遊戲引擎應用於跨平台計畫管理之新視界

前言

在遊戲與動畫兩大娛樂產業的龐大產值誘導下，電腦圖學之發展一日千里，各相關的軟硬體開發業者均積極投入研發， 例如NVIDIA發展平行運算平台CUDA大幅提升電腦成像效能，藉CUDA高速平行運算能力使其它相關領域如計算力學、量子力學等研究，亦因此受惠。此外在成像美學上，透過不斷提升的材質瑄染(Sahdar)技術，使得即時成像(Real Time Rendering)畫質更臻於動畫水準。遊戲軟體業配合硬體技術之發展，不斷推陳出新提出整合架構應用於遊戲開發中。因此透過遊戲引擎導入先進的電腦成像技術，應是開發電腦視覺化相關應用的捷徑。

本文將介紹營建工程專案管理視覺化設計之可能性，及透過完整的遊戲引擎為雲端化的專案管理開啟新視野。

圖片來源、工業技術研究院網站 http://college.itri.org.tw/

遊戲引擎簡介

遊戲引擎基本架構大致包含下列9個系統組成^[1]：

1. 成像系統（Renderer system）
2. 物理引擎(Physic engine)
3. 碰撞偵測系統(Collision detection )
4. 網路與伺服器管理(Network & Server)
5. 腳本(Script)
6. 人工智慧(AI)
7. 場景管理(Scene)
8. 電腦動畫(Animation)
9. 聲音與音效(Sound)

3D成像系統是遊戲引擎最底層的成像技術，是充分彰顯顯示卡GPU效能的部分。透過微軟支援的Direct3D或開放軟體的OpenGL繪圖系統架構下，建構遊戲引擎最核心的成像系統。如圖一之架構說明。

圖一、遊戲引擎成像基本架構

物理引擎與碰撞偵測是整合力學、物理學與電腦圖學的系統，遊戲物理引擎中首推Havok^[2]，其次則是NVIDIA研發的PhysX及Apex。NVIDIA投入龐大的研究團隊提升GPU的相關應用，力求運用GPU效能將即時動畫的各種效果發揮極致。如Apex Clothing 模擬幾可亂真的軟布物理現象，APEX Destruction 已將破壞力學導入模擬物體破裂的各種狀態，如圖二。其他如分子特效系統、流體模擬系統等均有令人驚艷的效果呈現。

圖二、NVIDIA APEX Destruction 效果呈現^[3]

有關電腦動畫與聲音的整合部分，Source引擎特別開發了面部表情與語音配合的系統，力求角色自然表演，此項技術將互動電影製作開啟無限可能，如圖三。

圖三、Source引擎的臉部與聲音系統^[4]

現有的遊戲引擎受大型線上遊戲龐大商機誘導下，在多人線上連線的網路效能或終端機的寫真成像均力求完美。目前知名的遊戲引擎排行榜前五名依序為：Unreal Engine 3、Gamebryo Lightspeed、CryENGINE 3、Unity 3D、BlitzTech。除Unity3D外，其他遊戲引擎之開發授權金大部分採收基本費外加與遊戲開發業者拆帳的方式付費。Unity3D則是採軟體單一授權的銷售方式，廣為中小型之遊戲開發業者所接受。在智慧行動裝置iPhone及Android系統風靡之今日，開發跨越單機遊戲(PC Console)、網頁遊戲(Web Game)與行動裝置的多平台遊戲是遊戲產業新的生機。此類的遊戲引擎開始大行其道，如Unity3D、Shiva3D等等。

跨平台專案管理之可行性

專案管理導入視覺化的概念已行之有年，美國史丹福大學的Center for Integrate Facility Engineering：從4D、BIM、VDC發展進程，已有約150餘篇研究報告發表於其網站上^[5]。英國帝賽德大學的Prof. Nashwan Dawood^[6] 提出5D計畫，引用XNA遊戲引擎做成像工具，開發整合互動的BIM系統。而國內大學亦紛紛成立BIM研究中心，企圖整合設計、施工到營運各階段的圖文資訊。如台大土木系於2008成立工程資訊與管理研究中心。

在龐大且複雜的營建計畫中，往往專案控制的作業項目高達千項以上，透過各種管理方法如：編碼、專案分層分工結構化、群組化等等。使得龐雜的項目簡化到“可管理”的規模。導入3D視覺工具後優點為：增進專案管理溝通效能，解決物件空間衝突問題等。

目前智慧行動裝置普及，藉行動裝置在工地監工、控管營建資訊的時機已成熟。若適時的導入具有跨平台能力的的遊戲引擎做為成像工具，並整合遠端專案資訊系統，專案管理之資訊採擷將更迅速且精確。

在雲端下的專案管理可採階層管理，擬分二階段：專案規畫階段與施工營運階段。專案規畫階段，設計者可在工作站整合4D管理架構，訂定專案管理程序細節。專案資料儲存於雲端資料中心。當施工營運時，監工者可利用智慧行動裝置互動讀取3D圖型化的專案資訊如施工詳圖，或傳回施工後影像務實的記錄專案進行狀況，此管理架構如圖四所示。

圖四、平台專案管理架構

本文藉iPert專案排程管理系統應用Unity 3D遊戲引擎開發的3D瀏覽器。進度排程資訊透過即時的跨平台互動瀏覽器，檢視工程進度。圖五為iPert專案排程應用視窗，進度排定後各階段之工程進度顯示如圖六，圖七為在iPAD行動裝置上呈現之成果。

圖五、iPert 專案進度排程視窗

圖六、以Uinty3D遊戲引擎呈現專案排程結果

圖七、行動裝置專案管理應用測試

結論

遊戲引擎為整合3D電腦圖學、物理模擬及網路功能強大的數位內容開發工具，甚至部分引擎已完成跨智慧行動平台功能。善用工具如應用於營建工程專案管理，可大幅提升管理效能，落實行動精確管理之目標。