LiDARからラップタイムまで： Unityでスキャンデータからドライビングシミュレーターを構築する

プロ仕様のドライビングシミュレーターの成否は、ドライバーが目にするものと脳が期待するものが一致するかどうかにかかっている。映像と物理演算を同じ画面内で正確に再現できれば、シミュレーターはサーキット走行の代替手段として十分に活用できるものとなる。シミュレーター開発者は、RawのLiDARスキャンデータをドライバーが瞬時に認識できる回路に変換するために、Unityの高解像度レンダリングパイプライン（ HD レンダーパイプライン ）と物理ベースレンダリング（PBR）をよく利用します。同様のパイプラインラインは、イギリスグランプリやラスベガスグランプリなどのイベントに登場するメルセデスAMG F1アカデミーシミュレーターにも使用されている。

そのシミュレーターは、メルセデスAMGとUnityが2026年のF1アカデミーシーズンに向けて共同で開発した体験型シミュレーターです。メルセデスAMGとUnityは、共にこの体験を作り上げました。オランダに拠点を置くシミュレーションのパイオニア企業であるCruden社は、 Unityテクノロジーを用いてシミュレーターソフトウェアを開発した。

視覚的な忠実度は動きの合図であって、仕上げではない。

プロ仕様のシミュレーターでは、画像は装飾ではない。それは動作の合図です。視覚環境は、ドライバーの脳がスピード、路面サーフェス、空間的な位置を認識することを可能にする。これらの測定値は、走行の物理的なリアリティと、ドライバーの感情的な没入度を形状。画像が遅延したり、サーフェスが正しく表示されなかったりすると、ドライバーは車との一体感を失ってしまう。

それは厳しい要件だ。レンダリングエンジンは、ほぼ写真のようにリアルな描写とリアルタイム処理能力を同時に満たす必要があり、どちらか一方だけでは不十分である。

シミュレーターパイプラインが解決しなければならない4つの問題

• リアルタイムのフレームレートで実現するフォトリアリズム。レンダリングは、没入感と動きの正確さを維持するために十分な速度で動作しながら、プロダクションレベルの外観でなければならない。どちらか一方だけではシミュレーションが破綻する。
• レンダリングは誰も自社でビルドたがらない。PBRは業界標準です。それに一致てカスタムレンダリングエンジンを構築・維持することは、ほとんどの組織にとって現実的ではありません。
• 顧客自身が作成できるコンテンツ。エンジニアリング分野の顧客は、独自の車両、環境、およびトラックレイアウトをビルドおよび変更することを望んでいます。複雑な工具はエントリー障壁となる。
• 視覚効果と物理演算が一体化している。フォトリアルな環境であっても、車が実際の車のように振る舞わなければ意味がない。ドライバーが見るものとドライバーが感じるものは一致しなければならない。

Unityパイプラインが各課題をどのように処理するか

エンジンオーバーヘッドなしで、プロダクションレベルのレンダリングを実現します。HD レンダーパイプラインとUnityのPBRマテリアルは、カスタムエンジンをビルドたりサポートたりすることなく、業界標準の視覚的忠実度を実現します。HD レンダーパイプラインは、レイレーシングから派生したリアルな環境光を生成しますが、前処理が施されているため、ランタイムのレイレーシングほどGPUバジェットを消費しません。

点群から認識可能な回路へ。モータースポーツ用サーキットの建設は、通常、顧客から提供されるLiDARスキャンデータから開始。チームはUnity内でその点群を直接扱い、その後、アスファルトのテクスチャ、ブレーキマーカー、縁石、ドライバーが実際のラップで認識できるスキッドマークなど、サーキットを識別できるような細かいディテールをレイヤーせていきます。

システム間のサブミリ秒単位のコヒーレンス。正確な車両ダイナミクスとタイヤモデルデータは、シミュレーションに直接反映されます。モーションシステム、ビジュアルシステム、物理演算システム間のサブミリ秒単位のタイミングの一貫性により、ドライバーの入力と車の反応との間のあらゆるずれが解消されます。

顧客チームにとってアクセスしやすいエントリー。Unityは他の多くの代替製品よりもエントリー障壁が低いため、顧客自身のエンジニアがすぐに生産性を発揮できるようになります。このプラットフォームはオープンなので、各チームはエディターで直接作業するか、コンテンツをカスタムエクスポート形式にパイプができます。

実践編：メルセデスAMG F1アカデミーシミュレーター

2026年のF1アカデミーシーズンに向けて、 UnityはメルセデスAMGと提携し、シルバーストーンで開催されるイギリスグランプリやラスベガスグランプリといった象徴的なイベントを体験できる、静的で参加型のツーリングシミュレーターを開発した。このイベントはメルセデスAMGのブランドを冠しており、チームのF1アカデミー・ドライバープログラムを紹介するものです。Unityはリアルタイム3Dプラットフォームを提供した。プロのシミュレーターメーカーであるCruden社は、 Unityでシミュレーターソフトウェアを開発した。

目玉となるのは、 Unityで完全に構築された、複数の都市を巡るワールドツアーのコースです。このルートは複数の都市にまたがっているため、1周するだけでドライバーはグローバル各地をレースしているような感覚を味わえる。HD レンダーパイプラインは、各都市をそれぞれ個性的に見せるPBRマテリアルとライティングの忠実度を実現し、コックピットを囲む大型高解像度ディスプレイでもその性能を十分に発揮した。

シミュレーターが解き放つもの

最初のラップからリアルさが感じられる。ユーザーがレーシングカーのコックピットに足を踏み入れると、その反応は一貫しており、すぐに認識できる。

プロ選手に匹敵するラップタイム。あるメーカーのシミュレーターテストドライバーは、プロのドライバーが実際のサーキットで達成するタイムに近いタイムを記録した。これは、視覚的および物理演算整合性において高い精度を示している。

旅するファン体験。メルセデスAMG F1アカデミーシミュレーターは、主要なモータースポーツイベントで使用・展開され、リアルタイムのリーダーボード機能を備えている。

より速く、より安全なドライバー方法。実際の自動車では、ミスは稼働停止、損傷、そして物流上の問題につながる。シミュレーターでは、ドライバーは数秒でリセットされる。そうすることで、より多くの反復練習とより深いコース知識が得られ、それが実際の走行パフォーマンスに繋がる。

エンジニアリングサイクルの短縮。自動車開発チームは、Unityベースのシミュレーターを使用して、制御された再現可能な環境でハンドリングのテスト、車両ダイナミクスモデルの検証、およびセットアップ変更の評価を行います。数日間かかる実地テスト作業が、集中的なシミュレーターセッションに凝縮される。

反復作業が高コストな場合、シミュレーションが有利になる。

高精度シミュレーションは、現実世界での反復作業が時間のかかる、費用のかかる、あるいは危険を伴うあらゆる場面でその真価を発揮する。ドライバーは数秒で再びラップを走り、エンジニアはサーキットを予約したり、メカニックが変更作業をするのを待ったりすることなく、セットアップの変更をテストし、研修生は難しい操作をルーティンになるまで繰り返す。モータースポーツのエンジニアリング、自動車OEMの開発、そして専門家の育成はすべて同じパイプラインに描画、レースサーキットを魅力的なものにするための作業は、車両プログラムや船舶の操舵室にも応用できる。業界は変化するが、要件は変わらない。