状況は発生しなくなりました。
プラットフォームに組み込まれたワールド マネージャー ツールにより、分散したチームが同じルートで同時に作業できます。セルベースのチェックアウト システムにより、競合を防止しながら生産性を維持できます。
3D コンテンツはシミュレーション環境ですぐに表示され、機能します。エンジニアは作業が瞬時に反映されるのを確認できるため、検証サイクルが数日から数時間に短縮され、チームの CI/CD パイプラインが大幅に改善されます。
かつては午後中いっぱいかかっていた変更が、今ではリアルタイムで実行されます。チームは、信号の配置、連動ロジックの検証、運転者の視線の確認、接近速度のテストなど、すべてエディタを離れたり、再コンパイルしたりすることなく実行できます。
プラットフォームに組み込まれたワールド マネージャー ツールにより、分散したチームが同じルートで同時に作業できます。セルベースのチェックアウト システムにより、競合を防止しながら生産性を維持できます。
3D コンテンツはシミュレーション環境ですぐに表示され、機能します。エンジニアは作業が瞬時に反映されるのを確認できるため、検証サイクルが数日から数時間に短縮され、チームの CI/CD パイプラインが大幅に改善されます。
かつては午後中いっぱいかかっていた変更が、今ではリアルタイムで実行されます。チームは、信号の配置、連動ロジックの検証、運転者の視線の確認、接近速度のテストなど、すべてエディタを離れたり、再コンパイルしたりすることなく実行できます。
Courtesy of CORYS
HLOD でメモリ使用量を最大 80% 削減
140 万を超えるオブジェクトを含む、最大 2,000 km に及ぶワールドを管理するために、CORYS は UE5 の強力な機能を活用する必要がありました。
Renaud Perez 氏は次のように語ります。「World Partition は私たちにとって画期的な機能でした。私たちはワールド マネージャーを World Partition に基づいて構築し、Google マップのような機能を追加しました。ワールドを 1 平方キロメートルのセルに分割し、各セルに複数のデータ レイヤーを含めたのです」
このセルベースのアーキテクチャにより、ユーザー間の距離に基づいて自動ストリーミングが可能になり、複数の共同作業者が同時に異なるセクションで作業できるようになります。
この規模の環境で作業するということは、数十万ものハイポリ アセットを扱うことを意味します。Nanite のクラスタベースの LOD システムにより、チームは手動で最適化することなく映画品質のアセットを使用できます。
Renaud 氏は次のように続けます「Nanite は当社のユースケースにとって革命的な機能です。鉄道環境には、複雑な線路インフラ、精巧な建物、複雑な架線システムなど、膨大なハイポリ ジオメトリが含まれています。Nanite のクラスタベースの LOD システムにより、主要なアセットごとにアーティストが数週間を費やすことがあった手作業による LOD 作成が不要になりました」
Courtesy of CORYS
Hierarchical Levels of Detail (HLOD) を活用することで、チームは遠景コンテンツのプロキシ メッシュを自動生成し、数千ものオブジェクトを単一のメッシュに集約することで、ドロー コール回数を大幅に削減し、遠景ジオメトリのメモリ使用量を 50 ～ 80% 削減することができました。
また、チームは Lumen を活用し、ハードウェア レイトレーシングによるグローバル イルミネーションを実現し、フォトリアルなレンダリングを実現しています。Renaud 氏は続けます。「特定の標識、信号、環境条件を認識する必要がある運転士のトレーニングにおいて、ライティングの精度は見た目だけでなく、安全性にも大きく影響します。
注目すべきなのは、これらのシステムが相乗的に連携する点です。HLOD は Nanite を補完し、長距離にも対応します。World Partition は空間構造を提供します。データ レイヤーはセマンティックな組織化を追加します。これらを組み合わせることで、ほんの数年前には実現不可能だった仮想ワールドを構築できるようになりました」
また、チームは Lumen を活用し、ハードウェア レイトレーシングによるグローバル イルミネーションを実現し、フォトリアルなレンダリングを実現しています。Renaud 氏は続けます。「特定の標識、信号、環境条件を認識する必要がある運転士のトレーニングにおいて、ライティングの精度は見た目だけでなく、安全性にも大きく影響します。
注目すべきなのは、これらのシステムが相乗的に連携する点です。HLOD は Nanite を補完し、長距離にも対応します。World Partition は空間構造を提供します。データ レイヤーはセマンティックな組織化を追加します。これらを組み合わせることで、ほんの数年前には実現不可能だった仮想ワールドを構築できるようになりました」
Courtesy of CORYS
Unreal Editor をシミュレーションの強力なツールへと変革する
これらのワークフローとパフォーマンスの向上は確かに目覚ましいものですが、CORYS の移行によって真に画期的な成果となったのは、Unreal Engine プラグインとして構築されたカスタム ツール スイートです。これにより、Unreal Editor は鉄道シミュレーションに特化したエコシステムへと変革を遂げました。
前述のワールド マネージャーに加え、CORYS は線路付近の正確な経路を確保し、オブジェクト配置時に地形を自動調整するカスタム テレイン モジュールを開発しました。
CORYS が独自に開発した手続き型生成システムは、軌道曲線に沿って線路、架線、プラットフォームなどの鉄道インフラを動的に生成し、曲線の変化に応じて自動的に更新します。
Courtesy of CORYS
CORYS チームは、鉄道線路や道路網、信号ロジック、そして安全性が重要なシステムを調整・操作するための専用エディタを構築しました。
さらには、高解像度プロセスも統合しました。
Renaud 氏は次のように述べています。「ここが本当に素晴らしいところです。独自の取得、処理パイプラインを Unreal Engine に直接統合したのです」
チームは、最大 3cm 解像度の航空オルソ写真、1 平方メートルあたり 12 ～ 15 ポイントの LiDAR スキャン データと AI を活用した再構成アルゴリズムを使用しています。
Renaud 氏は続けます。「これにより、90% 以上のテクスチャ マッチングを備えた LOD 3.3 オメトリが生成されます。バーチャル ウォークスルーを行うと、まるで実世界にいるかのような感覚になります」
CORYS は、これらすべてを Unreal Engine に統合することで、反復的な制作工程のほぼ完全な自動化を実現しました。かつては数週間かかっていた複数のツールを用いたワークフローを、視覚的に検証された単一のリアルタイム プロセスに変革したのです。
Renaud 氏は次のように付け加えています。「その累積的な効果はどれほどだったと思いますか？制作効率を劇的に向上させました」かつては複数のツールを使い、数え切れないほどのエクスポートとインポートのサイクルを繰り返し、何週間もかけて繰り返しを行っていた作業が、今では単一の統合環境で即座に視覚的なフィードバックが得られるようになりました。チームは、ツールと格闘することなく、優れたコンテンツの作成に集中できます」
さらには、高解像度プロセスも統合しました。
Renaud 氏は次のように述べています。「ここが本当に素晴らしいところです。独自の取得、処理パイプラインを Unreal Engine に直接統合したのです」
チームは、最大 3cm 解像度の航空オルソ写真、1 平方メートルあたり 12 ～ 15 ポイントの LiDAR スキャン データと AI を活用した再構成アルゴリズムを使用しています。
Renaud 氏は続けます。「これにより、90% 以上のテクスチャ マッチングを備えた LOD 3.3 オメトリが生成されます。バーチャル ウォークスルーを行うと、まるで実世界にいるかのような感覚になります」
CORYS は、これらすべてを Unreal Engine に統合することで、反復的な制作工程のほぼ完全な自動化を実現しました。かつては数週間かかっていた複数のツールを用いたワークフローを、視覚的に検証された単一のリアルタイム プロセスに変革したのです。
Renaud 氏は次のように付け加えています。「その累積的な効果はどれほどだったと思いますか？制作効率を劇的に向上させました」かつては複数のツールを使い、数え切れないほどのエクスポートとインポートのサイクルを繰り返し、何週間もかけて繰り返しを行っていた作業が、今では単一の統合環境で即座に視覚的なフィードバックが得られるようになりました。チームは、ツールと格闘することなく、優れたコンテンツの作成に集中できます」
Courtesy of CORYS
今後の展望：欧州向け統合デジタル ツインに向けた取り組み
CORYS の VENUS は、その規模と複雑さから、世界で最も高度な鉄道シミュレーション プラットフォームの 1 つです。しかしながら、驚くべきことにこのプラットフォームは、より大きなものへの足がかりに過ぎません。
Renaud Perez 氏は次のように述べています。「私たちは、トレーニング ツールとしてのシミュレーションから、包括的なデジタル ツイン プラットフォームとしてのシミュレーションへと移行しています。Unreal Engine で構築した基盤は、鉄道の運用ライフサイクル全体に高忠実度シミュレーションを統合するための道を切り開きました」
来年、VENUS は真のデジタル ツインへと進化し、既存のフォトリアルで高精度なシミュレーションと、リアルタイムの運用データ、アセット管理、エンジニアリング ワークフローを統合します。運行管理者は、トレーニング、ルート計画、インフラ管理、インシデント分析、システム検証を単一のプラットフォームで実行できるようになります。
次に、自律システムの検証です。鉄道が自動化に向かうにつれ、シミュレーターから得られる合成センサー データは、AI システムの訓練と検証に不可欠になります。VENUS は、エッジ ケース、危険なシナリオ、そして実世界のテストでは再現が困難または不可能な稀な状況を生成するために使用されます。
Renaud 氏は次のように述べています。「当社のシミュレーターは、運転士の訓練だけでなく、インフラ計画、運用最適化、安全性分析のためのツールにもなります。新しい信号構成の性能のテストをご希望ですか？ 導入前にデジタル ツインでモデル化しましょう」
Courtesy of CORYS
鉄道シミュレーションの可能性を刷新する
CORYS は、数十年にわたるレガシー技術を、あらゆる業界の最高水準に匹敵する最先端のリアルタイム シミュレーション プラットフォームへと進化させました。
ワークフローを Unreal Engine 5 に完全に統合することで、同社は鉄道シミュレーターの開発方法を変革しただけでなく、鉄道シミュレーターの可能性の限界を、想像できなかったほど押し広げました。
Renaud 氏は次のように語ります。「わずか 3 年で、当社は技術と組織を変革しました。今後 3 年間で、鉄道シミュレーションとデジタル ツイン技術の可能性は大きく変わるでしょう。当社はこの変革を非常に楽しみにしています」