图片由Algoryx Simulation AB提供

Algoryx为虚幻引擎带来高保真物理模拟

2022年11月17日
如果对物理学缺乏深刻的理解,就不可能实现高保真模拟——你必须了解物质在空间和时间中的运动和行为,以及影响它的力。

瑞典顶级AI公司Algoryx凭借对计算物理学、数学、计算机图形学、虚拟现实和计算机科学的精通,制作了一个多体动力学模拟物理引擎,可为实时工程模拟应用提供高保真度、高稳定性和高速度。

“Algoryx最初的想法是成为全球顶级的物理学中心,”Algoryx首席执行官兼联合创始人Kenneth Bodin说,“我们想为工业应用和专业科学应用建立世界上最优秀的物理学中心。我们最先研究的应用领域就是虚拟现实模拟器。”

Algoryx最近发布了虚幻引擎AGX Dynamics插件,为航空航天、林业、采矿、重型机械、机器人和制造业等各种行业带来了精确、忠于现实的机械模拟解决方案。
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新的插件允许开发者和工程师将Algoryx著名的高保真物理系统与虚幻引擎逼真的实时3D图形系统结合起来,并使用它强大、开放的平台为机器操作员构建最先进的培训与测试解决方案。

“你需要通过模拟工具,将工业级物理系统与你能找到的最高质量的图形系统结合起来。此外,你还需要将它与控制系统、机器学习系统、传感器以及模拟环境结合在一起。因此虚幻引擎对我们至关重要。”Bodin说。
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“回想1999年到2000年那段时间,我们在开发虚拟现实应用时没有找到任何工具。”Algoryx首席技术官兼联合创始人Anders Backman说,“当时有一些昂贵的应用,但必须自己编写所有软件。因此,我们最终自行开发了支持脚本的3D渲染应用程序,通过各种小工具连接声音、物理系统和触觉反馈。它的许多功能如今都已存在于游戏引擎中,但我们确实很早就实现了具备所有这些功能的实时物理系统。”

最初,让业内客户迁移到这类平台是很困难的。让人们接受这项技术存在着阻力。但据Bodin说,在几年前,这一切发生了变化。

“我们看到,由于一些原因,工程市场发生了翻天覆地的变化。其中一个原因是可持续发展的概念首次被大力推广,人们将朝着电气化的方向发展,这需要全新的车辆类型。在这种情况下,人们需要对系统进行模拟,获得整体图景。机器自主性是紧随其后的话题。你不能将人工智能安装到真实的车辆上,然后指望它直接起作用。要实现机器自主性,首先需要让自主驾驶的机器在模拟环境中工作。”他解释说。
 
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Backman还透露,虚幻引擎5的发布是一次“巨大的飞跃”,改变了很多人的想法。

“突然间,实时实现逼真的渲染成为了可能,这非常适合将车辆放到真实的天气状况(如下雪、起雾、天黑或下雨)中进行模拟。”Backman说,“这在以前是不可能的。而这正是我们的客户喜欢和需要的东西。”
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“我们希望Algoryx能够同时提供自下而上和自上而下的解决方案。”Bodin说,“所以我们在虚幻引擎中开发了第一个直接集成,将它作为自下而上的通用插件。对于自上而下,我们也在努力为业内客户提供解决方案,这对我们来说是一个新兴市场。以平台为中心自下而上,然后自上而下地制作真正的设计应用,这是一种重要的组合。”

Algoryx开发AGX Dynamics的目的是为了解决多种类型的问题。Bodin解释说,这是虚幻引擎和Algoryx的共同点。

“虚幻引擎平台非常特别。这个平台具有卓越的通用性,因此,通过工程模拟、科学推动力和虚拟现实,你几乎可以达成任何目标。我们也希望这个平台始终保持开放和有效,以便我们的客户对它进行扩展,实现我们能力之外的事情。”他说。

而且,由于虚幻引擎在很大程度上是一个面向所有人的分布式开发平台,Bodin称,有很多优秀的虚幻开发者和人才为他们的应用开发提供了支持。

在这些与Algoryx合作人才中,Mikael Lugnegård便是其中之一,他是Maximum Games的美术总监,毕业于著名的于默奥大学设计学院。他对Algoryx用来展示其技术的轮式装载机做出了未来主义的诠释。

“根据真实世界的数据和工作机制设计轮式装载机,并在视觉上推陈出新,这是一件很有趣的事。”他说,“找到能够让轮式装载机变得亮眼出众的符号和特征,我感觉激动万分。”
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对于Bodin来说,虚幻引擎的工作流程和易用性是使用它作为AGX Dynamics底层平台的因素之一。“不需要成为程序员就能开发东西,这让我们由衷地感到欣慰。”

Algoryx在产品的开发过程中主要使用C++和Python编程语言,Bodin称,这在虚幻引擎中是一种很好的组合。“它们带来了高性能、可扩展性、灵活性和易用性。”

“编程是一件需要认真对待的事情。”Backman补充说,“编写C++代码稍具挑战性,但它可以提供非常好的性能。所有内容加载完毕后,你不必在每次修改文件后都花时间等待一些东西的编译。只需编译一次,然后加载,它就可以正常运行。”

为了向客户提供最佳服务,在Algoryx实现其所需的所有物理应用和计算时,渲染占据着非常重要的地位。

Algoryx插件支持创建有质量的主体、可碰撞的形状,以及能够在虚幻引擎编辑器中直接定义摩擦力或恢复系数的材质。客户还可以使用绞盘对线缆进行建模,并将它们连接到主体上。
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“我们有一套管线,允许你导入CAD模型,更新渲染材质,并将已经包含动力学机制的成品直接添加到环境中。”Backman说,“而且,即使我做出了修改,虚幻引擎也依然对所有渲染细节了如指掌。虚幻引擎在渲染方面确实是最先进的。这一点绝对毫无疑问。”

从Algoryx那里免费获取评估许可证,并做出尝试吧。现在,所有开发者和工程师都可以拿起虚幻引擎AGX Dynamics插件,作为其虚幻引擎应用的一部分,实时构建忠于现实的高保真物理模拟。

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