在游戲中復(fù)現(xiàn)虛擬的現(xiàn)實世界類似，自動駕駛虛擬仿真系統(tǒng)，是通過虛構(gòu)一個幾何形象、物理規(guī)律乃至運行邏輯都與真實世界無限接近的虛擬環(huán)境，讓自動駕駛汽車在其中運行，積累算法訓(xùn)練和驗證需要的海量數(shù)據(jù)，以此解決現(xiàn)實中測試成本高、耗時長、風(fēng)險高、場景局限性大等問題。
近日，記者邀請了騰訊自動駕駛仿真技術(shù)總監(jiān)孫馳天分享了騰訊如何利用游戲技術(shù)助推自動駕駛仿真實現(xiàn)技術(shù)突破的內(nèi)容。以下為孫馳天演講內(nèi)容：
騰訊自2016年布局自動駕駛以來，將虛擬仿真當(dāng)作三大基礎(chǔ)平臺之一，于2018年推出了自動駕駛虛擬仿真系統(tǒng)TAD Sim，這個系統(tǒng)可以高效構(gòu)建還原度極高的測試場景，完成自動駕駛汽車感知、決策、控制算法的閉環(huán)仿真測試。目前已經(jīng)和國家智能網(wǎng)聯(lián)汽車(長沙)測試區(qū)等測試機構(gòu)以及多家車企達成了商業(yè)合作項目。作為國內(nèi)游戲領(lǐng)域的最強玩家，騰訊在構(gòu)建TAD Sim的過程中也運用了多項游戲技術(shù)。
正如轟動游戲行業(yè)的虛幻引擎5帶來的接近真實世界的視覺效果，在自動駕駛仿真測試中同樣需要模擬出高還原度的場景細節(jié)，以使得仿真測試條件與真實世界無限接近，才能對算法測試的效果做出更客觀的評價， 如光線變化、雨雪變化等對車輛傳感器的效率和精準(zhǔn)度影響。
仿真系統(tǒng)自帶場景元素真值，無需標(biāo)注自動生成各種天氣、路況，保證覆蓋度
騰訊TAD Sim在場景構(gòu)建中，采用了三維重建和游戲引擎等技術(shù)，以小于3cm的精度誤差模擬道路交通場景及虛擬城市場景，并借助游戲引擎還原出日出、日落等光照條件，以及風(fēng)、霜、雨、雪等天氣條件的變化，使得場景和傳感器仿真的測試條件接近真實，進而保證測試效果的真實性。
TAD Sim攝像頭仿真及激光雷達仿真
在真實世界中，雨雪天氣剎車距離會變長、路面積水反光會影響傳感器感知等現(xiàn)實世界中存在的物理規(guī)律，也需要真實的“移植”到虛擬仿真平臺中，這對感知算法以及控制算法的測試同樣非常重要。
騰訊TAD Sim實現(xiàn)這一步，依靠的是物理引擎以及精準(zhǔn)的傳感器模型和專業(yè)的車輛動力學(xué)模型。物理引擎在游戲中的作用是使得游戲角色遵循運動規(guī)律，比如當(dāng)角色跳起的時候，系統(tǒng)內(nèi)定的重力值決定它可以跳多高，當(dāng)角色碰到墻體的時候，系統(tǒng)的碰撞檢測決定它無法穿越。
類比到TAD Sim中，內(nèi)置的物理引擎決定了車輛及傳感器、以及其他角色的運動需要遵循事先輸入的傳感器及車輛動力學(xué)等模型。此外，運轉(zhuǎn)自動駕駛車輛動力學(xué)模型仿真，需要1000赫茲的超高更新頻率，對物理引擎有非常高的要求。
騰訊TAD Sim具有強大的游戲技術(shù)支持，同時本身具有高精度的傳感器模型，以及27自由度的專業(yè)車輛動力學(xué)模型，還支持接入CarSim這樣行業(yè)頂尖的車輛動力學(xué)模型，能保證自動駕駛仿真測試結(jié)果的真實性。
騰訊TAD Sim的核心能力之一，是數(shù)據(jù)驅(qū)動構(gòu)建虛擬一體的測試場景，運用到了游戲領(lǐng)域常用的Agent AI技術(shù)。
在游戲中Agent AI的作用主要是定義NPC(非角色玩家)的行為，每個NPC都需要有自己的行為邏輯。例如游戲中的敵人會根據(jù)玩家行為做出不同的反應(yīng)，比如攻擊、躲避、發(fā)警報召喚隊友等，背后控制這個行為的就是Agent AI。
在自動駕駛的仿真測試中，傳統(tǒng)的測試平臺大多是通過路采數(shù)據(jù)回放的方式模擬測試場景，所以場景中交通元素的互動是固定模式。
為了提升路采數(shù)據(jù)的利用率及測試場景的豐富性，騰訊的TAD Sim除了支持場景編輯、路采數(shù)據(jù)回放式仿真之外，還可以利用類似于Agent AI的技術(shù)，以大量路采數(shù)據(jù)訓(xùn)練交通流AI，生成真實度高、交互性強的交通場景，進行閉環(huán)仿真，提高路采數(shù)據(jù)的利用率，進而提高測試效率、降低采集成本。例如，被測試的自動駕駛主車想要超車，可以借由Agent AI來控制NPC車輛做出與真實世界一致的避讓或其他博弈行為。
近兩年， “云游戲”快速發(fā)展，將原本需要很高端的電腦配置才能運行的游戲放到云端服務(wù)器運行，大大降低了高端游戲的設(shè)備門檻。只需要有網(wǎng)絡(luò)及一個具有視頻解碼能力的終端，就可以隨時隨地體驗3A級的游戲大作。騰訊也在云游戲領(lǐng)域有著較多布局和積累。
背靠騰訊多媒體實驗室和云游戲部門的技術(shù)體系，借由高分辨率、低延時、高幀率等編解碼技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸和實時通信技術(shù)，TAD Sim可以讓用戶隨時隨地訪問云仿真系統(tǒng)中任一節(jié)點，并實時觀看超高真實度的仿真場景，便于用戶定位問題。在這樣的云端虛擬仿真測試場中，可以大量部署測試車輛，進行7*24不間斷測試，甚至可以將時間調(diào)快，邏輯加速，提高測試效率。
大型RPG游戲運用MMO同步技術(shù)，保證所有玩家看到的世界和操作的結(jié)果都是一致的，這項技術(shù)在自動駕駛仿真平臺中也有重要作用。騰訊TAD Sim提供的虛擬城市型云仿真，是在系統(tǒng)中加載一個城市級別的高精度地圖，在其中部署大量自動駕駛主車以及交通流元素。通過高并發(fā)測試，找出自動駕駛算法處理不好的場景，再結(jié)合場景型云仿真進行算法測試完善，兩種仿真模式相結(jié)合以提升算法研發(fā)測試效率。
在虛擬城市型云仿真中，同樣需要運用MMO同步的技術(shù)，以保證場景中所有動態(tài)交通元素看到的是同一個世界，保證自動駕駛主車以及交通流車輛的數(shù)據(jù)每一幀都是完全同步的，進而保證對算法測試結(jié)果的正確判斷，這對開發(fā)者客觀評價自動駕駛算法來說至關(guān)重要。
總結(jié)
自動駕駛正在逐步實現(xiàn)場景化應(yīng)用，快速累積大量測試數(shù)據(jù)成為自動駕駛汽車落地的關(guān)鍵。虛擬仿真平臺作為一種被行業(yè)公認的行之有效的工具，價值被進一步放大，成為了自動駕駛行業(yè)競爭的關(guān)鍵賽點。
騰訊自動駕駛虛擬仿真平臺TAD Sim，作為最早入局的玩家之一，借由業(yè)內(nèi)頂級的游戲技術(shù)助力，或許已經(jīng)找到了突圍刺激戰(zhàn)場的制勝秘籍。
