微软飞行模拟器 2024：数字孪生地球，飞向真实
微软飞行模拟器 2024 已经正式发布，这款雄心勃勃的飞行模拟游戏在物理和环境系统方面比 2020 年版本有了显著提升。这得益于云数据中心的强大算力，能够实时处理复杂的模拟运算。与 2020 年版本不同，微软飞行模拟器 2024 将整个游戏运行在云端，玩家电脑仅需 50GB 的存储空间。微软宣称，这款游戏创造了一个完整的地球数字孪生模型。
得益于云端处理能力的提升，微软飞行模拟器 2024 能够模拟各种类型的飞机和飞行场景，从滑翔机、热气球到 747 和超音速战斗机，应有尽有。地面细节也比 2020 年版本提升了 4000 倍。
我们与 Asobo Studio 的首席执行官 Sebastian Wloch 进行了访谈，深入了解了这款游戏的技术细节。
Sebastian Wloch： 我是 Asobo Studio 的首席执行官，来自法国波尔多。我可以谈谈技术、渲染、飞行模型物理等方面。
GamesBeat： 我一直在关注数字孪生技术，因为我报道了英伟达的 OmniVerse 等项目。我没想到你们也采用了这种技术，而且似乎很早就开始使用了。我想知道你们是如何想到用数字孪生来构建整个游戏的？
Wloch： 在飞行模拟领域，一直以来都是追求尽可能的真实性，无论是飞机物理还是视觉效果。从历史视频中可以看到，每一代游戏都在不断逼近现实。如今的技术，例如卫星图像、飞机扫描，几乎任何人都可以用相机扫描物体。难点在于地球的规模，数据量巨大。因此，我们将几乎所有内容都迁移到了云端。2020 年版本已经 99.9% 在云端运行，现在则是全部在云端运行。
如今的机器性能，无论是 GPU 还是 CPU，都让我们能够更接近现实。我们谈到了细节的提升，让游戏不仅从空中看起来像真实的地球，而且在降落时也更加真实。我们很幸运，这些创新技术都出现了。人工智能帮助我们识别图像，区分岩石和草地。所有这些技术都让我们能够实现这一切。
GamesBeat： 许多公司都希望构建数字孪生模型。英伟达的目标是预测未来几十年的气候变化。他们与你们一样，都希望以数字形式重建地球。一定有很多公司有同样的目标。
Wloch： 但也许应用场景不同。我们专注于飞行模拟体验。在气候方面，我们努力在瞬时模拟最准确的空气状况。例如，下午出现上升气流。我们不会尝试预测气候变化。通常情况下，专注于某一方面才能获得最佳结果。专注于一个相对较小的领域，并将其做好。通过将气候模拟专注于飞行，我们可以模拟单个房屋或树木造成的上升气流。
你试过直升机之旅吗？我今天早上六点体验了。几乎没有气流。早晨的大气很平静。但下午你可能会遇到颠簸。我们尽可能准确地模拟了这些情况。模拟飞机周围的湍流，与预测全球气候是不同的问题，需要不同的解决方法。我们很幸运，现在拥有了所有这些技术。每个人都专注于自己的领域。我们能够快速前进。这是一个做这些事情的好时机。
GamesBeat： 英伟达的目标是实现米级精度的地球模拟。你们都在关注非常小的尺度上的物理和细节。但你们使用的方式不同，最终得到的产品也不同。他们收集的所有数据对你们来说都像你们自己收集的数据一样有用吗？或者你们有不同的目标、不同的数据和不同的应用场景？
Wloch： 关于具体的数据来源，最好咨询 Jorg。但我们努力寻找最适合我们需求的数据来源：一个从空中和地面看起来都很真实的星球，良好的天气，所有这些因素。如今，数据来源越来越多，也越来越容易获取。不过，我不知道其他公司使用的是哪些数据来源。Jorg 可以提供关于数据来源、时间和地点的更详细的信息。在全球范围内，数据来源并不统一。这取决于你所处的位置。不同的公司专注于不同的国家、地区和系统。
Samuel Stone： 谈到物理，重力是重力，但你们是如何从单引擎飞机到热气球、飞艇、滑翔机，不断改进物理引擎的？你们如何确保在为 2024 年版本优化物理引擎时，能够获得这种细致入微的体验？
Wloch： 2024 年版本的一个重大改进是，我们现在拥有了完整的仪器来测量真实飞机的飞行动力学。例如，飞机的加速度力。我们测量了机翼表面的位置。我们在飞机外部安装了测量设备来测量空速等等。我们拥有关于这些飞机在现实世界中如何运行的极其精确的数据，并在模拟中实现了相同的仪器。
我们的第一个发现是，我们的模拟相当准确，但它基于我们用来描述飞机的数据。我们在 2024 年版本中大幅改进了这方面。许多飞机都更新了更逼真的飞行模型。我们当然也改进了物理引擎，但更多的是为了添加更多细节，例如重量平衡。我曾经遇到过这种情况。当你做 360 度旋转时，有时颠簸是你造成的，而不是空气或热量。
通过在飞机上安装仪器，我们能够测量它们在地面和空中的运行情况。我们测量了所有数据。这帮助我们为飞机带来了更逼真的体验。
Stone： 关于数字孪生，MSFS 的一个美妙之处在于它的动态性。它实时匹配现实世界中的情况。它是如何将这些信息反馈到系统中的？现在是韩国的季风季节，所以天气会以这种方式影响飞行。或者现在加拿大这个高度非常寒冷。它是如何实时获取所有这些不同的环境因素并将其整合到游戏中的？
Wloch： 我列了一个系统清单。这是第四个系统。它涵盖了非常广泛的范围。我们拥有的参数包括太阳的位置。我们知道太阳释放了多少能量，大约是每平方米 1400 瓦。但空气会吸收一部分能量。我们知道大气压，是高压还是低压。我们知道云量。我们知道有多少能量到达地面。通常情况下，只有 600 或 700 瓦，取决于高度，有时是 800 瓦。我们知道角度。然后我们计算出这会产生多少热量。
我们会计算用户周围区域的热量，以及地面各处的温度。例如，阳光直射的停车场会变得非常热。我们计算出地表温度，并将其传递到空气中。热空气会上升，冷空气会下降。这会造成气流。当空气潮湿时，它也会上升并冷却，从而形成云。我们模拟了所有这些过程。我们从气象数据中获取了气温。通常情况下，他们会提供两米高度的气温，然后按层级提供。当我们知道，例如，停车场一整天都被阳光照射时，我们可以进行校正。停车场可能非常热，但外面的气温只有 15 度。也许有来自北方的风，带来更冷的空气。也许上升气流已经不明显了。
如果你在夏季下午飞行，当太阳很高时，你会遇到今天遇到的情况。很多颠簸。但我们早上乘坐 Vision Jet 飞行时，非常平稳。我只遇到了一次颠簸，只是一次小小的颠簸。我有视频。没有任何移动。但那是早上六点。这就是区别所在。夏季、冬季、早晨、下午，差异很大。尤其是在大峡谷。一整天，太阳都在南边，但角度是这样的。它只会照射峡谷的一侧。另一侧没有被加热。它会一直这样。当你飞过这个区域时，你会遇到很大的颠簸。
Stone： 2020 年版本有超过 1500 万个独立用户。在用户和社区反馈中，你们注意到关于物理和飞机操控方面的哪些内容，并在开发 2024 年版本时加以注意？
Wloch： 我们收到了很多反馈。我们努力倾听每个人的想法，以及现实情况。我们构建了所有这些系统来测量飞机。模拟始终基于现实，但问题是，人们有什么感受？这取决于反馈。我们仍然可以影响感受，而无需改变真实性。例如，我们移动摄像机的方式。也许你体验过在大峡谷驾驶 F-18 的挑战。摄像机做了很多事情。我们努力让你感受到所有的颠簸和重量冲击。如果你驾驶 Vision Jet，你会发现它非常重。它有很大的阻力。
GamesBeat： 我一直在与操纵杆作斗争，是的。
Wloch： 对。有一种方法可以映射你对操纵杆的操作，使其感觉更重。物理原理完全相同，但我们试图影响感受。这就是为什么我们收到了很多反馈，以改进系统，使其感觉更真实，即使实际模拟只是基于真实参数。
GamesBeat： 这是触觉反馈的问题吗？
Wloch： 在现实世界中，升降舵会上下移动。当你缓慢飞行时，移动升降舵所需的力远小于快速飞行时所需的力。我们映射的不是角度，而是力。当你需要很大的力时，我们会让你移动更多。在真实的飞机上，你几乎不会移动，但它非常重。我们对操纵杆的操作，当它应该更重时，我们会让你移动更多。如果你有力反馈，那就不同了，但大多数人没有。我们试图将这种阻力转换为运动幅度。如果你需要做很多运动，它仍然会更累。你会感觉它在抵抗，所以你需要移动更多。这会产生同样的感觉。再加上摄像机，颠簸的感觉，你可以获得同样的效果。
GamesBeat： 从 2020 年到 2024 年，你们在云技术方面有了很大的改进。这仅仅是数据中心规模扩大，还是其他因素导致了这种改进？
Wloch： 这与 GPU 有很大关系。我们重写了云的 GPU 代码。这非常复杂。光子来自太阳，照射到大气层，并改变颜色。它进入云层，在云层中来回反射。在 2020 年版本中，这被简化了。例如，我们无法追踪太阳穿过大气层。我们不知道它在照射云层之前是在高空还是低空。它在各个地方都大致相同，因此所有云层都具有相同的颜色。
GamesBeat： 我的意思是云计算。2020 年版本只部分使用了云计算，但现在完全使用云计算。你们使用的存储空间少了很多。
Wloch： 是的，我们几乎将所有存储都迁移到了云端。一些关键文件是本地的，但存储空间从 150GB 降到了 20GB，也许是 30GB？我们一直在增加计算能力。我们不会实时进行云计算，但我们会预先处理一些内容。数据已经准备好了，你只需要下载它。我们会在本地进行实时计算，然后在每次摄入新数据时进行预先处理的云计算。我们运行了数千台机器。有时是人工智能，有时只是处理，但其中很大一部分是人工智能。
GamesBeat： 云计算的质量一直在提高？
Wloch： 是的，越来越好。我们也付出了努力，有时需要完全重写一个系统，使其成为基于云的系统，而不是在本地运行。数据管道和发生的事情并不相同。
免责声明：微软为我支付了前往大峡谷的费用，用于撰写本文。
