图像由Torch Technologies, Inc.提供

从防务到医疗培训:在通用框架上构建VR

By Sébastien Lozé |
2020年9月10日
关于新型军用和防务系统的训练可能耗资不菲,特别是在受训学员需要学习实机操作的情况下。这种情况下正好可以利用VR来节省时间与金钱。与美国国防部合作超过17年的承包商Torch Technologies, Inc.认为,使用虚幻引擎开发的VR就是这类复杂系统的训练工作的发展方向。

三年半以前,Torch Technologies成立了他们内部的先进可视化实验室(AVL),旨在为他们的各种国防部客户找到提供虚拟解决方案的更好方法,其中一家客户就是国防部的一个重要武器项目。AVL起初在虚幻引擎中开发了基于VR的训练系统的演示,很快就引起了客户的注意。 

“军用系统的成本是以十亿美元为单位计算的,1后面有9个0。”Torch Technologies的先进可视化实验室高级经理Darryl Trousdale说,“为这种系统的任何一个部分打造一套传统的训练设备,就需要耗费数千万美元。所以如果你能够以这个成本的零头构建出这样的设备,自然就会引来许多关注。”
图像由Torch Technologies, Inc.提供
AVL已经发展为一家实力不俗的模拟工作室,拥有40多名美术师、设计师和开发人员,其训练产品行销世界各地。 

使用虚幻引擎构建核心

Torch Technologies的所有训练解决方案都是围绕虚幻引擎、基于一个通用核心构建的,其中包括后端系统、数据库、学习管理系统,等等。“我的团队和我本人都把精力集中于虚幻引擎的工程方面。”Torch Technologies资深系统工程师兼AVL软件总监Jeff Morgan说,“我们的思路就是搞出一套能用于所有客户的核心。我们使用这一核心元素构建了多种不同的训练设备。”

这样的思路意味着每一种模拟都不必在虚幻引擎中重起炉灶。AVL能够快速组合相应的蓝图脚本,导入所需的3D模型,并打造出一套训练解决方案,所用的时间与从头构建整套方案相比微不足道。
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“我们的产品是围绕虚幻引擎构建的,节奏非常快、周转速度也非常快的解决方案。”Trousdale解释说,“我们对这一点都感到非常非常满意。它引来了许多想要类似产品的其他客户。”

用医疗模拟验证平台

AVL团队最近在一种与导弹系统有天壤之别的产品上测试了他们的虚幻引擎核心:认证注册麻醉护士(CRNA)训练。
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Trousdale的隔壁就是Peter Stallo,他在医疗保健行业浸淫多年,主要从事编程和动画工作。事实上,21年前Stallo的毕业论文就是关于虚拟现实与医疗的,若干年后市面上才出现支持这一设想的技术。

在此期间,Stallo创立了一家名为Prodigy Anesthesia的在线教育公司。大约一年前,Stallo下载了虚幻引擎,想试试是否能快速制作出一个用于训练的功能性模型。两个星期以后,他就做出了一个手术室的基本模型。“我把它拿给Darryl看。”Stallo说,“从此两家公司就建立了关系。”
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这个使用了Torch Technologies的核心技术的AVL项目就是Simvana,它是一种让麻醉提供者沉浸在复杂而困难的情境中的VR训练模拟器。

“我们的开发人员使用我们为军用训练器开发的技术让初始原型成功实现了工作,并通过它构建了一个更完善的框架。”Torch Technologies的AVL研发主管Alex Engelmann说。 

Simvana的开发和发行向Torch Technologies证明,他们已经有了一个几乎可用于构建任何类型的训练的基本框架。“进入麻醉训练领域是我们的一次大跃进。”Trousdale说,“这和国防部的项目差得很远。但是开发Simvana证明了这一点:无论你拿什么复杂的系统给我,只要你能提供一个相应的主题专家,我们就能在3D空间中构建和操作它。”
从蓝图到C++与虚幻引擎的结合

在虚幻引擎中从蓝图转到C++

虽然Torch Technologies AVL团队在初次涉足VR训练与模拟领域时有多种选择,但他们还是选择了拥有出色的视觉保真度和方便的可编程性的虚幻引擎。

“首先,使用它不需要花多大力气就能得到高保真的画面效果并快速运行,这在初期对我们来说是重要的优点。”Engelmann说,。“而且,通过蓝图我们可以快速根据创意制作原型并迭代,从而知道哪些设计是可行的,哪些是不可行的。这对我们来说是一锤定音的优点。”

团队原先主要使用蓝图(虚幻引擎的可视化脚本系统)进行开发,最近考虑到部分客户需要的巨大数据集,他们已经开始将核心过程转为C++,以保证高水平的模拟速度。不过因为他们本来就将蓝图结构设计为使用模块化类,所以团队发现将它们转成C++相当容易。 

“我们将各种东西都整理得井井有条,所以这基本上就是一个直接移植过程。”Engelmann说,“在一些情况下,我们可以使用本机化功能让虚幻自行处理,我们自己只需要做很少的工作。”他还补充说,团队仍然保留了某些使用蓝图的过程,“这只是为了保持灵活性。”
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Morgan还说,AVL的长期设想是做出一个使用C++构建的核心,以及一系列与可外部操作的模拟集成的服务。“我们将会根据客户需求构建独立的模拟,然后通过一个服务层把它集成到我们的虚幻项目中。”他说,“这就是我们努力的方向。”

Morgan提到了Epic关于构建虚幻引擎平台的承诺,并指出AVL正是受此激励才会投入巨大人力物力成为软件专家。“随着像素流送和其他技术集成到那个平台中,我们有机会让我们的产品也涉及这些领域。”他说,“因为有了虚幻引擎,我们让产品使用新型VR和AR技术的速度才会大大加快。”

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