Lisätty todellisuus – Reality Check -peli

Lisätty todellisuus on saanut viime aikoina näkyvyyttä erityisesti mobiililaitteiden yleistymisen sekä niiden teknologian nopean kehittymisen ansiosta. Uusi tekniikka on saanut myös sovelluskehittäjät kiinnostumaan aihepiiristä aiempaa enemmän, koska nykyisen teknologian avulla voidaan tehdä jo hyvin monipuolisia sovelluksia.Artikkeli perustuu ohjelmistotekniikan opinnäytetyöhön, jonka aiheena oli lisättyyn todellisuuteen tutustuminen ja sitä hyödyntävän sovelluksen tekeminen Lahden kaupunginkirjastolle. Opinnäytetyön tavoitteena oli kehittää Lahden kaupunginkirjastolle sovellus, jonka avulla siellä vierailevien kouluryhmien tutustumiskäynneistä saataisiin mielenkiintoinen kokemus eri-ikäisille oppilaille. Sovelluksen erityispiirteenä on sen sisällön tuottaminen ja hallinta verkkopalvelimelta käsin.

Kirjoittajat: Leo Lastikka ja Matti Welin

Lisätty todellisuus

Lisätty todellisuus on yksi laajennetun todellisuuden alakäsitteistä. Siinä käyttäjä näkee todelliseen maailmaan lisättyjä virtuaalisia elementtejä. Lisätty todellisuus eroaa virtuaalisesta todellisuudesta  siten, että virtuaalinen todellisuus koostuu pelkästään virtuaalisista elementeistä ja lisätyssä todellisuudessa virtuaalisia elementtejä käytetään vain apukeinona. (Milgram & Kishino 1994, 2– 3.)

welin1

Kuvio1. Laajennetun todellisuuden jatkumo (Milgram & Kishino 1994, 3.)

Sekä lisätty todellisuus että virtuaalinen todellisuus voidaan luokitella laajennetun todellisuuden jatkumon alle (kuvio1). Tämä jatkumo on yksinkertainen tapa kuvata siirtymää todellisen maailman ja virtuaalisen maailman välillä. (Milgram & Kishino 1994, 2–3.)

Kirjaston toimintaympäristö

Lahden koulujen opetussuunnitelmaan ovat kuuluneet jo pitkään vierailukäynnit kirjastoihin. Tällä hetkellä tutustuminen tapahtuu perinteisesti tiedon etsintään perustuvien kirjallisten tehtävien avulla. Koululaiset kiertävät kirjaston tiloihin asetelluilla rasteilla ja ratkaisevat siellä olevia tehtäviä. Tehtävissä pitää esimerkiksi etsiä teoksiin liittyviä tietoja kirjaston omasta aineistohausta. Tällä hetkellä koululaisryhmän ohjaaja ei tiedä, missä vaiheessa tehtäviä kukin opiskelija on menossa tai mitkä tehtävät ovat hankalia tai vaikeita löytää. Koululaisten tekemien vastausten läpi käyminen on työlästä, ja sille ei ole aina tarpeeksi aikaa, koska jokaiselle ryhmälle varattu aika on rajallinen. Osa koululaisista saattaa myös kokea vanhanaikaiset tehtävät ikävystyttäviksi, mikä saattaa johtaa siihen, että kirjastossa käyminen ei tunnu luontevalta.

Lahden kaupunginkirjastolla on menossa hanke, jonka tavoitteena on tutkia lisätyn todellisuuden käyttämistä kirjaston palveluissa sekä opettaa sitä työntekijöille ja tuoda sitä tunnetuksi yleisölle. Yksi hankkeen konkreettisista toteutuksista on Lahden ammattikorkeakoulun kanssa tehty lisätyn todellisuuden sovellus Lahden kaupunginkirjastolle. (Lahden kaupunginkirjasto 2015.) Lisätyn todellisuuden avulla tavallisen tuntuista asioista on mahdollista tehdä kiinnostavampia. Tämän ajatuksen myötä myös kouluryhmien toivotaan innostuvan uuden tekniikan käyttämisestä, jolloin kirjaston kiinnostavuus lisääntyy.

Teknologian kehitys

Lisätyn todellisuuden toteuttaminen vaatii laitteistolta tiettyjä ominaisuuksia. Ensinnäkin lisätyn todellisuuden aikaan saaminen vaatii erilaisia syötteitä reaalimaailmasta, jotta virtuaaliset elementit voidaan asettaa oikeisiin paikkoihin tai jotta käyttäjälle voidaan näyttää oikeaa tietoa. Tarpeellisin syöte on useimmissa sovelluksissa kuvasyöte, jota saadaan esimerkiksi mobiililaitteen kamerasta. Myös erilaisten antureiden tietoja voidaan käyttää hyödyksi. Esimerkiksi mobiililaitteiden kiihtyvyysanturi antaa tiedon laitteen asennosta.

Syötteen saatuaan sovelluksen on prosessoitava se ja tuotettava käyttäjälle näytettävä tieto. Useimmat lisätyn todellisuuden sovellukset perustuvat kuvantunnistukseen, joka vaatii laitteistolta kohtuullisen suurta laskentatehoa. Tämän vaatii hyvän kameran lisäksi myös tarkan näytön, jotta käyttäjä näkee sovelluksen tuottaman kuvan selkeästi. Kaikki vaaditut teknologiat ovat olleet olemassa jo pitkään, mutta vasta viime aikoina elektronisten komponenttien koko on pienentynyt niin, että kaikki tarpeellinen saadaan mahtumaan esimerkiksi puhelimen kuorien sisään. Tämä tarkoittaa myös sitä, että vaadittava teknologia on jo lähes kaikkien saatavilla. Yksi mobiililaitteiden rajoite on niiden lyhyt akunkesto, koska lisätyn todellisuuden sovellukset sisältävät paljon virtaa kuluttavia toimintoja.

Sovelluksen teknologiat

Mobiilisovelluksen tekemiseen käytettiin Unity-pelimoottoria ja Vuforia-kirjastoa lisätyn todellisuuden toimintoihin. Unityllä ja Vuforialla kehittäminen vaatii pelkästään rekisteröitymisen, jonka jälkeen on mahdollista käyttää suurinta osaa työkalujen ominaisuuksista. Unity on pelimoottori, joka pyrkii mahdollistamaan alustasta riippumattoman kehityksen. Unity sisältää oman editorin, jonka avulla kehittäminen on nopeaa ja helposti opittavaa. Unity tukee useimpia tällä hetkellä käytettyjä alustoja, suosituimpina iOS, Android ja Windows, sekä mahdollistaa saman tuotteen julkaisun usealle eri alustalle. Tällä hetkellä Unityn editori on saatavilla Windowsille ja Macille. (Unity Technologies 2016a; Unity Technologies 2016b.)

Vuforia on lisätyn todellisuuden kirjasto, joka sisältää useita kuvantunnistukseen perustuvia tekniikoita lisätyn todellisuuden aikaansaamiseksi. Vuforia sisältää myös oman palvelun, jonka kautta kehittäjä voi hallita näitä tunnistettavia kohteita, joita kehitettävä sovellus käyttää toiminnassaan. Tunnistuskohteiden ei tarvitse olla QR-koodeja, vaan Vuforialla onnistuu aivan tavallisten kuvien tunnistaminen. Kuvien tunnistamista helpottaa niissä esiintyvät kontrastierot ja kulmikkaat alueet (kuvio2). Vuforiaa voidaan käyttää lisätyn todellisuuden sovellusten kehittämiseen mobiilialustoille. (PTC 2016a.)

welin2

Kuvio2. Kuvien tunnistettavuus Vuforian arvioimana (PTC 2016b)

Case

Sovellus sisältää sessioita, jotka mahdollistavat esimerkiksi oman session tekemisen jokaiselle vierailevalle koululaisryhmälle. Jokainen sessio sisältää polun, joka muodostuu rasteista. Mobiilisovellus näyttää pelaajalle ensin vihjeen, jonka avulla pelaajan on löydettävä seuraava rasti. Rastilla pelaajan on kuvattava sieltä löytyvää markkeria eli tunnistuskuvaa (KUVIO 3), joka aktivoi rastin ja näyttää siihen kuuluvan tehtävän käyttäjän mobiililaitteessa.

Tehtävät sisältävät erityyppisiä kysymyksiä ja vastauksia niihin. Kysymyksiin lukeutuu tavallisten monivalintakysymyksien lisäksi kuvia ja videoita, joiden esittämiin haasteisiin käyttäjien on vastattava. Myös vastaustyyppejä on useita erilaisia. Käyttäjän on esimerkiksi otettava kuva tai nauhoitettava lyhyt äänitiedosto. Näitä tiedostoja voidaan tarkastella session loputtua hallintapaneelin kautta. Kuvassa rastille opastava ohje ja tunnistettava markkeri (kuva3).

AWelin

 

 

 

Yksi sovelluksen haasteista oli toteuttaa palvelu, jonka hallintapaneelin kautta voidaan luoda ja muokata sovelluksen esittämää sisältöä. Hallintapaneelista tehtiin verkkoselaimella toimiva, koska se oli helposti omaksuttava ympäristö myös kirjaston työntekijöille.

lastikka4Kuva 4. Polun muokkaaminen hallintapaneelissa

 

 

 

 

 

 

 

Hallintapaneelin kautta tapahtuva sisällön luominen tarkoittaa käytännössä sitä, että mobiilisovellusta ei tarvitse päivittää aina, kun sen sisältö muuttuu. Mobiilisovellus on suunniteltu hakemaan kaiken sisältönsä palvelimelta, joten siellä tehdyt muokkaukset ovat heti käytettävissä.

Yhteenveto

Vuforia tarjosi hyvin toimivat työkalut lisätyn todellisuuden aikaansaamiseksi. Teknologia oli kehittynyt jo siihen vaiheeseen, että kuvantunnistus toimi nopeasti ja esimerkiksi tunnistuskohteen päällä oleva virtuaalinen 3d-malli pysyi oikeassa asennossa, vaikka tunnistuskohdetta liikuteltiin. Lisätyllä todellisuudella oli siis mahdollista saada aikaan vakuuttavan näköisiä virtuaalisia elementtejä.

Tämän tasoista lisättyä todellisuutta voidaan käyttää jo useilla eri aloilla niin, että siitä on oikeaa hyötyä. Esimerkiksi lääketieteen alalla lisätty todellisuus ei ole vielä kovin yleistä, mutta sen tarjoamat mahdollisuudet ovat suuret. Lisätyn todellisuuden sovellusten näkyvyys edistää muidenkin tietoisuutta siitä, jolloin sovelluksien määrä kasvaa ja uusia innovaatioita syntyy.

Lähteet

Lahden kaupunginkirjasto. 2015. Reality check! – Lisättyä todellisuutta kirjastoihin [viitattu
25.2.2016]. Saatavissa: http://hankkeet.kirjastot.fi/hanke/reality-check-lis%C3%A4tty%C3%A4-
todellisuutta-kirjastoihin

Milgram, P. & Kishino, F. 1994. A Taxonomy Of Mixed Reality Displays [viitattu 14.3.2016].
Saatavissa: http://web.cs.wpi.edu/~gogo/hive/papers/Milgram_IEICE_1994.pdf

PTC. 2016a. Features [viitattu 20.3.2016]. Saatavissa: https://www.vuforia.com/Features

PTC. 2016b. Natural Features and Image Ratings [viitattu 25.2.2016]. Saatavissa:
https://developer.vuforia.com/library/articles/Solution/Natural-Features-and-Ratings

Unity Technologies. 2016a. Get Unity [viitattu 27.2.2016]. Saatavissa: https://unity3d.com/getunity

Unity Technologies. 2015b. Multiplatform [viitattu 18.3.2016]. Saatavissa:
https://unity3d.com/unity/multiplatform

Kirjoittajat:

Leo Lastikka on opiskellut Lahden ammattikorkeakoulussa tietotekniikan koulutusohjelmassa. Matti Welin työskentelee yliopettajana tekniikan alalla Lahden ammattikorkeakoulussa.

Lahti 24.5.2016

kuvat: Leo Lastikka

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *