Tummanharmaa malli ihmisen päästä, jona silmillä VR-lasit.

Virtu­aa­li­ho­lo­gram­mi­pi­lo­tointi toi koke­musta ja kehitysehdotuksia

Pilo­teissa tavoit­teena on kokeilla jotain uutta, ja myös epäon­nis­tu­mi­nen tekno­lo­gian parissa voi tuottaa hyödyl­li­siä tulok­sia – esimer­kiksi koke­musta siitä, mikä ei toimi.  Tässä artik­ke­lissa kuva­taan, miksi Base Camp -hank­keessa testattu kevyt ja edul­li­nen tekniikka virtu­aa­li­ho­lo­gram­meille ei vielä tuota riit­tä­vän hyvää loppu­tu­losta sovel­let­ta­vaksi etäläs­nä­olo­rat­kai­suissa. Lisäksi pohdi­taan, mikä voisi muuttaa tilan­netta jatkossa. 

Kunin­gas­rat­kai­suja etsi­mässä – lait­teisto määrää virtu­aa­li­ho­lo­gram­mien laadun  

Holo­gram­mien luomi­sessa kame­ra­tek­no­lo­gia pitkälti määrit­tää, onko järke­vää tallen­taa hahmoja kaukaa vai läheltä. Erilai­set kamerat sovel­tu­vat eri tilan­tei­siin. Kohteen koko, etäi­syys ja jois­sain tilan­teissa myös valais­tus vaikut­ta­vat loppu­tu­lok­sen laatuun merkit­tä­västi.  Jos tavoit­teena on tallen­taa ihmis­hahmo, skan­nauk­sen on tuotet­tava varsin uskot­tava loppu­tu­los kohteena olevasta ihmisestä. 

Micro­sof­tin esit­te­le­män realis­ti­sen loppu­tu­lok­sen perus­teella tämä on mahdol­lista saavut­taa hyödyn­tä­mällä väria­vain­ta­mis­tek­niik­kaa 106:lla kame­ralla, joita ohjaa 18 eril­listä PC-konetta, ja käsit­te­le­mällä data eri vaihei­den avulla. Vaihei­siin kuuluu muun muassa tallen­teen esikä­sit­tely, piste­pil­ven luonti tallen­ne­tuista kuvista, 3D-mallin luonti piste­pil­vestä, 3D-mallin animaa­tion luonti ja pakkaus strii­mausta varten. Loppu­tu­lok­sen laatu on varsin vaikut­tava, ja malli on koos­tettu yhte­näi­seksi useam­masta piste­pil­vestä. Toden­nä­köi­sesti lait­teis­to­han­kinta pelkäs­tään vaatii useita kymme­niä­tu­han­sia euroja, ja asennus vaatii merkit­tä­vän työpanoksen. 

Karva­lak­ki­mal­leja käytössä – Base Camp -hank­keen holo­gram­mit vielä rajallisia

Base Camp -hank­keen virtu­aa­li­ho­lo­gram­mi­pi­lo­tissa käytössä oli maksi­mis­saan kahdek­san kameraa. Tallen­nusta rajoitti käytet­tä­vissä olevan PC-koneen teho, jolloin lopulta se oli mahdol­lista tehdä ainoas­taan neljällä kame­ralla. Lait­teis­ton hinta oli muutama tuhat euroa.  Käytet­tä­vissä ollei­den kame­roi­den tuot­tama data sisälsi paljon kohinaa, joten 2D-syvyys­ku­va­tie­toon sovel­let­tiin kohi­nan­pois­toa, ja sen jälkeen syvyys­tie­dosta proji­soi­tiin projek­tio­pis­te­mal­lin avulla piste­pilvi.  Piste­pil­vessä olevat aukot yhdis­tet­tiin varjos­ti­noh­jel­massa yksin­ker­tai­sella yhte­näi­syys­suo­dat­ti­mella, joka sai niitä pois­tet­tua ainakin osittain. 

Rajoi­tus­ten vuoksi loppu­tu­los arvat­ta­vasti jäi Micro­sof­tin tuot­ta­maan ratkai­suun verrat­tuna heik­ko­laa­tui­sem­maksi, vaikka visua­li­soin­tiin sovel­let­tiin hahmop­sy­ko­lo­gian keinoja hyväk­syt­tä­vyy­den lisää­mi­seksi . Kuten kuvasta 1 on havait­ta­vissa, loppu­tu­los ei yllä visu­aa­li­suu­dessa vertai­lu­kel­poi­selle tasolle pakatun syvyys­tie­don epätark­kuu­den vuoksi, vaikka tallen­nusa­luetta on koetettu pienen­tää ja siten kasvat­taa syvyys­tie­don tark­kuutta.  Mallissa on myös aukko, sillä kohteen toisen käden takaa ei voi lukea syvyys­tie­toa, eikä ratkaisu yritä yhdis­tää useam­man piste­pil­ven dataa katta­vaksi 3D-malliksi. 

Vasemmalla kuva aidontuntuisesta ihmishologrammista virtuaalisessa ympäristössä. Oikealla rakeinen ja sinertävä hologrammi ihmisestä.
Kuva 1. Vasem­malla kuva­kaap­paus Micro­sof­tin holo­gram­mis­tu­diossa tehdyn tallen­teen esit­te­ly­vi­deolta, ja oikealla kuva­kaap­paus Basecamp-hank­keessa olevalla lait­teis­tolla tuote­tusta hologrammista. 

Loppu­tu­lok­sen paran­ta­mi­nen vaatisi lisä­ka­me­roita ja uuden­laista algo­rit­mia 

Jos tavoit­teena on visu­aa­li­sesti hyvä­laa­tui­nen etäläs­nä­olo­rat­kaisu lisätyn laajen­ne­tun todel­li­suu­den laseille, sitä ei saa aikaan tässä artik­ke­lissa kuva­tulla huokealla teknii­kalla. Jos taas tavoit­teena on holo­gram­mi­tal­len­tei­den seuraa­mi­nen esimer­kiksi puhe­li­men näytöltä, visu­aa­li­nen tark­kuus voi olla riit­tävä, mikäli hyväk­syy malleissa ajoit­tain esiin­ty­vät aukot. Tosin etäläs­nä­olo menet­tää jonkin verran merki­tys­tään kädessä pidet­tä­vän älylait­teen avulla tarkasteltuna. 

Tallen­nusym­pä­ristö sen sijaan on siir­ret­tä­vissä melkein minne tahansa kohta­lai­sella vaivalla. Kyseessä on pelkäs­tään yksi PC-kone sekä neljä jalus­tal­lista kameraa. Kame­roi­den etäi­syyk­sien kali­brointi ja testaus vievät toki oman aikansa, mutta kuiten­kin lait­teis­ton pysty­tys tallen­nus­paik­kaan vie tunteja, ei päiviä tai viikkoja. 

Tilan­netta voi jatkossa muuttaa esimer­kiksi 16-bitti­sen video­pak­kausal­go­rit­min sovel­ta­mi­nen, jonka avulla syvyys­tie­toa olisi mahdol­lista tallen­taa suurem­malla tark­kuu­della häviöt­tö­mästi. Kame­roi­den määrän lisää­mi­nen auttaisi useam­pien piste­pil­vien tallen­ta­mi­seen, jolloin virtu­aa­li­ho­lo­gram­meista saisi laaduk­kaam­pia esityk­siä useam­masta suun­nasta. Tällöin myös piste­pil­ven yhte­näis­tä­vän algo­rit­min toteut­ta­mi­nen olisi tarpeen, jotta pistei­den määrää saadaan vähen­net­tyä AR-lasien rende­röin­ti­re­surs­sei­hin sopiviksi. 


Kirjoit­taja 

Anssi Gröhn, tieto­jen­kä­sit­te­lyn lehtori, Karelia-ammattikorkeakoulu 

Base Camp – Opis­ke­li­jay­rit­tä­jyy­sa­lus­to­jen kehit­tä­mi­nen -hanke    


Artik­ke­li­kuva: Kuvaaja Liam Charmer palve­lusta Unsplash