rFproは、センサー・シミュレーションのリアリズムを一変させる最新のシミュレーション・レンダリング技術を発表した。現実世界から収集したデータだけに頼るのではなく、合成トレーニングデータを作成することで、自律走行車やADASの開発を急速に加速することが可能になる。rFproオペレーション・ディレクターのマット・デイリーに話を聞いた。
レイトレーシングとは何ですか？また、rFproがすでに行っていることとどう違うのですか？
レイトレーシングは、シミュレーションを高精度にレンダリングする方法です。この新しいレンダリング・エンジン・テクノロジーは、rFproが確立しているラスタライゼーション・ベースのレンダリング・エンジンと並ぶものです。ラスタライゼーションが、光がシーンを通過する際に1回だけ跳ね返るのをシミュレートするのに対し、レイトレーシングはシーンを通過する複数の光線を使用するため、現実世界のあらゆるニュアンスをより正確に捉えることができます。この技術は、ADASや自律走行車向けのカメラ、ライダー、レーダーなどの車両センサーの成長によって推進されてきた。これらのセンサーは安全上重要な機能を持つため、最も忠実なバーチャル表現を作成することが不可欠です。電子センサーは人間の目とは異なる世界を見ており、電子知覚システムはシミュレーターを運転する人間よりも騙すのが難しい。その結果、これらのシステム開発のために意味のある価値の高いトレーニングデータを作成するためには、世界をこれまでよりもはるかに高い精度でシミュレートする必要があります。
ラスタライズ・エンジンはまだ使われますか？
もちろんです。レンダリング・エンジンの選択は、何を開発したいかによって決まります。当社のラスタライゼーション・エンジンはリアルタイム・シミュレーション用に設計されており、自動車業界やプロのモータースポーツ業界で使用されているrFproの業界をリードするdriver-in-the-loopソリューションに対応しています。従って、ラスタライゼーションは、ドライバーが入力するリアルタイム・シミュレーションで選択されるエンジン・テクノロジーとなります。しかし、センサー・ハードウェアやソフトウェアを開発しており、リアルタイム性に制約がない場合は、レイトレーシング・エンジンは、自律走行車の知覚システムのトレーニングやテストに不可欠な、はるかに優れた忠実度の画像を提供します。
Tier1サプライヤーや自動車メーカーが自律走行車やADAS技術を開発する上で、シミュレーションはどのように役立つのでしょうか？
シミュレーションは現在、開発を加速させる重要なツールとして自動車業界全体で広く受け入れられています。シミュレーションの力は、ADASと自律走行車の分野で大きな価値を提供します。AIを訓練し、安全であることを証明するために、AVや自律走行システムをかなりの数のエッジケースに安全かつ徹底的にさらす唯一の方法です。しかし従来、シミュレーションの忠実度は、実世界のデータを置き換えるには十分ではありませんでした。私たちのレイトレーシング技術は、物理的にモデリングされたシミュレーション・ソリューションであり、センサーシステムが世界を「見る」方法を正確に再現するために特別に開発されました。そのため、メーカーは初めて、自律システムの開発に使用可能なトレーニングデータを生成できるようになりました。シミュレーションから生成されたこの忠実度の高いデータを利用できるため、センサーモデルを使用して物理的に存在する前にセンサーを開発することもできる。これにより、データを収集し開発を開始する前に実際のセンサーを待つ必要がなくなる。これにより、AVや高度なADAS技術の進歩が大幅に加速し、公道で多くの開発車両を運転する必要性が減少する。
センサーシステムは人間とは異なる世界をどのように「見て」いるのでしょうか。また、なぜシミュレーションでこれを再現することが重要なのでしょうか。
自動車業界で使用されている最新のHDR（ハイダイナミックレンジ）カメラは、時間の長さが異なる複数の露光をキャプチャします。例えば、フレームごとに短時間、中時間、長時間露光を行います。露光時間が長ければ長いほど、動く物体のぼかし効果は大きくなる。私たち人間には見えないが、カメラには見える。そして、これらの画像を取り込む知覚システムは、これに対処することを学ばなければならない。
高速道路を高速で移動する車両を想像してほしい。カメラで生成された長時間露光画像は、車輪の回転にブレを「見る」ことになる。同じようなブレは、交差点で車両が前を横切るときにも見られる。また、グローバルシャッターではなくローリングシャッターを採用しているセンサーもあるという課題もある。グローバルシャッターは、センサー上のすべてのピクセルを正確に同時に露光するのに対し、ローリングシャッターセンサーは、実際には、センサー上のピクセルの個々のラインの露光のための小さな時間オフセットを持っています。つまり、画像の上部と下部は、実際にはまったく同時に撮影されない。カメラのローリングシャッター効果は、自車両や物体自体が高速で移動している場合にも物体を歪ませる。例えば、道路脇の交通コーンは、画像の上部と下部の露光の時間差により、引き伸ばされたり斜めになったりする。
このようなニュアンスを正確にシミュレートすることは非常に重要です。なぜなら、これは現実の世界でカメラが見るものであり、知覚システムはそれに対応しなければならないからです。この非常に現実的でエンジニアリング・グレードのシミュレーションを作成することで、すべての画像にこのようなニュアンスがある実世界のデータを生成することへの業界の依存を大幅に減らすことができます。これを実現するため、rFproはマルチ露光カメラAPIを導入し、センサーの露光時間ごとに個別のレイトレース画像を作成できるようになりました。これにより、シミュレーション画像には、物理的にモデル化されたローリングシャッター効果に加えて、高速の車両運動や路面の振動によって生じる正確なブレが含まれるようになります。
レイトレーシングが最も効果的な環境とは？
マルチパス技術であるレイトレーシングは、センサーの周囲で起こる膨大な数の反射をより確実にシミュレートするため、時間帯や周囲の環境に関係なく、すべてのシーンがより高い精度でシミュレートされます。つまり、最も困難な低照度シナリオや複数の光源がある環境でさえも、明るい太陽光が降り注ぐ日中のシーンと同じくらい正確にシミュレートされるようになったのです。反射や影の忠実度も大幅に向上しています。最も顕著な例としては、出口に明るい周囲光がある立体駐車場や照明付きトンネル、複数の街灯がある都市部の夜間走行などがある。AVが一般的に最も困難と感じるのは、このような環境である。そのため、公道ではなく、ここでのシミュレーションで厳密かつ正確にテストできることは大きな利点となる。
この技術によるリアルタイムの制限はありますか？
いくつかの代替技術とは異なり、私たちのレイトレーシング レンダリングは、物理的にモデリングされ、正確なマテリアル プロパティを含むシミュレートされたシーンのすべての要素に適用され、最も忠実な画像を作成します。これは計算負荷が高いため、リアルタイムとは切り離すことができ、必要な詳細レベルに合わせて速度を落としたり上げたりすることができます。これにより、高忠実度のレンダリングを実行し、ディープラーニングシステムのトレーニングデータとして使用したり、開発された知覚システムをテストするために、その後のリアルタイム実行で再生したりすることができる。これは、シミュレーションをリアルタイムに固定せざるを得ない場合に起こりがちな、レンダリング品質と実行速度のトレードオフを克服するものだ。rFproが新技術を実装した方法で本当に素晴らしいのは、リアルタイム・ラスタライゼーション・エンジンと新しいレイトレーシング・エンジンを簡単に切り替えられることです。エンドユーザは、迅速かつ効率的にテストを設定し、リアルタイムで実行される特定のシナリオを確認することができます。その後、レイトレーシング・エンジンを有効にしてテストを再度実行するだけで、より忠実度の高い結果を出力することができます。エンドユーザーは、準備した環境やテストシナリオを変更する必要はありません。
この新技術はいつ顧客に提供されるのか？
当社の新しいレイトレーシング機能は、既存のデスクトップ・オプションを補完するために現在利用可能であり、ハイパフォーマンス・コンピューティング（HPC）ソリューションでも間もなく利用可能になる予定です。
