Virtuaalivallankumous on nyt todenteolla käynnissä. Skrolli julkaisee tuoreen katsauksen virtuaalitodellisuuden isoon kuvaan Skrollin numerossa 2016.2. Miltä lumetodellisuuden paluu näytti sen alkumetreillä, Skrollissa vuonna 2013?

Seuraavat artikkelit on alun perin julkaistu Skrollin numerossa 2013.3.

---

Katsoimme keinotodellisuudeen houkuttavilla laseilla.

Immersiivinen virtuaalitodellisuus on pelaajan nirvana ja science fictionin peruskauraa. Sen mahdollistavat laitteet ovat tehneet tietään kuluttajan luokse jo 1990-luvulta asti. Matkalla on ollut ongelmia, kuten huonot resoluutiot, epämukavuus ja hidas tai puuttuva pään asennon seuranta. Jos tekniset ominaisuudet onkin saatu kohdalleen, on hinta ollut liian kova kotikäyttäjälle.

Oculus VR-yhtiön virtuaalisilmikko Rift lupaa mullistaa pääsyn virtuaalimaailmoihin. Sen viimekesäisen Kickstarter-kampanjan suosio ylitti odotukset moninkertaisesti, ja toimitukset alkoivat tämän kevään aikana.

Maailma silmikkosilmin

Lupaukset ovat historian valossa suuria, mutta kun laitteen saa päähänsä, epäilykset haihtuvat. Syvyysvaikutelma on niin todentuntuinen, ettei siihen tajua kiinnittää huomiota, mutta jälkeenpäin tavallisella monitorilla esitetty 3D-grafiikka näyttää lattealta. Silmikon tarjoama näkymä kattaa lähes koko näkökentän, joskin reunoille jää laitteen rakenteesta johtuva musta alue. Näyttöpaneelin edessä olevien linssien ansiosta silmät eivät rasitu, ja mukana on vaihtolinssit likinäköisille.

Immersion täydentämiseksi kuvan on reagoitava pään liikkeisiin. Ihmisaivot olettavat ympäröivän maailman olevan pään liikkeistä riippumaton, joten kun käyttäjä kääntää päätään oikealle, on kuvaa liikutettava vastaavasti vasemmalle. Mikäli näin ei tapahdu, syntyy valheellinen mielikuva virtuaalimaailman kääntymisestä pään mukana. Reaktion on oltava riittävän nopea, tai aivot eivät osaa yhdistää pään kääntämistä ja katselusuunnan muutosta toisiinsa. Riftin asentosensori ja sitä lukeva kirjasto suoriutuvat tehtävästä mallikkaasti. Ympäriinsä katseleminen tuntuu luonnolliselta, eikä minimaalista viivettä huomaa, ellei sitä erikseen tarkkaile.

Aivan täydellinen laite ei ole. Kuvassa on voimakas hyttysverkkoilmiö, jossa pikselien väliset rajat erottuvat mustina viivoina. Tämä on ymmärrettävää, koska paneeli on vain muutaman sentin päässä silmistä. Myös kuvan tarkkuus on vaatimaton. Näytön 1280×800 pikselin tarkkuus on jaettu vaakasuunnassa kahtia, joten kumpikin silmä saa 640×800 pikselin näkymän. Tämä on kuitenkin vasta kehittäjille suunnattu versio. Myöhemmin ilmestyvään kuluttajaversioon on kaavailtu 1920×1080 pikselin paneelia, jossa myös pikselirajojen pitäisi olla kapeammat.

Kuulokkeita Riftissä ei ole, mutta sen muotoilu mahdollistaa omien isojenkin kuulokkeiden mukavan käytön. Pelien kontrollien tosin olisi syytä löytyä lihasmuistista, koska näppäimistöä ei silmikko päässä pysty tiirailemaan. Erillinen peliohjain onkin vr-kypärän kaveriksi oivallinen valinta.

Pääseekö jo pelaamaan?

Koska kyseessä on uusi laite, joka ei vielä edes ole kuluttajamarkkinoilla, on pelituki varsin rajallinen. RiftEnabled-sivusto listaa noin 150 peliä ja ohjelmaa, joissa on natiivi Rift-tuki. Näistä suurin osa on teknologiademoja ja harrastajien kokeilumielessä tekemiä pikkupelejä, eikä isoja julkaisuja ole kuin muutama. Laajempaa tukea on epäilemättä luvassa lähitulevaisuudessa, sillä ainakin Valve ja Id Software ovat osoittaneet kiinnostusta laitteen tukemiseksi peleissään.

Valve on ensimmäisenä suurena yrityksenä lisännyt Rift-tuen Source-pelimoottoriinsa. Half-Life 2 Riftillä pelattuna on hieno kokemus. Pelaaja tuntee todella astuvansa Gordon Freemanin saappaisiin. Kontrollit ovat hieman oudot, sillä hiirellä on vaakasuunnassa ruudun keskellä pieni kuollut alue, jolla kursoria voi liikuttaa vapaasti ennen kuin se alkaa kääntää pelihahmoa. Katseen suuntaa ja hahmon liikesuuntaa ei ole erotettu toisistaan, joten kävellessä e voi katsella ympärilleen. Valve on ilmoittanut tämän olevan vielä keskeneräinen beta, ja Team Fortress 2:ssa tuen pitäisi olla valmiimpi.

Joihinkin peleihin saa lisättyä Rift-tuen avoimen lähdekoodin VireIO-ajurilla. Tämä kuitenkin jättää paljon toivomisen varaa. Näkymän parametrit on säädettävä kohdilleen käsin. Koska peli ei tiedä Riftistä ja sen aiheuttamasta vääristymästä mitään, kaksiulotteiset käyttöliitymäelementit eivät toimi kuten pitäisi. Esimerkiksi Portal 2:ssa valikko on hankalasti näkökentän vasemmassa laidassa. Pelin aikana tähtäin näkyy kahdessa eri paikassa, ja todellisuudessa laukaus osuu näiden väliin.

3D-grafiikkaa harrastavat bittinikkarit voivat luoda itse omia virtuaalimaailmoja. Unityssä ja Unreal Engine 3:ssa on valmis tuki Riftille, ja muidenkin grafiikkamoottorien käyttö onnistuu, jos näkee hieman vaivaa. Kehittäjäsivustolta voi ladata ilmaisen dokumentaation ja lähdekoodit, jotka sisältävät tarvittavat matemaattiset kaavat vääristymän kompensointiin. Virallinen ohjelmistonkehityspaketti sisältää myös pään asennon seuraamiseen tarvittavat rajapinnat ja algoritmit. Tuki löytyy Windowsin lisäksi Linuxille ja Macille.

Riftin näytölle piirtyvää kuvaa täytyy vääristää voimakkaasti, jotta se linssien läpi katsottuna näyttäisi oikealta. Vääristymän tarkoituksena on keskittää enemmän pikseleitä kuvan keskialueelle.

Sovita kuviot päällekkäin katsomalla kuvia silmät ristissä. Näin osat hyppäävät irti paperista.

Oculus Rift (kehitysversio)
Näytön tarkkuus: 1280×800 kuvapistettä
Näkökenttä: noin 110°
Pään asennon seuranta: integroitu
Kuulokkeet: ei ole
Hinta: 300 dollaria

Linkkejä:
http://www.oculusvr.com
http://www.riftenabled.com
http://www.vireio.com

Teksti: Mikko Rasa Kuvat: Mikko Rasa, Wikimedia Commons-käyttäjä Sergey Galyonkin

---

Virtuaalitodellisuuden tulevaisuudennäkymät

Vihdoinkin! Oikeasti toimivien virtuaalitodellisuuslaitteiden aikakausi on koittanut. Olen haaveillut immersiivisestä näyttölaitteesta niin kauan kuin muistan. Oculus Rift ei kuitenkaan ole vielä kaikkien unelmien täyttymys. Seuraava suuri haaste ei ole näytön resoluution kasvattaminen, 360:n asteen juoksumattojen kehittäminen tai 3D-ohjainten suunnittelu. Todelliset puutteet ja mahdollisuudet piilevät ohjelmistossa.

Vieläkään ei oikeastaan tiedetä, millaiset kokemukset parhaiten soveltuvat virtuaalitodellisuuteen. Toistaiseksi ei ole kehitetty täysimittaista, suuren budjetin tai korkealentoisen konseptin immersiivistä kokemusta.Tarjolla on lähinnä puolihuolimattomasti tehtyjä konversioita vanhoista 3D-peleistä tai yksinkertaisia esimerkkiohjelmia laitteiden potentiaalista.

Kaikkein eniten odotan syvällisiä, juonellisia kokemuksia jotka käyttävät virtuaalitodellisuuslaitteistojen ainutlaatuisia ominaisuuksia hyödykseen. Miltä tuntuisi eläytyä elämään neliraajahalvaantuneena sänkypotilaana, joka pystyy kommunikoimaan vain päänsä liikkeillä? Millaisia olisivat virtuaalimaailmassa koetut elämykset esimerkiksi demotaiteen parissa?

Seuraan tätä kehitystä ja osallistun siihen etujoukoissa. Uskon sen olevan merkittävin askel pitkään aikaan videopelien ja muiden immersiivisten kokemusten kehityksessä kohti yhä kunnianhimoisempia ja uskaliaampia suuntia.

Jos jokin juonen syvyyttä sisältävissä peleissä on tärkeää, niin rooleihin ja tilanteisiin eläytyminen. Saavatko uudet keinomaailmat minut välittämään kuvitteellisista hahmoista entistä enemmän? Jos kokemus on aiempaa uskottavampi, vetoavatko tekoni voimakkaammin tunteisiin?

Virtuaalitodellisuus mahdollistaa kuvitteellisiin maailmoihin uppoutumisen ja niiden sisällä toimimisen ennennäkemättömillä tavoilla. Laitteiden hinnat ovat tavallisten ihmisten kustannettavissa. Itsenäisten kehittäjien luomien virtuaalikokemusten aika on koittanut!

Toivon, että näitä moderneja silmälappuportaaleja kokeilleet tunnistavat niiden valtavan potentiaalin ja keksivät, kuinka parhaiten valjastaa ne ainutlaatuisia mielikuvitusmatkoja ja mahtavia elämyksiä varten.

Teksti: Visa-Valtteri Pimiä

---

Jokohan tällä vuosikymmenellä?

Vaikkei kuusiirtokuntia ja ajatusohjauspantoja saataisikaan vielä lähivuosina, niin saataisiinko edes ne toimivat virtuaalikypärät? Niitäkin kun on kehitetty ja odotettu jo aika pitkään.

Erilaisia lumetodellisuuksia on esiintynyt ihmisten kuvitelmissa jo ammoisista ajoista alkaen, eikä ihme — onhan esimerkiksi unia nähty jo miljoonia vuosia. Jopa käsitys fyysisen todellisuuden ”virtuaalisuudesta” oli olemassa jo varhaisessa buddhalaisessa filosofiassa.

Teknisen virtuaalitodellisuuden historia voidaan aloittaa 1800-luvun stereoskoopeista eli stereokuvien katsomiseen tarkoitetuista kakkuloista. Stereovalokuvauksesta tuli 1850-luvulla oikea buumi, ja stereoskooppeja myytiin satojatuhansia. Myös sata vuotta myöhemmin muotiin tulleiden ”3D”-elokuvien käyttämä sinipuna-anaglyfia keksittiin 1850-luvulla.

Vuonna 1961 rakennettu Sensorama oli kunniahimoinen varhainen lumetodellisuuskokeilu. Laitteessa istuvalle henkilölle esitettiin filmiltä laajakulmaista, värillistä stereoelokuvaa stereoäänillä, ja lisäksi hänelle tuotettiin liike-, tunto- ja hajuaistimuksia. Laite jäi kuitenkin kuriositeetiksi, sillä keksijä Morton Heilig ei saanut rahoitettua laajempaa tuotantoa.

TV-valmistaja Philco rakensi vuonna 1961 ensimmäisen kypäränäytön, joka mahdollisti todentuntuisen etäläsnäolon. Kypärän kuvan tuotti toisessa huoneessa ollut kamera, jota moottorit pyörittivät käyttäjän pään liikkeiden mukaan. Samantapaisen kypärän yhdisti tietokonegrafiikkaan vuonna 1968 amerikkalaistutkija Ivan Sutherland, jonka järjestelmä esitti käyttäjälle muutamasta viivasta koostunutta huonenäkymää.

Kypäränäyttöjä alettiin 70-luvulla kokeilla sotilastekniikassa. Näytöt edustivat lisättyä todellisuutta, jossa tietokonedataa heijastettiin osaksi lentäjän näkökenttää. 1980-luvulla tekniikka ei enää vaatinut miljoonien dollarien laskentarautaa, ja ensimmäiset graafisin työasemiin tarkoitetut järjestelmät pääsivät tällöin prototyyppiasteelle. Virtuaalitodellisuus- käsitteen vakiinnutti Jaron Lanier, joka perusti VPL Research -yhtiön vuonna 1985.

Ensimmäiset kaupalliset virtuaalisilmikot tulivat markkinoille 1989. Näitä olivat Eric Howlettin Cyberface ja VPL Researchin EyePhone. Cyberfacen kuva oli mustavalkoinen, mutta se tarjosi peräti 145 asteen näkökentän. Erikoisaloille tarkoitetut järjestelmät olivat kuitenkin aivan liian kalliita sohvankuluttajalle.

Kuluttajatason virtuaalitodellisuuden pettymyksentäyteinen historia alkoi vuonna 1995, kun Nintendon Virtual Boy -konsoli tuli markkinoille. Laite rakennettiin mahdollisimman halvalla, eikä sinä ollut esimerkiksi minkäänlaista liikkeentunnistusta. Kuva tuotettiin punaisilla lediriveillä ja pyörivillä peileillä. Hieman enemmän yritystä oli seuraavana vuonna myyntiin tulleessa Forte VFX-1:ssä, joka kytkettiin PC:hen ja maksoi hulppeat 1500 dollaria. Tässä juppilelussa oli jo liikesensorit ja kuva oli värillinen, mutta näkökenttää oli vaivaiset 45 astetta.

Vuosituhat vaihtui, mutta eri valmistajat jatkoivat samojen perusvirheiden tekemistä. Liiketunnistukseen ja latenssin minimointiin ei panostettu riittävästi, mikä aiheutti käyttäjille päänsärkyä. Kapeat, 30-50 asteen näkökentät puolestaan loivat illuusion ennemminkin pimeässä huoneessa leijuvasta näytöstä kuin joka suunnalta ympäröivästä keinotodellisuudesta.

Oculus Riftiä lienee suitsutettu etenkin siksi, että riittävän halvalla valmistettu laite on kerrankin onnistunut välttämään yleiset sudenkuopat. Vasta tulevat vuodet kuitenkin näyttävät, riittääkö tämä lumetodellisuuden läpilyöntiin, vai saammeko kenties odottaa vielä vuosikymmenen jos toisenkin.

Stereoskoopit ovat monelle lapsuudesta tuttuja. Ensimmäiset viihdekäyttöön myydyt virtuaalisilmikot eivät olleet juuri stereoskooppeja kummempia.

Teksti: Ville-Matias Heikkilä
Kuvat: Wikimedia Commons -käyttäjät Evan-Amos, ThePassenger

Lue myös virtuaalitodellisuudesta muista Skrolleista:

Skrolli 2015.2: Oculus Rift -ohjelmointi
Skrolli 2015.2: Oculus Rift DK2 – keinotodellisuuden toinen versio
Skrolli 2016.2: 150 vuotta virtuaalitodellisuutta
Skrolli Unboxing: Oculus Rift -virtuaalilasit (2016-versio)