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ほとんどのインタラクティブなプロトタイプは、多少の不具合があっても許容されます。ボタンの動きが少し遅かったり、タップした後に画面が遅延したりしても、最悪の事態は少し気まずいユーザーテストになる程度です。航空分野は違います。設計しているインターフェースがパイロットと航空機の操縦系統の間にある場合、「十分に近い」だけでは通用しません。誰かの安全がそれにかかっているため、インタラクションは現実と一対一で対応していなければなりません。
それこそが、当社のクリエイティブテクノロジーチームが探求し始めた課題でした。ProtoPie、フライトシミュレーター、そしていくつかの市販ハードウェアだけを使って、実際に飛行できるほどリアルなコックピット体験を構築できるでしょうか？
私たちは先日、ライブウェビナーでその構築プロセス全体を詳しく説明し、クリエイティブテクノロジストのEric Leeがプロジェクトの舞台裏を案内しました。この記事ではそのハイライトを紹介しますが、ウェビナー本編では、ライブデモ、プラグインコード、そしてシミュレーターの互換性からUnreal Engineのサポートまであらゆる質問をカバーするQ&Aなど、より深く掘り下げています。
課題：単なる画面ではなく、航空機コックピットのプロトタイプを作成する
チームは、プロトタイプを作成する航空機としてJobyのeVTOLを選びました。eVTOLは、ヘリコプターと固定翼機が合体したような動きをし、ホバリングと前進飛行の間を移行するため、コックピットのUIは2つの異なる製品になることなく、2つの非常に異なる飛行モードを表現しなければなりませんでした。
提示された要件は、静的なモックアップを超えて、パイロットが実際に操作できるもの（本物のフライトコントロール、データを駆動する本物のフライトシミュレーター、そしてそのデータに対して航空機の実物と全く同じように反応する画面）を構築することでした。事前に録画されたアニメーションや、シミュレーションされた「もしも」のシナリオはありません。
ProtoPieで航空機コックピットのプロトタイプを構築する方法
航空機コックピットプロトタイプ用のソフトウェア
ソフトウェア側の構成は以下の通りです：
インターフェースを設計するためのProtoPie Studio
それらを動作させるためのProtoPie Player
すべてをライブデータにワイヤー接続するためのProtoPie Connect
ブリッジアプリのロジック用としてのVisual Studio CodeとPython
3Dレイヤー用のUnity
飛行データの信頼できる唯一の情報源としてのMicrosoft Flight Simulator 2024
プロトタイプをウェブビューとしてホストするためのブラウザ。
航空機コックピットプロトタイプ用のハードウェア
ハードウェアには以下が含まれていました：
2つのメインディスプレイ用の2つのタッチスクリーンモニター
セカンダリパネル用のタブレット
実際の飛行入力用の航空機ジョイスティック
シミュレーター自体を動作させるためのテレビ
フライトシミュレーターを動作させ、すべての画面を同時に駆動するのに十分なGPUの余裕があるゲーミングPC。
ProtoPie Connectがフライトシミュレーターとプロトタイプを繋ぐ仕組み
アーキテクチャは、完成したデモが示唆するものよりも単純です。フライトシミュレーターとジョイスティックは1台のPCで動作します。そのPCはまた、シミュレーターのライブの飛行変数（高度、速度、進行方向、飛行モードなど）をリッスンし、それらをProtoPie Connectに転送する、小さなカスタムプラグインも実行します。そしてConnectが、それぞれのブラウザベースの画面として動作するプロトタイプのうち、そのデータを必要とするいくつものプロトタイプへデータを分配します。
今回の構築では、以下の3つの画面でした：
プライマリフライトディスプレイ
マルチファンクションディスプレイ
そして、簡略化されたフライトプランパネル
しかし、Connectのウェブビューは3つに限定されません。このようなプロジェクトでは、同じパイプラインから5つまたは6つの画面を簡単に動かすことができます。
3つのコックピットディスプレイの内部
1. マルチファンクションディスプレイ
MFD（マルチファンクションディスプレイ）は、電力、飛行コントロール、経過時間、航続距離に加え、Unityで構築されProtoPieのプロトタイプに直接埋め込まれた航空機の3Dモデルを処理しました。その3Dレイヤーは単なる装飾ではありません。航空機がホバリングと前進飛行の間を移行するのに合わせて、プロペラが垂直と水平の間で物理的に回転し、シミュレーターで起きていることをリアルタイムで反映します。
2. プライマリフライトディスプレイ
PFD（プライマリフライトディスプレイ）は、より安全に関わる情報を表示しました。実際の地図上に航空機の現在位置を表示するMapboxレイヤーを埋め込み、その上にライブの速度、高度、コンパスの進行方向、ピッチ、ロールを重ねて表示しました。
3. Garminタッチスクリーンコントローラー
フライトプランを表示するGarminスタイルのタッチスクリーンパネルである3番目の画面は、安全に直結する情報が最も少ないため、意図的に3つの中で最もシンプルなものにされました。チームがレイテンシーについて考え始めると、その違いは予想以上に重要であることが分かりました。
航空機コックピットのプロトタイプ構築にはどのくらいの時間がかかるか？
3人のメンバーが約1ヶ月半にわたって作業しましたが、その時間の大部分はプロトタイプの作成自体には費やされませんでした。
最初の2〜3週間はリサーチに費やされました。パイロットのワークフローを理解し、航空機シミュレーターに座り、1ピクセルをデザインする前に、実際のコックピットがどのように配置されているかの感覚を掴みました。2つのメイン画面は、それぞれ構築してライブデータにワイヤー接続するのに約1週間から1週間半かかりました。フライトプランだけを表示するよりシンプルなセカンダリパネルは、1〜2日で完成しました。
ProtoPieのおかげで、チームはリサーチから稼働するハードウェア接続型のプロトタイプへと、数ヶ月ではなく数週間で移行することができました。比較として、従来のワークフロー（詳細なUI仕様書を作成し、エンジニアに引き渡してゼロからコードを書いてもらう方法）で同じ体験を構築する場合、現実的には4〜6ヶ月かかるとチームは見積もっていました。その主な理由は、複雑なハードウェア接続型のインタラクションを実装し改良するために必要となる、何度も繰り返されるやり取りのためです。
そのメリットは、単にUIをより速く構築できることだけではありませんでした。より早い段階で現実的かつ検証可能な体験を得られたことで、チームは完全な製品エンジニアリングに移行する前に、実際のデータや物理的なコントロールを使って設計が実際にどのように動作するかを確認することができました。
航空機コックピットのプロトタイピング：よくある質問
Q1. ProtoPie Connectは他のフライトシミュレーターでも動作しますか？
Eric Lee：はい、このセットアップはほとんどのフライトシミュレーターで動作します。どのようなフライトシミュレーターを導入しなければならないかという厳格な要件はありません。唯一の要件は、シミュレーターからテレメトリ（遠隔測定データ）を抽出でき、それをProtoPieに送信するようにコードを記述できる限り、どんなシミュレーターでも使用できるということです。
Q2. フライトシミュレーターのデータをプロトタイプに接続するには、どの程度のコーディングが必要ですか？
Eric Lee：実は、それほど多くはありません。非常にシンプルです。私たちがProtoPie上で構築するカスタムプラグインのベースは、極めてシンプルな双方向のデータ送受信ライブラリであるSocket.ioに基づいています。ジョイスティックなどの実際のハードウェアについては、ProtoPie Connect内に特定のプラグインがすでに組み込まれています。しかし、もし動作しないジョイスティックがある場合は、それ用のカスタムプラグインを作成することも可能です。
Q3. ハードウェアに接続されたプロトタイプは、どのくらいの早さで更新できますか？
Eric Lee：変更はほぼ瞬時に行うことができます。私の画面でお見せしたものはすべて、ProtoPie Studio上でボタンやテレメトリ、リアクションを素早く変更でき、それがプロトタイプに自動的に即座に反映されます。
Q4. フライトシミュレーターのデータとプロトタイプの間のレイテンシー（遅延）はどのくらいですか？
Eric Lee：遅延は基本的に発生しません。レイテンシーや遅延による問題はありませんでした。
Q5. 実際のハードウェアを使用することで、デザイナーがユーザーテストから学べることはどのように変わりますか？
Eric Lee：製品ライフサイクルにおいて、より多くの時間を節約できるようになります。何かを変更するためにコードプログラマのところへ戻る必要がなく、体験に求めているもののほとんどがコックピットにすでに存在しているため、実際のユーザーでテストを行うことができます。その結果、製品ライフサイクルのかなり早い段階でミスに気づいたり、改善点を見つけたりすることができます。
Q6. シミュレーターは主に飛行用ですか、それとも他の業界にも適用できますか？
Eric Lee：ProtoPieはモバイルやデスクトップ向けの開発から始まり、スマートTVやスマートウォッチ、自動車、そして現在の航空分野へと移行してきました。そのため、ロボティクスのようなより複雑な分野にも簡単に応用できることは間違いありません。
航空分野を超えて：ハードウェアと接続された体験のプロトタイピング
このコックピットを支えるテクノロジーは、航空分野に限定されたものではありません。
同じProtoPie Connectのセットアップを使用して、プロトタイプを他のシステムからのライブデータに接続できます。また、ProtoPieはすでに車載HMIのプロトタイプでも同様のアプローチを採用しています。
このより広いパターンは、体験が画面以外に依存するあらゆる製品に当てはまります。自動車、ロボティクス、産業機器、コネクテッドデバイス、その他のハードウェア駆動型製品などです。
ワークフローはインターフェース設計から始まります。デザインはFigmaやSketchからProtoPie Studioに取り込むことができ、さらにProtoPieのAI支援ワークフロー用のMCP統合を介して取り込むことも増えています。そこから、Connectがプロトタイプとそれを取り巻く実世界のシステムとの間の架け橋となります。
航空プロトタイピングにおける「ミッションクリティカル」の意味
接続されたプロトタイプ内のすべての画面が同じ量のエンジニアリングの注意を必要とするわけではありません。このプロジェクトは、どの画面にそれを注ぐべきかを見極める上で有益な教訓となりました。フライトプランパネルは、誰も気づかない程度のわずかな遅延を許容できました。しかし、プライマリフライトディスプレイは許容できませんでした。速度、高度、進行方向は、航空機を操縦することが実際に操縦しているように感じられるほど、シミュレーターと密接に同期する必要がありました。チームはテレメトリを約4分の1秒ごとに更新することに決めました。同時にテストした1秒または2秒の更新間隔では、滑らかさが著しく低下したためです。これは画面のモックアップ段階では簡単に見過ごされてしまいますが、実際のハードウェアと実際のコントロール入力が連動するようになると、決して見過ごすことのできない調整作業になります。
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