Dióhéjban a szimulátorokról

Nemrégiben a SimHouse fejlesztőcsapatnál jártunk, akik nagyon komoly szinten fejlesztenek autószimulátort. Aki tavasszal járt kinn a Veletechen, ki is próbálhatta egyik gépüket, ami azóta jelentősen átalakult. Mielőtt belevágnánk a velük készített interjúba, illetve saját élményeink elmesélésébe, összefoglaljuk az alapvető tudnivalókat a szimulátorokról.

A számítógépes játékok egy külön dimenzióját jelentik a szimulátorok, sőt sok esetben nem is pusztán játékról, hanem komolyabb alkalmazásról is beszélhetünk. Ma már sok területen szimulátorokat használnak az autóvezetés vagy akár repülés különböző technikáinak elsajátításához, mert az alapvető lépések a virtuális térben könnyebben és jóval költséghatékonyabban megtanulhatóak. Arról nem is beszélve, hogy az olyan kritikus és veszélyes helyzetek, melyek a való életben csak igen ritkán fordulnak elő, a szimulátorban korlátlan számban generálhatóak és gyakorolhatóak. Érdekes kérdés, hogy hol vannak egy szimulátor határai, mi az, amit még le lehet utánozni, és mi az, amit már (vagy inkább még) nem.

Egyszerű kormány 180 fokos fordulással, két pedállal

A számítógépes játékok felől közelítve szimulátornak nevezzük azokat a programokat, melyeknél a járművek egyszerű kezelése helyett az élethű viselkedésen van a hangsúly. Míg egy úgynevezett arcade (a szimulátor ellentéte) autós játékban egy kanyar bevételéhez elég lenyomni a megfelelő irányt jelentő kezelőszervet, addig egy szimulátorban figyelni kell a kanyarba érkezés sebességére, a megfelelő mértékű és idejű kormányfordításra, a kocsi súlypontjára és annak átterhelődésére, a különböző tapadási viszonyokra, a hajtáslánc sajátosságaira, a kigyorsításra és még halom minden másra.

Komolyabb kormány bőrborítással, erő-visszacsatolással, fejlett kiegészítőkkel

Gyakori, hogy egy PC-s szimulátort nem is lehet normálisan irányítani klasszikus beviteli eszközökkel, például billentyűzettel és egérrel, hanem valami speciálisra van szükség. Autószimulátornál szinte kötelező a kormány és pedálok használata, repülőszimulátornál pedig a botkormányé. Talán senki sem lepődik meg azon, hogy a speciális kezelőeszközök világának is sok szintje van. A mind komolyabb és összetettebb megoldások egyre közelebb kerülnek a szimulált jármű valódi működéséhez. Egy alap kormány például csak 180 fokot, egy komolyabb darab viszont már az igazi autókéhoz hasonlóan 900-1080 fokot (2,5-3 teljes fordulat) fordul, valódi kormányhoz hasonló anyagból készül, és még az autó kormányára ható erőket is utánozni tudja (erő visszacsatolás – force feedback).

Egyszerű cockpit mozgatórendszer nélkül

Persze, egy valódi járműben nem csak az irányítószerveken keresztül jönnek át a környezet hatásai. Lehet nekünk bármilyen jó kormányunk és pedálsorunk, egy sámlin ülve megvannak az élethű autóversenyzés szimulálásának korlátai. Nem igazán fogjuk érezni a keresztirányú gyorsulást, a rázóköveket, a csúszást, a futómű beállításának változtatását és egyebeket. Ehhez mozgásra képes utasfülkére, cockpitre lesz szükségünk. Ennek lényege, hogy a benne lévő ülést úgy billentik, döntik, rázzák, hogy az autó viselkedését imitálják vele: gyorsuláskor hátra, fékezéskor előre billen, kanyarban bedől, de azt is jól szimulálja például, ha kitörni készül versenyautónk hátulja. Az ilyen eszközökkel új dimenzióba emelkedik a szimulátorozás, de sajnos nem csak az élménye, hanem az ára is. Míg egy jó kormányra vagy pedálsorra tízezres nagyságrendben kell költeni, addig egy aktív cockpit vaskos százezrekbe, akár milliókba kerül.

Fejlett, mozgó cockpit

Interjú: a kezdetek

PH: Hogy kezdődött a szimulátor fejlesztése?

SimHouse: Sok-sok éve – még az ezredforduló környékén – hobbiként indult nálunk a szimulátorozás. Különböző autós játékok (már ha a komoly szimulátorokat játéknak lehet nevezi egyáltalán) online bajnokságain találkoztunk, eleinte mint ellenfelek, később mint barátok. Visszatérő téma volt, hogyan fejleszthetőek a különböző beviteli eszközök, kormányok, pedálsorok, illetve hogy a különböző szoftverekben milyen rejtett lehetőségek vannak, melyekkel még tovább lenne fokozható az élmény, vagyis a realitás. Olyan típusú emberek vagyunk, akik ha valamibe belevetik magunkat, akkor abból szeretnénk kihozni a maximumot, így hamar elkezdődött a különböző szoftverek és hardverek közös módosítgatása, buherálása. Van közöttünk informatikus, közgazdász, matektanár, de olyan is, aki korábban amatőr versenyzéssel és autótuninggal foglalkozott, így elég sok területről hoztunk magunkkal tapasztalatokat. A fejlesztés pedig egyre komolyabb mértéket öltött; ahogy fejlődött a technika – és persze mi is –, úgy tudatosult bennünk, hogy a szimulátort a puszta szórakozáson kívül jóval komolyabb és hasznosabb célokra is lehet használni.

A SimHouse szimulátora tavasszal, a Veletechen

PH: Milyen gyári komponenseket használtok és miért pont azokat? Mennyi próbálgatás kellett a megtalálásukhoz?

SimHouse: Kezdetben minden, a kormány, a váltó, de még a pilótaülést mozgató szervorendszer is gyári komponens volt, amit bárki megvásárolhat magának a helyi vagy internetes boltokban. Az igazán érdekes dolgok viszont éppen akkor kezdődnek, amikor az ember összerakja a gyári szettet, és elkezdi kiismerni a működését, lehetőségeit, határait, hibáit, majd nekilát ezek javításának, korrigálásának. Csak a kormányt nézve megfordult már a kezünkben a Logitech, a Fanatec és a Thrustmaster összes modellje; természetesen mindnek vannak jó és rossz tulajdonságai, egyik sem tökéletes. Emellett a magasfokú igénybevétel miatt számunkra nagyon fontos az egyes elemek tartóssága is, a boltban kapható PC-s kiegészítőket pedig rendszerint nem ilyen mértékű nyúzásra tervezik.

Jelenleg egy átalakított, alaposan megerősített Logitech G27 kormány van a szimulátorban, amit ki fogtok próbálni, de tavasszal a Veletechen még egy Thrustmaster T500RS-re alapozó megoldást használtunk, a tartósság érdekében valódi autóalkatrészekkel kiegészítve. Az aktuális pedál is egykor egy G27-es szett része volt, de az eredeti modellből már csak 2-3 alkatrész maradt benne, vagyis minden részletet állandóan fejlesztünk. A kísérletezgetés, próbálgatás és a tanulás rengeteg időt igényel, és sosem érezzük azt, hogy itt a vége, és ne lehetne még hova továbblépni, minden részleten folyamatosan csiszolunk.

A pedálsor már csak részleteiben emlékeztet a Logitech G27-re, pedig valaha az volt

PH: Hogyan zajlik a szoftver és hardver illesztése?

SimHouse: Az autószimulátor programok, mint például az iRacing, a NetKar Pro vagy az ISI motort használó játékok (rFactor, Race On, GT Legends stb.) jellemzően rendelkeznek valamilyen telemetria outputtal, melyen keresztül rengeteg adat nyerhető ki a szimulátorban futó jármű aktuális mozgásáról (kerekenkénti sebességek, pedálállások, különböző irányba ható erők és gyorsulások, futóműadatok és még sok minden). Ezeket az információkat használja fel a vezérlőegység, mely különböző számítások útján a megfelelő reakciókat küldi tovább az ülés mozgatásáért felelős karoknak. Ezeknek a hatásoknak a finomítása és az egyes komponensek összehangolása a legnagyobb feladat a szimulátor fejlesztésében, hogy minél valóságosabb érzést keltsenek a pilótában.

Szerencsére világszerte vannak más hozzánk hasonló, lelkes csapatok, akik foglalkoznak ezzel a témával, és megtalálhatók a neten azok a fórumok, ahol megbeszélhetők egymással az elért eredmények és a technológiai részletek. A legtöbb problémára fellelhető rész-, illetve akár komplett megoldás is az interneten (fizetős vagy nyílt forráskódú programok, programrészletek formájában), melyeket aztán lehet tovább csiszolgatni, paraméterezni a saját rendszereken. Valahol olyan ez, mint egy versenyautó beállítása, csak mi fordítva csináljuk. A telemetria alapján nem az optimális tapadási és vezetési konfigurációt keressük (már ami az ülésmozgatásért felelős rendszer finomhangolást illeti), hanem azt, ami tapasztalataink szerint a legélethűebb érzést kelti a vezetőben.

Interjú: felépítés

PH: Milyen PC konfiguráció hajtja a szimulátort?

SimHouse: A szimulátorok esetében nagyon fontos a minél magasabb FPS szám, egy hárommonitoros rendszert pedig nem egyszerű kihajtani, ezért erős alapokra kell építkeznünk. Jelenleg Asus Z87-Plus alaplapot, alaposan felpaprikázott és komoly hűtéssel megtámogatott Intel Haswell Core i5-4670K processzort és Asus GeForce GTX 690 grafikus kártyát használunk. Ehhez jön még 8 GB Kingston HyperX Beast DDR3-2400 memória, egy 700 wattos táp, valamint rengeteg ventilátor és egyéb kiegészítők. Ezzel a hardverrel bőven 200-300 FPS körül tudjuk futtatni maximális grafikán a legújabb szimulátorokat, három Full HD monitoron 5760x1080 pixeles felbontással.

PH: Milyen egyedi tervezésű komponensek vannak a gépben, és milyen fejlesztéseken dolgoztok éppen?

SimHouse: Jellemzően minden komponens alapja valami gyári, kimondottan PC szimulátoros vagy autóiparból, esetleg más területről származó alkatrész, amiket módosítunk, igényeinkhez alakítunk. Sok mindenen dolgozunk párhuzamosan, lényegében a szimulátor minden eleme állandóan fejlődik; az általános cél az, hogy a valódi autósportból hozzunk át minél több elemet és ezeket integráljuk a szimulátorra, ami sokszor nem egyszerű feladat. A korábban említett Logitech G27-es pedál például már alig hasonlít eredeti mivoltára, új pedálok, rugók, load cell, elektronika és egyéb kiegészítők kerültek bele, hogy kezelése valóban realisztikus élményt nyújtson, tartósabb és jobban adagolható legyen. Viszont nem állunk meg itt, készül a hidraulikus elven működő fékpedál, valamint a drift autókban is használatos kézifékrendszer.

A szintén autós vonalról érkező szekvenciális váltót pedig most hangoljuk össze a PC-s elektronikával, hogy a számítógép kezelni tudja. A gyári kormányok belsejét át kellett alakítanunk, hogy kibírja az igénybevételt, illetve hitelesebb vezetési élményt nyújtson, emellett jelenleg egy teljesen egyedi, valódi autó szervómotorral hajtott megoldással is kísérletezünk, amivel reméljük, hamarosan elkészülünk. Az ülés alá úgynevezett kickereket tettünk, melyek a különböző rázkódásokból eredő erőhatásokat tolmácsolják a pilóta felé, illetve az autó hátsó részének kitörését szimuláló, oldalra kitérítő mechanika finomításán is dolgozunk még.

Nem gondolnátok, de az egyes komponenseket tartó váz megtervezése már önmagában is komoly kihívás jelentett, mivel a szimulátorral rendszeresen jelenünk meg különféle rendezvényeken, így rengeteg igénynek kell megfelelnie. Fontos, hogy tartós, könnyű, szállítható, rövid idő alatt beüzemelhető és egyszerűen a használójához állítható legyen, emellett pedig nem szabad megfeledkezni a dizájnról sem, hiszen sokan csak ez alapján ítélik meg gépünket. Ebben a tekintetben is igyekszünk fejlődni: már tervezőasztalon van új vázunk, mely minden, az előbb említett területen tartalmazni fog előrelépést.

Interjú: további tervek

PH: Mire használható ez a szimulátor?

SimHouse: Mára sikerült annyira megközelíteni egy valódi autó viselkedésnek modellezését, hogy nem csak puszta szórakozásra alkalmas a szimulátor, hanem oktatásra is, ami most már az elsődleges célünk és szándékunk vele. Segítségével elsajátítható egy autó alapvető kezelése (elindulás, váltás, kuplunghasználat, helyes kormányzás és manőverezés), de ezen felül a vészhelyzetek kezelésnek begyakorlására is kiváló. Jávorszarvasteszt, defekt, alul-/felülkormányzottság és különböző fajta megcsúszások is szimulálhatók vele eltérő tapadási viszonyok között, és ezekre mind begyakorolható reflexszerűen a helyes reakció. Nagy jövőt látunk ezen a területen, már hivatásos vezetéstechnikai oktató is dolgozik velünk.

Versenyben a SimHouse két szimulátora

A versenysportban is eredményesen felhasználható rendszerünk, mivel hitelesen szimulálni tudjuk a határhelyzeteket, így akár a driftelés különböző technikáit is el lehet sajátítani a géppel anélkül, hogy elfüstölnénk több garnitúra drága gumiabroncsot. Pályaversenyzésben használatos vezetési technikákat is oktatunk a versenyzői karrierre készülő fiataloknak, illetve tudunk segíteni a pilótáknak a futamokra való felkészülésben az adott pálya vonalvezetésének begyakorlásával, ami a helyszínen, élőben végezve sokkal költségesebb, vagy akár nincs is rá lehetőség.

Az oktatáson kívül természetesen részt veszünk különböző rendezvényeken, kiállításokon és bemutatókon, ahol elsősorban a szórakozásé a főszerep, illetve a céges bulikat, baráti összejöveteleket is igencsak fel tudja dobni egy ilyen szerkezet.

PH: Egyelőre mennyi pénz és munkaóra ment bele a szimulátorba, és mennyit lehetne még költeni rá?

Ez igen nehéz kérdés, mert a szimulátor anyagköltségén kívül még rengeteg más kiadásunk is van (utazás, szállítás, raktárbérlés, adminisztrációs költségek, munkadíjak stb.) így sok millió forint van már a projektben. Ötletünk pedig még rengeteg van, amiket szeretnék is megvalósítani, viszont szűkös anyagi forrásaink miatt csak kisebb lépésekben tudunk haladni. Akár nyolcszámjegyű összeget el tudnánk költeni teljesen reális célokat kitűzve. A pontos belefektetett munkaórát nehéz lenne megbecsülni, mivel az idő elsősorban a tanulással és a kísérletezgetéssel megy el, viszont egy ugyanilyen gépet most már rövid idő alatt meg tudnánk építeni.

PH: Gyakran megkapjátok a kijelentést, hogy "ennyi pénzből inkább Ladát veszek és azzal tolom élőben"?

SimHouse: Hát igen, nem is tudod hányszor!  Ha lenne rá pénzem, én is vennék egy Ladát és csapatnám vele, de ha szépen tételesen kiszámolod, hogy a vételáron kívül mi mindenre kellene még költened (alkatrész, szerelés, szállítás, tárolás, benzin, gumik, fékek, különböző nevezési díjak a versenyekre, károk javítása), akkor sajnos hamar el lehet költeni a szimulátor árát, már ha nem csak nézegetni akarja az ember a  garázsban az autóját. A szimulátorban pedig bármikor bepattanhatsz a kedvenc autódba a világ bármelyik versenypályáján, ahol plusz költségek nélkül büntetlenül körözhetsz, gyakorolhatsz, vagy akár mások ellen versenyezhetsz. Persze nem tagadom, a kettő együtt lenne igazán jó, mármint a Lada és a szimulátor!

Szimulátorpróba

Az interjút tett követte: magunk is kipróbálhattuk a virtuális autózás élményét! A jelenlegi rendszer egy alaposan átdolgozott Logitech G27 volánból és pedálsorból áll, a fülke, vagyis cockpit váza saját tervezésű, csak az ülés mozgatásáért felelős két szervomotoros munkahenger és a hozzájuk tartozó elektronika gyári megoldás. Kaptunk a fenekünk alá némi rugdosást és kicsúszó hátsó traktust. A Thrustmaster kézi váltóhoz kezdőként nem érdemes nyúlni, meg aztán a beállított formaautónak úgyis volánra szerelt pillangófüles váltója van. Szoftvernek az iRacinget, pályának egy egyszerűt, a Watkins Glent kaptuk.

Beülve a megfelelő panorámaérzést adó három monitor mögé először ránk állították a kormányt és ülést, de már ekkor érezni lehetett, hogy üresben gázadásra nem csak hang jön, hanem az ülés is megremeg alattunk. És érkezett az utasítás: lehet menni! Új dologgal elsőre óvatos az ember, a boxutcából kigördülve finom gyorsítás után jöttek az első kanyarok. Már ekkor világossá vált, hogy a szimulátor sokkal közelebb van a gokart érzéshez – mert hát az átlagember máshol nem igazán jut versenyautóhoz – mint a klasszikus, PC-s kormány-pedál párosok nyújtotta élményhez.

Apropó, kormány és pedál. Korábban próbáltuk már a Logitech G27-et, de amivel itt találkoztunk, annak semmi köze sincs hozzá. A pedálok sokkal keményebbek, jobban adagolhatóak, a kormány precizitása az egészen korrekt alaphoz képest is rengeteget javult. De a virtuális élményt a versenyülés és főként annak mozgatórendszere emeli új szintre. Kezdőként elsősorban azt éreztük, hogy minden hibát iszonyatosan megbüntet, nem lehet csak úgy rodeózni a rázókövek és védőfalak között, mert az ütközéseknél alaposan megrángat a cockpit. Szerencsére a valóságban még nem tapasztaltuk, milyen dolog leamortizálni egy versenyautót, így ennek a résznek az élethűségéről nem igazán tudunk nyilatkozni, az élmény viszont félelmetesen jó.

Amikor gyakorlott kézbe kerül a szimulátor

Azt viszont kijelenthetjük, hogy a gyorsulást és nagyrészt a lassulást is kiválóan imitálja a rendszer az ülés előredöntésével (a biztonsági öv feszítésével tovább dolgoznak majd a fékezési élmény javításán). A legjobb pedig az extra információ az autó sodródásáról, amit a fenekünkkel érzünk, ezt a mezei kormány-pedál készletek nem tudják visszaadni. Egy-egy eltúlzott gázadásra pedig úgy eldobta a virtuális autó a hátsó felét, hogy csak na!

Merüljünk bele!

Néhány környi gyakorlás után, komolyabb tempóra kapcsolva, már az egyenetlen aszfalt huplijaira is figyelni tudtunk. Sikerült pontosabban megérkezni a rázókövekre, a hosszú célegyenes végén pedig a végsebessége közelében ordító, rázkódó – virtuális – autóban óriási érzés volt figyelni a helyes fékezési pontra. Majd jött a bólintás, kanyarív, rázókő, és tapasztaltuk, hogy a blokkoló fékek révén sikerült kockásra koptatni a kerekeket, és most úgy ráz az egész autó, mint a fene.

Oculis Rift – az immerzió következő szintje

Végül, de nem utolsósorban felcsatoltuk az Oculus Rift virtuális valóság szemüveget, melyről nemrégiben írt társoldalunk, az IT café. A SimHouse legfrissebb szerzeménye új dimenzióba emeli (majd) a virtuális száguldást. Segítségével a látótér kiszélesedik, de ami még fontosabb, be lehet nézni a kanyarokba, sokkal jobban rá lehet koncentrálni az ideális ívre, a pálya emelkedése és süllyedése is jobban érezhető. Ráadásul itt a kormány és a többi valós kezelőszerv, illetve a mozgó cockpit révén lényegesen erősebb a kapcsolat a virtuális világgal, mint simán csak a Riftet használva egy átlagos játékban.

Önmagában a szimulátorral is nagyon a pályán éreztük magunkat, de a Rift az immerzió (belemerülés) új szintjét hozta. Felcsatolva a szemüveget tényleg olyan érzésünk támadt, hogy ott ülünk a versenyautóban. A műszerfal kijelzői, kapcsolói annyira valóságosnak tűntek, hogy akaratlanul feléjük nyúltunk bekapcsolni, átállítani ezt-azt. És nem csak az autó, hanem a környezete is közelebb került. Kicsúszva a sóderágyba szépen oldalra lehet nézni, hogy lássuk, amint közelít a gumifal, a becsapódás pillanatában pedig a cockpittől kapott tockos teszi teljessé az élményt. Kár, hogy egyelőre a Rift fejlesztői példányának felbontása nem elég nagy ahhoz, hogy pontosan kivehessük a kisebb részleteket, például a távolban húzódó kanyar ívét. A jövő viszont nagyon kecsegtető.

Jó egyórányi száguldozás után remegő térdekkel, de óriási vigyorral az arcunkon szálltunk ki a szimulátorból, visszahuppanva a virtuális versenypályáról a valóságba. A SimHouse csapat tagjai szerint általában mindenkiből ezt a reakciót váltja ki a gép. Meg kell hagyni, tényleg egy nagyon komoly rendszert hoztak össze, amiben úgy gondoljuk, hatalmas potenciál rejlik. Játékszernek fantasztikus, kettő (vagy több) ilyen masinával biztosan frenetikus versenyeket lehetne vívni a virtuális pályán. Ez a szimulátor viszont annyira jól modellezi a valóságot, hogy többre hivatott játéknál, és megbizonyosodtunk róla, hogy készítői nem csak a levegőbe beszéltek, amikor azt állították, hogy oktatásban is bevethető. Akit közelebbről érdekel ez a lenyűgöző fejlesztés, szeretne vele megismerkedni, bátran vegye fel a kapcsolatot a SimHouse csapatával.

rudi