NVIDIA Quadro RTX 8000助力旭拟研发图形渲染引擎,打造高质量飞行模拟训练环境

by 英伟达中国

近年来,随着民航产业的发展,越来越多的企业将飞行模拟仿真应用于高度复杂的任务训练,如EMS紧急医疗救援、SAR搜救、巡线、外挂载、山地物资及人员运送、海上物资及人员运送等。这些训练任务如果利用实机需要耗费大量的财力、物力、人力成本,因此需要飞行模拟器完成对飞行员的训练。

在打造飞行模拟器的过程中,通过具有强大渲染能力的GPU缩短显示系统延迟至关重要。借助NVIDIA Quadro RTX 8000显卡,南京旭拟仿真技术有限公司(以下简称“旭拟”)有效缩短了系统延迟,并改善了仿真系统体验。

提升训练效果,高性能渲染不可或缺

随着科技的发展,许多机构都开始采用基于仿真技术的模拟训练设备进行人员培养,以某型飞机模拟训练系统为例,绝大部分飞机模拟系统是以飞机为中心研究对象来对待的,也就是说气象、地理、环境等因素只有在与飞机产生互动关系并会对飞机产生关系时才被考虑进去。

这种方式对于纯理论的研究及预测推算而言非常有效,然而当被用于实战训练和应用时,人们常常会发现实际飞行过程中所得到的现象有相当一部分在现有仿真技术领域未能有效通过理论手段重现,其产生的结果就是飞行员操纵模拟机的感觉与真实飞行相差甚远,从而导致飞行员使用模拟机的意愿降低,或模拟飞行对实际飞行帮助不明显。

在整个模拟飞行过程中,飞行模拟器不仅要为飞行员提供逼真的视觉(座舱外的视景、座舱内的仪表和指示灯指示)、力感和动感效果,还要有逼真的听觉效果(音响)。视景系统和音响系统的控制信号来自飞行模拟器的主控计算机,因此管理系统与主控系统之间也需要大量的数据交换。

在模拟飞行训练中,降低显示系统的延迟非常重要。延迟过大会增加训练人员的眩晕感,并极大影响训练效果。面对大量的视景数据库,如何节省系统资源、提高实时运行速度以及视景清晰度,都是开发人员面临的重大课题,对GPU的渲染能力提出了挑战。

NVIDIA Quadro RTX 8000超强渲染能力大幅降低系统延迟

为了模拟真实飞行,旭拟使用了实时光线追踪、全景预烘焙处理、高动态场景等技术,将飞机场、大海、城市、山脉、植被、灯光、港口等场景逼真地展现在驾驶员面前。这些技术要求画面与多自由度平台紧密结合,通过水平视角最高360度、垂直视角最高120度的投影球面,实现真实照片级地景、真实机场设施模型与真机实地飞行无缝接轨,提升沉浸感和真实感。

在保证显卡性能的基础上,如何减少成本、缩短开发周期、提高可拓展性,是旭拟需要解决的问题。对比多种方案,旭拟最终选择NVIDIA产品——配置多片NVIDIA Quadro RTX 8000,按照输出分辨率要求每秒渲染像素总量达到3840*2160*3(通道)*60(Hz)。

显示画面通过RTX平台将基于Turing架构的最新技术引入可编程着色技术中,如可变速率着色、纹理空间着色和多视图渲染等,客户可以灵活应对自己的需求,实现包括HDR全局光照、静态建筑群叠加、中动态粒子气象对象叠加(根据气流运动变化的云、降水、雾、烟)关键帧等诸多功能,对于飞行环境仿真效果有相当大的提升。为适应飞行仿真视觉系统的特点,降低与大型场景实时交互的延时,借助Quadro RTX 8000强大的GPU渲染能力,最终将系统延迟控制在 52ms 以内,大大改善了仿真系统的体验。

NVIDIA Quadro RTX 8000 GPU 基于NVIDIA Turing 架构,不仅具备更多的CUDA核心,还配备了海量48 GB 超快速 GDDR6 显存和 NVIDIA NVLink,加深了AI推理和深度学习的速度,让更多的数据可加载到显存,在很大程度上加快了计算速度,减少了数据拷贝的时间,开辟了专业图形的新领域。

旭拟公司表示:“采用NVIDIA Quadro RTX 8000是对模拟飞行行业的一次重要尝试。借助RTX 8000的强大性能,行业迎来了革命性的突破,不仅提高了画面质量,更降低了系统延迟,使模拟飞行体验更加逼近于真实飞行。”

未来,NVIDIA 将继续助力新一代应用程序加速度模拟高度逼真的物理环境,并打造令人惊艳的视觉效果,帮助飞行员在高质量低延时的模拟训练环境中,更快掌握飞行技巧,提升飞行技能。