JUMP图片由Limitless Flight提供

认识JUMP:全球首套超写实翼装飞行模拟器

2022年10月13日
如果调查人们最想拥有的超能力,飞行能力很可能位居前列。历史上,从踏板动力飞机到火箭动力喷气背包,富有冒险精神的人们曾试图使用各种方式征服天空。

然而迄今为止,人类最接近真正“无机械辅助”的飞行方式大概就是翼装定点跳伞(也称为翼装飞行)。

这项运动危险系数高,技术难度大,参与者需要从高处定点下跳,然后借助飞鼠装滑行(而不是自由下落)。

翼装定点跳伞需要多年的特技跳伞和定点跳伞经验,而且每跳500次就会出现一次死亡事故,这对99.9%的人来说都是一项遥不可及的运动。然而,现在情况发生了改变。
 

全球首套翼装飞行模拟器

你可能在紧张刺激的GoPro镜头中看过翼装飞行者从山崖边缘俯冲而下。然而,全球首套超写实翼装飞行模拟器JUMP在此基础上又迈进了一步。

该模拟装置整合了真实翼装、定制VR头盔、悬挂系统、风效,以及超真实的多感官刺激。简而言之,在不亲自参加定点跳伞的情况下,它将为你带来最接近真实飞行的体验。

JUMP是首席执行官兼创始人James Jensen的创意产物,在创造令人震撼的场地型娱乐体验方面,他有着丰富的经验。

他此前是The VOID创始团队中的一员,该公司曾率先在市场中推出步行虚拟现实模拟体验。这种体验凭借远超家庭设备能力范畴的顶级VR和图形技术,可引领儿童和成人走进《星球大战》和《捉鬼敢死队》的世界。
 
虚幻引擎在高分辨率实时模拟方面完全领先于业界
- JUMP首席执行官兼创始人James Jensen
2016年,在与身为专业翼装飞行员的好友Marshall Miller的一次旅行中,Jensen在篝火旁构思出了JUMP的想法。当Jensen谈论起行走虚拟现实模拟时,Miller拿出了自己在瑞典进行翼装定点跳伞的视频。

“当时我不假思索地感叹道:‘希望我也能试试’,然后坐在我旁边的妻子立即对我讲‘绝对不行’。”Jensen说,“那晚,我在餐巾纸上画了一张草图,构思如何通过模拟装置模仿现实世界翼装定点跳伞的体验,包括下落和着陆。”

他组建了团队,在2019年到2021年期间,团队建造了模拟装置的原型。他们在犹他州布拉夫戴尔市的经营设施正是在此基础上建立的。截至目前,该设施已运营四个多月,为5000多人提供了飞行模拟服务。“我从来没有玩过特技跳伞和定点跳伞,”Jensen说,“根据职业运动员的反馈,我可以得知,我们提供的体验非常真实——与现实中的运动相比,相似度约有85%。我们正在努力将这一数值提升到100%。”

通过摄影测量技术创造逼真3D模型

JUMP体验融合了许多前沿技术。我们先谈谈视觉效果。JUMP会在超级精致的3D景观中将全球最惊险的定点跳伞场所呈现在飞行者眼前,其中包括让人闻风丧胆的诺奇峰
 
为了实现这一目标,JUMP团队乘坐配备顶级摄像机的定制直升机,花了两天时间,为下方景观拍摄了数千张超高分辨率的图片。
JUMP图片由Limitless Flight提供
这些超高分辨率图片经过最新版本的RealityCapture处理。这款先进的摄影测量工具可依据一组图像和/或激光扫描创建超逼真的3D模型。
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重组捕获到的58000张图像需要用到五台超级计算机。团队还使用陀螺仪、IMU(惯性测量装置)和其他传感器提供的精确信息,创建了高精度的定制飞行日志。

这使他们得以为横跨10平方英里的环境创造非常精细的数字模型,模型中包含超过80亿个多边形。

下一步是将巨大的数据集导入虚幻引擎5。“RealityCapture团队提供了一些支持,但最终,我们开发了一些新工具,用于拆分这些庞大的数据集,并分配合适的纹理和材质。”Jensen说。
 
JUMP图片由Limitless Flight提供

团队还利用UE5的虚拟化微多边形几何体系统Nanite,导入和复制了由数百万个多边形构成的网格体,同时在保真度无明显降低的前提下,维持了稳定的实时帧率。

为了创造超级逼真的光照和阴影,团队借助了Lumen的力量。这是一个完全动态的全局光照系统,内置于虚幻引擎5中,允许间接光照动态地根据直接光照或几何体的变化做出调整。

“我们追求完美的照相写实主义,因此,我们非常依赖使用Nanite和Lumen创造栩栩如生的场景。”Jensen说,“我们目前最大的数据集是使用Nanite创造的,它有80亿个多边形——分为700多个部分,每个部分都拥有16K纹理。”

Jensen解释说,正是这些功能促使JUMP选择使用虚幻引擎创造体验。“虚幻引擎在高分辨率实时模拟方面完全领先于业界。”他说。
“我以前在制作视频时需要几天,甚至几周或几个月才能渲染的内容,现在都能得到实时渲染,感觉难以置信。多边形数量一直是一个瓶颈,而使用Lumen,我可以实时看到全局光照,这让我大开眼界。”

JUMP团队使用Quixel Megascans中逼真的灌木、树木和草地等物体填充了这个虚拟环境。Quixel Megascans是一个3D扫描库,充满了大量逼真的3D扫描可平铺表面、纹理、植被,以及其他高保真CG资产,它现已集成在虚幻引擎5中。

他们还开发了自己的物理引擎FLIGHT,用于处理物理世界和数字世界的所有配置和物理机制;在3D美术方面,Blender和Maya也发挥了作用。

最终,这一切造就了一个令人惊叹的虚拟世界,其真实感足以欺骗你的双眼,让你相信自己真的站在4000英尺高的悬崖边上。这原本是专业定点跳伞运动员必须冒着生命危险才能面对的地方,然而在这场体验中,你将能够毫发无伤地离开。
 
JUMP图片由Limitless Flight提供

触觉和物理效果

视觉效果只是造就JUMP独特性的一半原因。为了创造完全身临其境、与真实飞行别无二致的感觉,还需要将VR头盔中的影像与真实翼装、悬挂系统、风效以及多感官刺激结合起来。
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“要模拟现实,物理效果是至关重要的。”Jensen说,“当身体感觉与影音同步时,虚拟现实模拟就上升到了一个新的维度。”

模拟中的触觉是由虚拟环境中的事件触发的。“我们在虚幻引擎中专门为翼装定点跳伞体验的精彩瞬间编写了自定义代码,针对气味、风速、触觉舞台效果、声音效果和物理对象发出信号。”Jensen解释说。
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这类尖端技术提供了精确模拟定点跳伞的方法。但是,从未试过跳伞的人如何知道这种感觉应该是怎样的?可以依赖专业人士的经验。

Jensen邀请了专家,为JUMP的开发提供建议。其中包括前面提到的Marshall Miller,他是Jensen的好友,也是专业翼装飞行员,拥有上万次的跳伞经验。还有另一位专业翼装飞行员Hartman Richter,他同时也是一名优秀的程序员,编写了FLIGHT服务器的软件物理引擎,用于模拟真实翼装中的动力学。

在他们的帮助下,团队得以添加一些细节,创造一种亲临现场般的真实感。例如,翼装填充了压缩空气。一旦你跳离悬崖,翼装就会在几秒钟内充气膨胀。随着气流速度的增加,风扇会开始加速旋转,吹出更猛烈的风。所有这些元素都为体验增加了真实感。

飞入元宇宙

当Jensen观察飞行者的反应时,他突然产生了JUMP开发过程中最重要的灵感之一。“当我开始带人们参观原型机时,我发现他们会注视其他人。”他说,“他们说着‘我要试试他刚才做的事’,然后开始比拼。”

Jensen意识到,这种体验就像滑下雪山,人们会试图和朋友比赛,并超过他们。这促使团队开始探索电竞式比赛的想法。“我们还没有做过现场直播,但我们制定了全面的计划,准备在所有营业点举办翼装飞行比赛,并通过Twitch直播。”Jensen说。

团队还在开发一种多人游玩体验,允许不同地点的飞行者在虚拟环境中相聚,一起跳伞。他们还计划使用面部扫描技术为用户创建逼真的虚拟化身,这些化身将进入体验,使他们有机会提供GoPro风格的个性化视频。

目前,JUMP还只是一种场地型体验——Jensen说,他们已计划好,将来再开发几处营业地点。然而让人心痒难耐的是,他暗示在未来,某个版本的系统可能会支持在世界各地的卧室和客厅中运行。

“JUMP的模拟装置和技术将为在所有元宇宙中实现真正完整的移动性奠定基础。”Jensen说,“有了这几年场地型娱乐的运营经验,我们必定会为家庭用途推出一款完美的虚拟现实移动产品。”
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届时,韦德·沃兹先进的沉浸式装备可能离我们并不遥远了,而元宇宙的全部潜力也必将得到激发。

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