Joka kodin virtuaalitodellisuus

Artikkeli on alun perin julkaistu Skrollin numerossa 2016.2.

NYTKÖ SE TULEE?

Keinotodellisuuden matkapahoinvoinnin täyteinen taival – varhaisista yrityksistä nykypäivään, jossa kännykkäjätit jakavat virtuaalitodellisuutta kaupan päälle.

Teksti: Janne Sirén
Kuvat: Tapio Lehtimäki, Janne Sirén, HTC, LG, Microsoft, Oculus VR, Virtuix, Flickr Commons: eVRydayVR, Pargon, Museum of Hartlepool, Wikimedia Commons: Davepape, Evan-Amos, Minecraftpsyco, three, Dr. Waldern/Virtuality Group, Shutterstock: Charlie Edmiston, studioloco

Virtuaalitodellisuus (engl. virtual reality, VR) on yleisnimitys keinotekoisesti luoduille ympäristöille, jotka voi aistia ja joiden kanssa voi olla vuorovaikutuksessa. Virtuaalitodellisuus esittää todellisia tai keksittyjä paikkoja. Nykyisin sanalla käsitetään pääasiassa tietokonesimulaatiolla luodut lumetodellisuudet, mutta historiaan mahtuu myös optismekaanisia virityksiä.

Parhaimmillaan keinotodellisuuskokemus kattaa kaikki aistit: näön, kosketuksen, kuulon, hajun, jopa liikkumisen tilassa. Huvipuisto- ja laboratorio-olosuhteista kattavia kokeiluja löytyykin. Toisaalta ammattikäytössä virtuaalitodellisuutta käytetään hyvin spesifeihin sovellutuksiin: Mars-mönkijän ajamiseen, kirurgisen leikkauksen harjoitteluun tai teolliseen muotoiluun. Tällöin koko todellisuuden uskollista toisintamista tärkeämpää on simuloida yksittäistä tilannetta.

Ääripäiden väliin jää jokahenkilön virtuaalitodellisuus, kuluttajien keinotodellisuus, joka on vaihtelevalla menestyksellä keskittynyt audiovisuaalisten lumekokemusten luomiseen pääasiassa silmien ja ajoittain myös korvien eteen nostettavilla laitteilla. Artikkelia varten Skrolli kulki tämän keskitien. Mutta onko se kultainen?

Vuosisatainen illuusio

Virtuaalitodellisuuden kantaisänä pidetään yleisesti tieteiskirjailija Stanley G. Weinbaumia, jonka novelli Pygmalion’s Spectacles julkaistiin vuonna 1935. Novellissa päähenkilön silmien eteen asetetaan nesteellä täytetyt linssit, joihin elektrolyysi muodostaa kuvan vieraasta maailmasta. Päähenkilö kuulee myös tuon maailman ääniä ja katselee ympärilleen keinotodellisuudessa kävellessään, mutta samalla kuitenkin tuntee fyysisesti istuvansa tuolissa.

Novelli päättyy paljastukseen: Koko virtuaalimatka oli stereoskopista trikkikuvausta, kolmiulotteista videota. Se oli kuvattu päähän kiinnitetyllä kameralla, ja kaikki vuorovaikutus, paitsi kohta jossa päähenkilö lausuu oman nimensä, oli ennalta näyteltyä. Lukijalle on kuitenkin välittynyt kuva keinotodellisuudessa seikkailevasta matkaajasta, jonka kokemus muutamaa lennokkainta kohtaa lukuun ottamatta voitaisiin toisintaa moderneilla virtuaalilaitteilla.

Weinbaumin novelli on paitsi virtuaalitodellisuuden historiallinen inspiraatio, myös osuva ennustus keinotodellisuuden symbioottisesta suhteesta toiseen lumeteknologiaan: stereoskopiaan. Jo sata vuotta ennen Weinbaumin novellia brittiläinen tutkija Charles Wheatstone oli keksinyt asettaa kaksi hieman eri kuvakulmista otettua kuvaa vierekkäin, jolloin silmät sopivasti kohdistamalla saadaan kaksiulotteiseen kuvaan lisättyä syvyysvaikutelmaa.

Pari vuosisataa Wheatstonen löydöksen jälkeen keinotodellisuus perustuu edelleen vahvasti stereoskopiseen illuusioon kolmiulotteisuudesta. Niinpä matka kuluttajavirtuaalitodellisuuden lähteille on aloitettava 3D-kuvan tavoittelusta.

Stereokuvilla maailmalle

Ihmissilmien pupillit ovat keskimäärin kuuden sentin päässä toisistaan ja näkevät siten aavistuksen eri kulmista. Aivomme yhdistävät nämä kaksi kuvakulmaa kolmiulotteiseksi näkymäksi. Tähän perustuu myös stereoskopia. Stereoskopisia valokuvia kutsuttiin stereograafeiksi tai stereogrammeiksi ja niitä myytiin kuparille, lasille ja lopulta pahville painettuna miljoonia kappaleita 1800-luvun puolivälistä alkaen. Suosittu sovellutus oli ”virtuaalimatkailu” vieraisiin maihin.

Stereogrammit kuvattiin alkujaan siirtämällä kameraa kuvien ottamisen välillä. Myöhemmät kuvaajat käyttivät kamera- tai linssiparia – tuttu menetelmä 2010-luvunkin stereokuvaajalle. Kuvia katseltiin erilaisilla puisilla kojeilla, stereoskoopeilla, joiden linssit erottelivat kuvaparin eri silmille. Tyypillinen stereoskooppi oli kädessä pidettävä kuvateline, mutta suurimmat laitteet olivat huonekaluja, joihin mahtui jopa sata stereokuvaa. Elokuvan esiinmarssi päätti stereogrammien valtakauden 1900-luvun alussa, mutta vain hetkeksi.

Holmes-stereoskooppi (1861).

Stereogrammit kokivat uuden tulemisen 1930-luvulla, kun muun muassa Tru-Vue-niminen yhtiö alkoi valmistaa mustavalkoisia filmiliuskoja käyttäviä stereokuvatuotteita. 1939 julkaistiin puolestaan View-Master-niminen stereoskooppi. Tru-Vue- ja View-Master-kuviakin katseltiin silmille nostettavan katselulaitteen lävitse, mutta pahvin sijaan kuvat olivat filmillä. Kehittyneemmässä View-Masterissa käytettiin alusta alkaen myös värifilmiä – lisäksi kuvien pahvikiekkopidike teki selaamisesta helppoa. View-Master osti Tru-Vuen vuonna 1951 Disneylisenssin vuoksi.

View-Masterin luonnonvalolla taustavalaistu värifilmi nosti stereoskopisen kokemuksen uudelle tasolle. Ensiversiossa kuvakiekko suljettiin laitteen sisään, 1946 seurasi kulmikkaampi päältä ladattava malli, jonka toimintaperiaatteen 1900-luvun lopun lapsetkin muistavat. View-Masterista julkaistiin myös ääniraidan sisältävä versio, jossa kiekon taakse oli kiinnitetty pyörivä äänilevy. View-Masterin silmilleen nostava henkilö saattoi nähdä – ja kuulla – olevansa esimerkiksi Disneylandissa.

View-Master (1939, kuvan malli 1955).

Pahvikiekoista pahvilaseihin

Stereogrammi voi muodostua paitsi kahdesta vierekkäisestä kuvasta, jotka esitetään eri silmille, myös yhdeksi yhdistetystä kuvasta, jonka ihmisnäkö osaa erotella kahdeksi kuvaksi. Tällöinkin kuvia otetaan kaksi, mutta lopputuotteessa ne asetellaan päällekkäin. Jotkut stereogrammit voi nähdä kolmiulotteisena jopa paljaalla silmällä, esimerkiksi katsomalla ”kuvan lävitse” tai kieroon.

Kaupallisesti merkittävä läpimurto yhdistetyn stereoskopian saralla olivat 1890-luvulla yleistyneet anaglyyfikuvat, joissa stereokuvat eroteltiin väreillä – yleensä punaisella sekä turkoosilla tai vihreällä. Paljaalla silmällä anaglyyfikuva näyttää epätarkalta värikuvalta, mutta punaisella ja esimerkiksi turkoosilla linssillä varustettujen lasien lävitse suodattuu yhdestä kuvasta kaksi.

Merkittävän anaglyyfikuvasta tekee sen soveltuvuus melkeinpä mille tahansa medialle: piirroksille, elokuville, jopa sarjakuville. Mikä tahansa kuva tai kuvasarja, joka voidaan esittää väreissä, voidaan esittää stereoskopisena. Stereokuvien erotteluun ei vaadita kalliita linssejä, vaan esimerkiksi värilliset muovikalvot riittävät. Anaglyyfit tunnetaankin yleisesti pahvisista ”punaviherlaseista”.

Ensimmäinen anaglyyfisten elokuvien buumi oli 1920-luvulla, ja nimitys 3D-elokuva juontaa juurensa 1950-luvun anaglyyfielokuvista. Sittemmin anaglyyfit ovat palanneet säännöllisesti: 1980-luvulla Tappajahai hyppäsi ruudusta punaviher-3D:nä ja ensimmäiset kolmiulotteiset Blu-ray-elokuvatkin 2000-luvun puolivälissä olivat anaglyyfisia. Tietokonepelejäkin on voinut pelata anaglyyfisena.

Historialla on tapana toistaa itseään. 2010-luvun virtuaalivallankumouksen kärjessä on tälläkin kertaa pahvilasit – mutta ei mennä vielä asioiden edelle.

3D ei tule toimimaan

Anaglyyfikuvan heikkous on värierottelun epätäydellisyys, etenkin värikuvaa esitettäessä. Niinpä yhdistetyn stereokuvan katselemiseen on kehitetty polarisaatio- ja aktiivilaseja, joissa linssit suodattavat kuvaa muilla tavoilla. Nämä tekniikat ovat korvanneet anaglyyfivideon 3D-elokuvateattereissa ja -kotiteattereissa. Kuva on vieläkin pimeä, mutta parempi.

Rajatusti stereoskopista videokuvaa on onnistuttu tuotteistamaan myös paljaalla silmällä katsottavaksi. Neuvostoliiton 3D-elokuvahistoriassa tätä tehtiin jopa teattereissa. Lännessä esimerkiksi Nintendo 3DS -pelikonsoli kohdistaa joka toisen pikselisarakkeen eri silmälle näytön päälle asetetun suodattimen avulla. Tämä toimii, koska katselukulma käsikonsolin kanssa on jotakuinkin ennakoitavissa ja pienet erot ovat säädettävissä kohdalleen säätimellä.

Kaikesta teknisestä kehityksestä huolimatta stereokuvaa vaivaa pysyvä ongelma. Se tuppaa usein tekemään katsojastaan huonovointisen: silmäja pääsärkyä, pahimmillaan pahoinvointia, pyörryttävyyttä tai se tuntuu muuten vaan selittämättömän oudolta. Tunnettu elokuvaleikkaaja Walter Murch, muun muassa Ilmestyskirja.Nyt ja Captain Eo 3D -elokuvien takaa, onkin kuuluisasti väittänyt, ettei stereoskopinen 3D-elokuva tule koskaan toimimaan.

Murchin mukaan stereokuvaan liittyy perustavanlaatuinen ongelma, jota teknologian kehitys ei voi korjata. Stereoskopinen illuusio vaatii katsojaansa tarkentamaan katseen vaihteleville etäisyyksille, samalla kun silmät ovat kuitenkin koko ajan kääntyneenä kohti vakioetäisyydellä olevaa kuvalähdettä. Tämä stereokuvan luonnoton epäsuhta hidastaa havainnointia ja ylikuormittaa aivoja, mikä etenkin elokuvan tempolla on rankkaa. Ainoa pelastus olisivat oikeat hologrammit.

Lisätty todellisuus

Yhtenä ensimmäisistä virtuaalimatkoista pidetään Sensoramaa (1962), jossa katsoja istutettiin peliautomaatin sisään. Stereoskopiseen 3D-lyhytelokuvaan yhdistettiin ääniä, tuoksuja, liikkuva penkki, tuulen virettä – täysin mekaanisesti. Vastaavia ”4D”-elämyksiä löytyy edelleen huvipuistoista. Linkki kolmiulotteisen kuvan ja muiden tehosteiden eli sen neljännen ulottuvuuden välillä on yleensä karkea, mutta viihdyttäähän se pieninä annoksina, että Legoland-elokuvan haisunäädän pieraistessa yleisöön leviää vihreää savua.

Sensorama (1962).

Yksi asia kuitenkin näistä moniulotteisista virtuaalitripeistä puuttuu: vapaa liikkuminen, etenkin katseen vapaa liikkuminen. Tämä seikka erottaa virtuaalitodellisuuden ja staattisen 3D/4D-elokuvan erillisiksi, joskin toisiaan ajoittain sivuaviksi kehityshaaroiksi. 2010-luvulla katsetta seuraavia virtuaalielokuvia on tosin myös ilmestynyt – niitä kuvataan esimerkiksi Nokian Ozo-kameralla. Elokuva ei kuitenkaan ole jäänyt ainoaksi virtuaalitodellisuuden ponnahduslaudaksi, toinen virtuaalitodellisuuden välietappi ja sisaruspuoli on lisätty todellisuus.

Lisätty todellisuus (engl. augmented reality, AR) ei sulje käyttäjäänsä lumemaailmaan, vaan täydentää tosimaailmaa keinotekoisilla elementeillä. Lisätty todellisuus yhdistää todelliset ja virtuaaliset elementit samaan ympäristöön interaktiivisesti ja reaaliaikaisesti. Maailman ensimmäisenä virtuaalikypärän esi-isänä onkin yleisesti pidetty lisätyn todellisuuden näyttöä The Sword of Damocles vuodelta 1968, myyttisen pään päällä roikkuvan miekan mukaan.

The Sword of Damocles oli päähän kiinnitettävä näyttö, joka esitti vektorikuvaa. Näyttö oli läpinäkyvä, joten kuva ilmestyi tosimaailman keskelle. Damokleen miekan mullistavin elementti oli pään liikkeiden seuranta: perspektiivi siirtyi käyttäjän katseen
mukana. Pään liikkeitä seurattiin kattoon kiinnitetyllä tangolla tai ultraäänisensoriristikolla, joka roikkui katossa käyttäjän yläpuolella. Kehittäjä Ivan Sutherland totesi tutkielmassaan A head-mounted three dimensional display (1968), että luonnollinen pään liikkeiden seuranta on 3D-stereokuvaakin tärkeämpää.

The Sword of Damocles (1968).

Samoja kaikuja kuultiin Microsoftin esitellessä läpinäkyvät HoloLens-lasit melkein 50 vuotta myöhemmin. Lisätty todellisuus ei silti vaadi läpinäkyvää näyttöä – se voidaan toteuttaa myös 3D-kameralla ja 3D-näytöllä, kuten on tehty Nintendo 3DS:n lisätyn todellisuuden sovelluksissa.

Microsoft HoloLens (2015).

Huvipuistoista kotisohvalle

3D-stereokuva ja lisätty todellisuus pohjustivat tietä virtuaalitodellisuudelle. Sana virtuaalitodellisuus nousi julkisuuteen 1980-luvulla, kun Atarilta karanneet varhaiset lumetodellisuusinsinöörit perustivat VPL Research -nimisen yhtiön, jonka virtuaalikypärä ja -hanska alkoivat jo näyttää tutulta. Jälkimmäinen pääsi riisutusti jopa kuluttajamarkkinoille, Nintendo Entertainment Systemin lisälaitteena Power Glove.

Mattel Power Glove (1989).

Kuluttajavirtuaalitodellisuuden ensivuosikymmenenä on pidettävä 90-lukua, kun värilliset lcd-littunäytöt yleistyivät. 1991 julkaistua monen käyttäjän Virtuality-järjestelmää myytiin pelihalleihin useissa maissa. Järjestelmän ensiversio oli Amigapohjainen, mutta kotikoneille sitä ei julkaistu. Sega lupaili kilpailevia Sega VR -virtuaalilasejaan myös Mega Drivelle, mutta lopulta sekin laite jäi vielä huvipuistojen ja peliluolien yksinoikeudeksi. Virtuaalilaseiksi tai -kypäräksi vakiintui kuitenkin molemmat silmät stereokuvalla peittävä päähine.

Virtuality (1991).

Kehityksestä innostunut lehdistö povasi huokean lumetodellisuuden startiksi vuosikymmenen puoliväliä. Tämä huomattiin myös pelikonsolivalmistaja Nintendolla, jonka nimi on ansaitusti noussut artikkelissa esiin useasti. 1995 julkaistu, alle 200 dollarin hintainen Nintendo Virtual Boy -konsoli olikin edullisimpia virtuaalitodellisuudella markkinoituja tuotteita. Erityisen ”VR” se ei ollut: 3D-stereokuva oli punamusta ja pään vapaa liike puuttui – käyttäjä oli sidottu pelaamaan pöydän ääressä. Virtual Boy floppasi pahasti.

Nintendo Virtual Boy (1995).

Ysärikonsolit saivat virtuaalikypäränkin, kun VictorMaxx julkaisi surkean Stuntmasterin Nintendolle ja Segalle 1993. Seuraavan vuoden CyberMaxx 1.0 PC:lle oli vain hieman parempi yritys. 1995 nähtiin viimein kohtuullisia PC-virtuaalilaseja: Virtual i/o i-glasses oli kevyt ja muistutti silmälaseja. Forten (myöhemmin Interactive Imaging Systems) VFX1-virtuaalikypärä oli ensimmäisiä immersiivisiä virtuaalisilmikoita, joka piilotti tosimaailman ja nosti tilalle kaksi 263×230 pisteen väri-lcd:tä riittävällä pään liikkeen seurannalla. Yhdysvalloissa VFX1 ikuistettiinkin postimerkkiin vuonna 2000.

Forte VFX1 (1995).

Kuhinasta huolimatta lumetodellisuus jäi 90-luvulla kaupallisesti merkityksettömäksi. PC-virtuaalipelaaminen ei vielä lyönyt leiville, vaikka saikin tukea nimekkäiltä valmistajilta kuten Sony (Glasstron) ja peleiltä kuten Star Wars: Dark Forces, System Shock, MechWarrior 2 ja Quake. Viimeksi mainittu oli silti merkkihetki. Quaken vaikutusvaltainen kehittäjä John Carmack totesi, että teknologian alkeellisuuden takia tunnelma oli kuin vessapaperirullien lävitse katselisi – mutta mies tulisi yrittämään uudelleen.

Virtual i/o i-glasses (1995).

Toinen tuleminen

Kuluttajavirtuaalitodellisuuden toinen tuleminen alkoi 2010-luvulla kahden maailmaan kohdatessa: hidasta kypsymistään jatkanut PC-lumepelaaminen ja huimasti kehittynyt älypuhelinteknologia. Keskeisimmät kuluttajatuotejulkaisut ovatkin juuri nyt käsillä loppuvuoden 2015 ja loppuvuoden 2016 välillä. Pallon potkaisi liikkeelle 2012 Oculus Rift -niminen Kickstarterjoukkorahoituskampanja, jonka kelkkaan myös John Carmack pian hyppäsi. Tästä syntyi Oculus VR -yhtiö.

Näyttöteknologia on ollut virtuaalitodellisuuden koetinkivi: liian heikkoa ja kallista. Oculuksen oivallus oli valjastaa älypuhelinten näytöt tarkoitukseen. Vanhat virtuaalikypärät käyttivät kahta pientä lcd-näyttöä, joiden valmistusmäärät olivat pieniä ja tarkkuus jätti näytön verkkorakenteen – kanahäkin – esiin. Oculus Rift hyödyntäisi yhtä älypuhelimen tyylistä näyttöä, jonka kuvan puoliskot ohjattaisiin eri silmille. Älypuhelinnäyttöjen nopea kehitys ja suuret volyymit mahdollistaisivat tarkemmat ja edullisemmat näytöt kuin aikaisemmin.

Oculus Riftistä julkaistiin asteittain kehitysversioita 2014 ja 2015 sekä kuluttajaversio keväällä 2016. Vaikka Oculus Rift hyödyntää älypuhelimista tuttua näyttöteknologiaa, se on PC-lisälaite, joka kytketään tietokoneeseen kaapelilla. 2160×1200 pisteen näytöstä irtoaa 1080×1200 pikseliä kummallekin silmälle eli 20 kertaa enemmän kuin VFX1:ssä vuonna 1995. 110 asteen näkökenttä on 2,5-kertainen. Toistaiseksi Oculus Riftiä on myyty ennakkotilanneille, ja laajaa saatavuutta ennustetaan vuoden 2016 loppupuoliskolle.

Oculus Rift inspiroi virtuaalitodellisuusbuumin myös älypuhelimien puolella. Kun useimmilla älypuhelimen omistajilla on jo keinotodellisuudelle soveltuva näyttö, liiketunnistin ja tietokone taskussaan, tarvittaisiin vain silmikko erottelemaan stereokuva. 1900-luvun alun 3D-pahvilasien kartoittamalla tiellä mm. kaksi Googlen ranskalaista insinööriä kehittivät pahviset virtuaalilasit: Google Cardboard oli syntynyt. Tee-se-itse-ohjeilla tai esivalmistetun pakkauksen hankkimalla kännykästä tulee virtuaalisilmikko. Google on jakanut Cardboardia myös ilmaiseksi.

Google Cardboard (2014).

Mobiilipotentiaali havaittiin myös Oculus VR:llä, joka oli kaupattu osaksi Facebookia. Oculus ja Samsung loivat yhteistyönä sadan dollarin hintaisen Samsung Gear VR -virtuaalisilmikon, joka muuntaa uusimmat Samsung Galaxy S -älypuhelimet virtuaalilaseiksi Cardboardia tasokkaammin. Gear VR julkaistiin loppuvuodesta 2015 ja Samsung antoi myös lisälaitteen ilmaiseksi Samsung Galaxy S7:n ennakkotilanneille. Gear VR:n etu on langattomuus ja riippumattomuus isäntä-pc:stä.

Oculus Rift (2016) – Skrolli esitteli projektin vaiheita numeroissa 2013.3 ja 2015.2.

Myös muilla on mobiiliprojekteja, esimerkiksi LG 360 VR on jo julkaistu LG G5 -älypuhelimelle ja Sony Xperia VR on huhuissa.

LG 360 VR (2016).

Ekosysteemit hahmottuvat

Keinotodellisuuden ekosysteemien rintamalinjat alkavat myös hahmottua – ja tällä kertaa ne rikkovat kategoriarajoja. Oculus Rift pitelee PC-pelaamisen kärkipaikkaa Oculus Homella, mutta myös Samsung on valjastanut sen osaksi Gear VR -mobiilikokemustaan. Hieman ennen tämän Skrollin painoon menoa Oculus-kauppaan ilmestynyt virtuaali-Minecraft onkin jo herättänyt huudahduksia lumetodellisuuden tappajasovelluksesta.

HTC Vive -virtuaalilasien kumppanina on PC-peliekosysteemistään tunnettu Valve ja SteamVR-lumekauppa. HTC Viven vaikuttavana demona on muun muassa interaktiivinen Mount Everest -virtuaalitodellisuuselokuva, mutta todellinen erottautumistekijä on HTC Viven room scale eli tilassa liikkuvan kehon seuranta. Toisessa demossa pelaaja kiertelee ja kyyristelee virtuaaliasunnossa heitellen virtuaalirobottia virtuaalikranaateilla – liikkuen vastaavasti oikeassa tilassa. Keinotodellisuuden seuraava taistelutanner onkin virtuaalilasien tuolla puolen.

Konsolien lumevaltikkaa kantaa nyt Sony, joka on 2011 alkaen lämmitellyt HMZ-T-leffasilmikoillaan. Varsinaista PlayStation VR:ää PlayStation 4:lle lupaillaan 2016 lopulle. Tätä varten Sony päivittää PlayStation 4:n rautaa tehokkaammalla PS4 Neo -mallilla, mikä on poikkeuksellista. Varsin oculusriftmäisen olemuksen lisäksi PS VR:n erikoisuus on kaksinpeli rinnakkaista televisionäkymää käyttävän pelaajan kanssa. Sony ei halua, että virtuaalipelaamisesta tulisi liian yksinäistä puuhaa.

Jotkut valmistajat ovat päättäneet leikkiä ekosysteemiaitojen eri puolilla. Vaikka Microsoft kehittää lisätyn todellisuuden HoloLens-lasejaan, yhtiö tekee yhteistyötä myös Oculus Riftin ja HTC Viven parissa sekä lisensoi Xbox Onen peliohjaimen Oculukselle. Xbox One saa myös rajatun Oculus Rift -tuen pelistriimaukselle. Puhtaalla open source -puolella Razer ja Sensics kehittävät OSVR-virtuaalilaseja (Open Source Virtual Reality).

Google on hääräillyt Google Cardboardillaan yli Android- ja iOS-alustarajojen sekä lisensoi idean muun muassa View-Master Viewer -silmikolle. Googlelta on myös tulossa syksyllä Android N:lle Daydream-niminen virtuaalialusta, jolle on jo haalittu useiden puhelinvalmistajien tuki.

Yksi peluri on kirjoitushetkellä hiljaa: Apple. iPhonen vaatimattomat näyttötarkkuudet ja Macien kannettava- tai ammattikäyttöön suunnatut grafiikkasuorittimet eivät oikein sovellu virtuaalitodellisuudelle. Tämä tuskin on omenaputiikin viimeinen sana, ainakaan jos sen patenttihakemuksista ja yrityshankinnoista voi mitään päätellä.

Liikettä niveliin

Virtuaalitodellisuuden keskiössä ovat virtuaalilasit liiketunnistuksella. Kun liikutat päätäsi, kuva liikkuu kuten tosielämässäkin. Useampi valmistaja on päässyt kokemuksessa jo pitkälle, mutta tämä on vasta alkua. Mitä toimivampi lume-elämys on, sitä huutavammaksi käy jatkokysymys: miten keinotodellisuudessa liikutaan. Kehitys tällä alueella onkin huomattavasti keskeneräisempää.

Helpoimmat ensikosketukset virtuaalitodellisuuteen ovat elokuvia tai avaruuslentelyitä, joissa istuminen riittää. Käytät näppäimistöä, joystickia tai kevyesti virtuaalikäyttöön optimoitua peliohjainta – vain näyttö muuttuu virtuaalisilmikoksi. Seuraava askel on käsien seuraaminen. Virtuaalihanskakokeilujen tilalle on nousemassa Nintendo Wiin ohjaimien tyylisiä keveitä kädenjatkeita, kuten liiketunnistuksella varustetut Oculus Touch- ja SteamVR-ohjaimet.

Mitä syvemmälle virtuaalimaailmaan uppoudutaan, sitä suuremmaksi tulee tarve liikkua käsivartta pidemmälle. 1990-luvun kuvissa näkyy usein Virtualityn futuristinen aitaus, jonka sisällä pelaaja voi kääntyillä ja ammuskella käsiohjaimella. 2010-luvun puolivälissä onkin jo esitelty tämän inspiroimia virtuaalijuoksumattoja, esimerkiksi Virtuix Omni ja Cyberith Virtualizer, jotka lisäävät leikkikehäkonseptiin kävelyn liiketunnistuksen. Käveleminen tosin muistuttaa enemmänkin köytettynä luistelemista.

Virtuix Omni (2015).

Valitettavasti virtuaalijuoksumatot paitsi näyttävät naurettavilta, tuppaavat ne kadottamaan lumetodellisuuden suurimman lumon: tunteen luonnollisesta liikkumisesta keinomaailmassa. Hyvät virtuaalilasit herättävät aidon kokemuksen ympärilleen katselemisesta, mutta sen rinnalla ahdas leikkikehä ei vastaa aitoa liikuntakokemusta. Lupaavampi kehityssuunta on sijainnintunnistus. Sekä Oculus Rift että HTC Vive seuraavatkin jo käyttäjän liikkumista, hieman eri perspektiiveistä.

Oculus Riftin erilliset sijannintunnistimet seuraavat virtuaalilasien infrapunaledejä. HTC Viven Lighthouse-teknologia toimii käänteisesti: huoneeseen sijoitetaan infrapuna- ja laser-lähettimet, joiden valoa virtuaalilasien sensorit seuraavat. Näin tunnistetaan käyttäjän sijainti ja asento. Oculus Riftin ratkaisu panostaa paikallaan istumiseen, seisomiseen ja kääntyilyyn, kun taas HTC Vive soveltuu tilassa liikkumiseen – siinä on myös älykäs varoitusjärjestelmä seinien lähestyessä.

HTC Vive (2016) – Lighthouse-majakat takana, SteamVR-ohjaimet edessä.

Mobiilipuolella ulkoisia lisälaitteita vaativaa sijainnintunnistusta ei vielä ole, joten lumekokemus jää rajallisemmaksi. Googlen Tango-projektissa on tosin jo nähty tilan ja asennon mallintamista mobiililaitteesta käsin. Valitettavasti Tangoa ei vielä julkaistu Android N:n yhteydessä.

Uhka vai mahdollisuus

Walter Murchin havainnot stereokuvasta koskevat myös virtuaalisilmikkoja, mutta 3D-kuva ei ole ainoa terveyshaaste. Keho joutuu vieläkin kovemmalle koetukselle, kun näön lisäksi muitakin aisteja kuormitetaan epätasaisesti. Virtuaalitodellisuuden onkin todettu aiheuttavan matkapahoinvointia ja tasapaino-ongelmia. Lisäksi virtuaalilasien näkökenttä on edelleen kapeahko ja pikseliverkko näkyy. Muut asiat kuten kosketus, liike ja äänisuunnittelu laahaavat silmikoitakin enemmän perässä.

Oma hintansa on vaaditulla sosiaalisella ja fyysisellä tilalla. Ulkomaailma joudutaan peittämään, joten törmäysvaara tosimaailman kanssa vaanii jokaista liikettä. Stanley G. Weinbaumin novellin päähenkilön virtuaalimatka päättyikin kompurointiin lattialle ja virtuaalilasien rikkoutumiseen. Myös muu elämä suljetaan ulkopuolelle, mikä voi olla ahdistavaa tai addiktoivaa. Scott Adams ennakoi The Dilbert Future -kirjassa holokannen olevan ihmiskunnan viimeinen keksintö.

Silti, vuosi 2016 lienee aiheesta nimetty virtuaalitodellisuuden vuodeksi. Virtuaalitodellisuudesta on viimein tullut massatuote. Muu vaikutus ihmiskunnan tulevaisuuteen jää nähtäväksi.


Holokansi?


Ray Bradbury julkaisi 1950-luvulla Al Parkerin kuvittaman novellin Veldi (engl. The Veldt, The World the Children Made), jossa lastenhuone oli virtuaalitodellisuushuone, joka muuttui lasten kuvittelemaksi maailmaksi. Tarinassa oli varoittava loppu. 1980-luvulla Star Trek: The Next Generation -tieteissarja popularisoi virtuaalihuoneen optimistisemmin ja antoi sille nimeksi holokansi (engl. holodeck).

Star Trekissä holokannelle luotiin hologrammien, voimakenttien ja replikaattoreiden avulla fotorealistisia virtuaalimaailmoja. Oculus Rift -pohjaisia ”holokansia” onkin maailmalla kokeiltu, ja HTC Viven room scale -tila päässee kotioloissa lähimmäksi tv-esikuvaa – nämä kuitenkin perustuvat virtuaalilaseihin, toisin kuin televisiosarjan holokansi.

Virtuaalilasivapaita holokansi-imitaatiota löytyy tutkimuksesta ja teollisuudesta. Illinois’n yliopistolla 1990-luvulla alkunsa saaneet 3–6 projektioseinän CAVE-virtuaalikopit ovat karuja, mutta kypsimmästä päästä, niissä on nähty jopa liikkuva lattia. Uudemmassa CAVE2:ssa on 72 lcdpaneelia 320 asteen kaarevana näkymänä – 2D-kuvan näkee paljaalla silmällä ja kolmiulotteisen 3D-laseilla. Kuluttajapuolella on vasta pr-fiilistelty: Sonylla on huonekalut peittävä Great films fill rooms -projektorikonsepti ja Microsoftilla yhden seinän IllumiRoom-demo.

Yhdysvaltalaisella VEC:llä on hybridi-idea: ”5D”-huvipuistoelämys The Void yhdistää todellisia tiloja virtuaalikypärän visuaaleihin. Osallistujat liikkuvat tosimaailmassa samanlaisessa labyrintissa kuin virtuaalitodellisuudessakin, erona vain virtuaalilasien luomat keino-olennot ja -yksityiskohdat. The Voidin ratkaisu viestiikin holokansihankkeiden ongelmasta: lumekuvaa pinnoille osataan kyllä luoda, mutta fyysisiä esineitä on edelleen vaikea imitoida. Reaaliaikaista 3D-tulostusta odotellessa…

CAVE-virtuaalitila.


Kansansilmikko Samsung Gear VR

Gear VR muuntaa uusimmat Samsung Galaxy S -älypuhelimet virtuaalilaseiksi. Skrolli testasi.

Teksti ja kuvat: Janne Sirén

Samsung patentoi kännykän muuntamisen virtuaalilaseiksi jo 2005. Patentissa kaksinäyttöinen simpukkapuhelin avattiin silmien eteen. Vasta yksinäyttöinen yhteistyö Oculus VR:n kanssa pääsi markkinoille: Samsung Gear VR:stä julkaistiin ennakkoversioita 2014–2015 sekä viime vuoden lopussa Samsung Galaxy Note5-, S6- ja S7-yhteensopiva kuluttajamalli. Gear VR maksaa 150 euroa, ja S7:n ennakkotilaajille sitä jaettiin ilmaiseksi.

Emme usein harrasta kännykkätestejä Skrollissa, mutta ensimmäisenä oikeana massamarkkinoiden virtuaalisilmikkona Galaxy S ja Gear VR ovat osa isoa kuvaa. Google Cardboardin ohella – ja sitä vakavammin – Samsungin yhdistelmä kosiskelee keinotodellisuudelle miljoonakäyttäjiä. Testasimme Gear VR:n kaarevan Samsung Galaxy S7 edgen ja Samsung Galaxy S6 edge+:n kanssa. Se toimii myös suoranäyttöisten mallien kanssa, vähäisemmällä valovuodolla.

Tältä se näyttää. Panoraamavalokuva Gear VR (S7 edge) -linssin lävitse, kerralla näkyvä näkökenttä kirkkaana keskellä. Pikseliverkko ja Gearin linssin pystylaitojen pehmeys erottuu hyvin – lataa koko kuva: skrolli.fi/numerot/2016-2

Riisuttu Oculus

Gear VR -muovisilmikko kiinnitetään nauhoilla päähän, ja älypuhelin naksautetaan lasien sisään – yhteispaino jää alle 500 grammaan. Puhelimen koon perusteella tehdään vipuvalinta, ja silmille on tarkennusrulla. Kaikki istuu tukevasti, ja silmälasitkin mahtuvat. Puhelin tunnistaa silmikon ja siirtyy keinotodellisuuskäyttöliittymään.

Lumetodellisuuden lakmustesti on pään liike. Gear VR:ssä on oma liiketunnistin, ja se läpäisee testin kirkkaasti. Kuva seuraa koko ajan luontevasti päätä. Ilmassa leijuvia painikkeita voi valita katsomalla ja painamalla lasien nappia. Silmikon laidalla on perusinteraktioon passeli kosketuslevy ja volyyminsäätimet. Kuulokkeita ei ole, vain läpivientiaukko puhelimeen.

Kuvanlaatu on kohtuullinen – parempi kuin ensimmäisessä Oculus Rift -esiversiossa. Laatu riippuu käytetystä Galaxy-mallista: S6 edge+:ssa (näyttö 5,7″) pikselirakenne näkyy selvästi häiritsevämmin kuin S7 edgessä (5,5″), jonka kuva ei niin paljoa vaikuta ristikolta. S7:n perusmallissa (5,1″) on vieläkin tiiviimpi pikselirakenne. Toisaalta 96 asteen katselukulman laita näkyy pienemmillä S6/S7-malleilla kurkkiessa, siinä missä S6 edge+:n kuva on vähän isompi.

Suurempi ongelma ovat tarkennusvaikeudet, Gear VR:ssä kun ei ole Oculus Riftin Fresnel-linssejä tai pupillien etäisyydensäätöä. Silmikon asentoa tulee korjailtua, kun paras tarkennusetäisyys hukkuu. Näytön heijastuksia ja linssien pyörörakennettakin näkyy, pimeässäkin huoneessa. Vaikka pään liikkeen seuranta toimii, silmien liikkuminen tuo usein linssien sekä näytön rajat vastaan. Valovuoto ulkoa sen sijaan ei ole ongelma, immersio on hyvä.

Viimeistään Gear VR:n lumetodellisuus kokee särön, kun virtuaalitilassa kävelee tai kyyristyy. Katse seuraa pään liikettä, mutta näkymä ei muutoin liiku. Gear VR:ssä ei ole sijainnin tunnistimia. Liikkumiseen voi käyttää useimpia geneerisiä Bluetooth-ohjaimia – muun muassa Samsung GamePad, SteelSeries ja Moga (B-tila) toimivat, itse käytimme 8Bitdo NES30 Pro:ta.

Tarpeeksi hyvä

Gear VR:stä on silti vaikea olla pitämättä. Se on helppo ja tukeva. Hinta ja kynnys ovat kohtuullisia. Langattomana se toimii missä vain. 360 asteen valokuvat ja elokuvat herättävät vatsanpohjasta ottavia kokemuksia – uudenlainen ”viewmaster”-elämys. Netflixiä voi katsoa virtuaaliteatterissa, Suomessakin. Kokonaisuus ylittää rajan, jonka keho tarvitsee tullakseen huijatuksi. Korkealla huimaa.

Entä se kohuttu Minecraft VR? Seitsemän euron peliä pelataan Bluetoothohjaimella, joko teatterimoodissa (kuvassa) tai Minecraft-maailman sisällä kävellen. Kyllä toimii. Pimeään luolaan pelottaa astua sisään, ja rakentaminen on kuin legohiekkalaatikolla. Katseen leijuessa ja kierrellessä virtuaalimaailman vuorien keskellä tunnelma on palikkavisuaaleista huolimatta jännästi realistinen.

Vain peliohjaimen suoraviivaiset liikeradat rikkovat luonnonmukaisuutta. Apua on tulossa: Oculuksen John Carmack tiimeineen sekä ruotsalainen Univrses-firma työstävät sijainnintunnistusta Gear VR:lle. Kun tähän vielä saadaan 4K-kännykkä näytöksi, maailma on valmis.

Samsung Gear VR.