3D-VIRTUAALIYMPÄRISTÖJEN
TOTEUTTAMINEN INTERNETISSÄ
LAHDEN AMMATTIKORKEAKOULU Mediatekniikan koulutusohjelma
Teknisen visualisoinnin suuntautumisvaihtoehto Opinnäytetyö
Kevät 2008 Sanna Imberg
Lahden ammattikorkeakoulu Mediatekniikan koulutusohjelma
IMBERG, SANNA: 3D-virtuaaliympäristöjen toteuttaminen Internetissä
Teknisen visualisoinnin opinnäytetyö, 60 sivua Kevät 2008
TIIVISTELMÄ
Tämä opinnäytetyö käsittelee internetissä toimivia virtuaalitodellisuuspal- veluja sekä niihin luotavien 3D-mallien tekemiseen liittyviä prosesseja ja esitystekniikoita. Virtuaalitodellisuus käsitteenä luo ihmisille erilaisia mieli- kuvia. Yleisesti virtuaalitodellisuus käsitetään ensisijaisesti todellisuuden mallinnukseksi ja simuloinniksi tietokoneella. Tämän opinnäytetyön näkö- kulmasta virtuaalitodellisuuspalvelulla tarkoitetaan todellisten tai kuviteltu- jen paikkojen perusteella 3D-grafiikalla toteutettuja kokonaisuuksia.
Yksi suuri este virtuaalitodellisuuden yleistymiselle kodeissa on ollut saa- tavien ohjelmistojen puute. Myös tekniset ongelmat, kuten verkkoyhteyksi- en hitaus sekä laitteiden tehottomuus, ovat omalta osaltaan vähentäneet virtuaalipalvelujen käyttöä kodeissa. Viime vuosien aikana tekniikan kehi- tys ja kustannusten aleneminen ovat mahdollistaneet virtuaalisuuden hyö- dyntämisen liiketoiminnassa ja yritysten markkinoinnissa. Käsittelen työs- säni myös sitä, kuinka yritykset ja yhteisöt voivat hyödyntää kasvavia vir- tuaalisuuden markkinoita internetissä ja kuinka käyttäjät niistä hyötyvät.
Virtuaalimaailmojen kehittyessä on ajateltu, että elämä voisi hiljalleen siir- tyä verkkoon. Kun ihmiset liikkuvat kasvavissa määrin verkossa, liiketoi- minta luonnollisesti seuraa sinne minne kuluttaja menee. Virtuaalimaail- mat, kuten Second Life, ovat saaneet kuluttajat ja yritykset kohtaamaan uudella tavalla. Internetin virtuaalimaailmat toimivat yritysten uudenlaisina markkinointi-, mainonta- ja tuotetestauslaboratorioina.
Teoriaosuuden tarkoituksena oli tehdä kuvitteellinen virtuaaliympäristö, jota käytetään ympäristön ja rakennuksien esittelyssä.
Teoriaosuus tehtiin kahdella ohjelmalla, joista lopputuloksena syntyi moni- puolinen esittelyratkaisu perinteisen esittelymateriaalin rinnalle. Virtuaali- suus osana tuotteen esittelymateriaalia tulee tulevaisuudessa kasvamaan suuresti eri tekniikan aloilla.
Avainsanat: virtuaalitodellisuus, virtuaaliympäristö, 3D-mallinnus, liiketoi- minta, markkinointi
Lahti University of Applied Sciences Faculty of Technology
IMBERG, SANNA: Creating 3D virtual environments in Internet
Bachelor’s thesis in Visualization Engineering, 60 pages Spring 2008
ABTRACT
This thesis deals with virtual reality services in Internet and also 3D model- ling and the processes which are related with that. The main purpose is to describe the process of creating 3D models which are used in virtual real- ity applications.
Virtual reality as a concept has always been difficult to understand. There- fore it is important to know what virtual reality means in this thesis. It was not necessary to study the history of virtual reality because it was not cen- tral for this work.
Technical problems and slow programs have so far prevented virtual real- ity from becoming general in homes.
In the last few years virtual reality has been a growing technology. Virtual reality gives companies new possibilities to make use of it in business and marketing. The thesis also deals with benefits that users are getting from virtual environments in Internet.
Virtual reality technology is still rapidly developing and it will be a fascinat- ing area of technology in the future. At this time, fully immersive virtual re- ality applications are too expensive to be used in all areas.
The purpose of the empirical part was to make a fictional virtual environ- ment and use that solution for displaying a product. The empirical part was done using two different programs and the result was a comprehensive solution for displaying a virtual environment.
The use of virtual reality was seen as a useful solution for displaying a product. It presents a possibility for a considerably more diversified prod- uct display than more traditional implementation.
Keywords: virtual reality, virtual environment, 3D modelling, marketing
SISÄLLYS
1 JOHDANTO...1
2 VIRTUAALISUUS KÄSITTEENÄ...2
2.1 Virtuaalitodellisuus ...2
2.2 Virtuaalimaailmat ja – ympäristöt ...3
2.3 Virtuaalitodellisuuden tulevaisuus ...4
3 KÄYTTÖLIITTYMÄT...6
3.1 Käyttöliittymien kehitys ...6
3.2 Tulevaisuuden käyttöliittymä ...7
4 VIRTUAALIYMPÄRISTÖJEN LUOMINEN ...8
4.1 Virtuaalimaailman rakentaminen ...8
4.2 3D-mallinnus ...9
4.2.1 3D-mallien käyttö virtuaalimaailmoissa ...9
4.2.2 3D-mallien peruselementit ja rakenne...10
4.2.3 Koordinaatisto ...12
4.3 Ohjelmat...13
4.3.1 3ds Max ...13
4.3.2 Quest3D...14
4.3.3 COLLADA-tuki Quest3D 4.0:ssa ...15
4.3.4 Erikoisohjelmat...16
5 VIRTUAALIYMPÄRISTÖJEN ESITYSTEKNIIKAT...19
5.1 VRML ...19
5.1.1 VRML – kielen kehitys...19
5.1.2 Toimintaperiaate ...20
5.2 Java 3D API ...21
5.2.1 Java 3D:n kehitys...21
5.2.2 Toimintaperiaate ...21
5.3 OpenGL...22
5.3.1 OpenGL kehitys ...22
5.3.2 Toimintaperiaate ...23
6 VIRTUAALIPALVELUT ...23
6.1 Virtuaalipalvelujen tavoitteet ja hyödyt ...23
6.2 Virtuaalisuus osana liiketoimintaa ja markkinointia ...24
6.2.1 Markkinointi ja mainonta ...24
6.2.2 Virtuaaliprototyypit...26
6.2.3 Liiketoiminta ja virtuaaliraha ...27
6.3 Internetin virtuaalimaailmat ...28
6.3.1 Second Life ...30
6.3.2 Habbo Hotel ...31
6.3.3 Playstation 3 Home ...32
6.4 Suomalaiset virtuaalikaupungit...34
6.4.1 Virtuaali-Turku...34
6.4.2 Virtuaali-Helsinki ...35
6.4.3 Johtopäätökset...36
7 CASE: SEPÄNNIEMEN KOULUTUS-
JA VIRKISTÄYTYMISKESKUS ...37
7.1 Kuvaus ...37
7.2 Suunnittelu ja mallinnus ...38
7.3 Export ja Import...40
7.4 Lopputulos...43
8 YHTEENVETO ...45
LÄHTEET ...47
LIITTEET ...53
TERMIT JA LYHENNELUETTELO
CGR Tiedostoformaatti
GNU GUN´s Not Unix. Ohjelmoija Richard Stallmanin vuonna 1983 käynnistämä projekti, jonka tavoit- teena on kehittää täydellinen vapaa
käyttöjärjestelmä.
EXE Executable file, käynnistettävä ohjelmatiedosto
IMMERSIIVINEN Upottava, uppouttava
MESH Polygoneista rakentuva kappale
RAJAPINTA Käyttöliittymä, jolla eri ohjelmat voivat tehdä pyyn- töjä ja vaihtaa tietoja eli keskustella keskenään, (engl. Application programming interface, API)
POLYGON Monikulmio, pisteiden (verteksi) rajaama taso
VRML Virtual Reality Modeling Language - kuvauskieli
1 JOHDANTO
Virtuaalitodellisuus on väline toteuttaa asioita uudella tavalla. Virtu- aaliympäristöjen avulla ihmiset voivat oppia myös ymmärtämään ja arvostamaan omaa ympäristöään entistä paremmin.
Kolmiulotteisuus on virtuaalisuuden avainsana. Törmäämme siihen joka päivä yhä enemmän, ja kolmiulotteisuudesta onkin tullut meille arkipäivää. Ihmisten kiinnostus yhä realistisempiin kokemuksiin on osaltaan vauhdittanut virtuaalisuuden kasvua myös liiketoiminnas- sa. Virtuaalipalveluiden käyttäjämäärät kasvavat vauhdilla ja uusia palveluja tehdään yhä nuoremmille ja nuoremmille. internetpohjais- ten virtuaalimaailmojen vetovoiman kasvaessa myös kaupankäyn- nin tekijät ovat heränneet uusiin mahdollisuuksiin. Suosituimpien palveluiden käyttäjistä onkin tullut otollinen kohderyhmä mainostajil- le.
Vaikka internetin verkostot täydentävät arjen viestintää, eivät ne silti korvaa sitä kokonaan. Virtuaaliympäristöjen ja -maailmojen toimi- vuus saattaakin johtua siitä, että ne luovat illuusion yhteydenpidos- ta. Tämän takia on tärkeä ymmärtää, mitä virtuaalitodellisuudella ja virtuaaliympäristöllä tarkoitetaan tässä työssä. Opinnäytetyössäni virtuaalitodellisuutta käsitellään teknologiana, joka sallii käyttäjän ol- la vuorovaikutuksessa tietokonesimuloidussa ympäristössä, olipa se sitten oikea tai kuviteltu. En nähnyt tarpeelliseksi tutustua virtu- aalitodellisuuden historiaan tai kehitykseen tässä työssä, koska se ei työni kannalta ollut keskeinen asia.
Tämän opinnäytetyön keskeisenä tavoitteena on selvittää mitä vir- tuaalisuudella ja virtuaalitodellisuudella tarkoitetaan, kuinka virtuaa- litodellisuutta voidaan hyödyntää liiketoiminnassa ja mitä etuja sillä saavutetaan.
Case-osuudessa käytän saamiani tietoja suunnittelemalla ja mallin- tamalla virtuaaliympäristön esittelymateriaaliksi.
2 VIRTUAALISUUS KÄSITTEENÄ
2.1 Virtuaalitodellisuus
Koska virtuaalitodellisuus (VR) on vielä suhteellisen uusi teknologi- an keino, on sen määrittäminen vielä muutostilassa. Virtuaalitodelli- suuden tutkijoilla sekä käyttäjillä on luonnollisesti asiasta oma nä- kökulmansa, kun taas vähemmän asiaan perehtyneillä saattaa olla täysin erilainen tulkinta asiasta.
Virtuaalitodellisuutta käsiteltäessä asiaan liitetään usein myös eri- laisia näkemiseen, kuulemiseen ja tuntemiseen liittyviä lisälaitteita, kuten datahanskoja ja – kypäriä. Tällaiset aisteihin vaikuttavat teki- jät lisäävät virtuaaliympäristöjen todentuntua käyttäjässä, mutta ne ovat vielä kotikäyttäjille suhteellisen harvinaisia VR:n välineitä.
Teknisesti tarkasteltuna virtuaalitodellisuuden muodostavat aistiha- vaintoihin pohjautuvat kokemukset, jotka saadaan aikaan tietoko- nesimuloidussa keinotekoisessa ympäristössä. Useimmat viime ai- kojen virtuaaliympäristöt ovat ensisijaisesti visuaalisia kokemuksia, katsoipa sitä sitten tietokoneen näytöltä tai erikoisnäyttölaitteilla.
Usein kun puhutaan virtuaalisuudesta, ei kuitenkaan tarkoiteta tek- nologisesti näin vaativaa ratkaisua. Virtuaalisuus liitetään arkikes- kustelussa pikemminkin ns. työpöytävirtuaalisuuteen, joka tarkoittaa kolmiulotteisesti mallinnettua virtuaaliympäristöä tavallisen tietoko- neen näytöllä. (Anttiroikko, 1998; Anttiroikko, Virtuaalikaupunki.)
Virtuaalitodellisuuden keskeisiä sovellusalueita ovat koulutus, tie- don esittäminen, arkkitehtuuri ja muotoilu, sekä media ja viihde.
Kaikkien näiden lisäksi virtuaalitodellisuutta voidaan hyödyntää lä- hes mikä tahansa teknologian apuna.
2.2 Virtuaalimaailmat ja – ympäristöt
Virtuaalimaailma ja virtuaaliympäristö ovat termejä, joita usein käy- tetään ja jotka usein sekoitetaan. Virtuaaliympäristö (VE) on usein käytetty synonyymi virtuaalitodellisuudelle (VR) ja virtuaalimaailmal- le (VW). Virtuaaliympäristöllä voidaan kuitenkin tarkoittaa kahta asi- aa: internet-pohjaista virtuaalimaailmaa, kuten Second Life, sekä ympäristöä, jota esitellään tietyllä virtuaalitodellisuuden laiteko- koonpanolla kuten datakypärällä. Virtuaaliympäristöllä ja virtuaali- maailmalla tarkoitetaan kuitenkin tässä opinnäytetyössä samaa asiaa.
Virtuaalimaailma on tietokoneella luotu virtuaalitodellisuuteen pe- rustuva ympäristö, johon käyttäjä voi liittyä jäseneksi. Jokaisella vir- tuaaliympäristön jäsenellä on oma avatarinsa, jolla hän on vuoro- vaikutuksessa muiden käyttäjien tai simuloitujen hahmojen kanssa.
Ympäristö visualisoidaan kaksi- tai kolmiulotteisella grafiikalla, jossa kullakin käyttäjällä on simuloitu hahmo. Virtuaalimaailmaan voi so- velluksesta riippuen osallistua useita käyttäjiä samaan aikaa.
Internetpohjaisissa virtuaalimaailmoissa voi olla yhtaikaa jopa kymmeniätuhansia käyttäjiä. Myös monet online-tietokonepelit pe- rustuvat virtuaalimaailman ideaan. Koska virtuaalimaailmoista pyri- tään samaan mahdollisimman todenmukaisia, pyrkivät ohjelmistot simuloimaan tavanomaisia fysiikan peruslakeja sekä ihmisten ja eläinten liikkeitä mahdollisimman realistisesti.
Virtuaalimaailmojen käyttäjät ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa, ja näin vaikuttavat toisten kokemuksiin virtuaalitodellisuu- desta. Tästä poiketen, myös yhden käyttäjän tietokonepelit ovat vir- tuaalimaailmoja, joissa käyttäjä on vuorovaikutuksessa ainoastaan ohjelmiston simuloitujen käyttäjien kanssa.
(Wikipedia Virtuaalitodellisuus 2008.)
Kuva 1. Playstation 3 Home (PS3™) virtuaalimaailma.
2.3 Virtuaalitodellisuuden tulevaisuus
Ihmisten, jotka hyödyntävät virtuaalitodellisuutta työskentelyväli- neenä, on väistämätöntä ymmärtää kuinka tärkeä virtuaalitodelli- suus on tulevaisuuden teknologiana. Mielenkiinto VR:ää kohtaan on noussut ja laskenut viimeisien vuosikymmenien aikana. Joidenkin mielestä virtuaalitodellisuuden kehitys on laskenut, eikä sillä tule- vaisuudessa tule olemaan pitkäaikaista taloudellista hyötyä. On kui- tenkin olemassa monia osoituksia siitä, että virtuaalitodellisuuden päivittäinen käyttö on yleistymässä, joka takaa edistystä sekä lait- teistojen että ohjelmistojen kehitykseen tulevaisuudessa.
(Sherman & Craig 2003.)
Vaikka varsinainen virtuaalitodellisuus ei kuulu - ainakaan vielä ny- kyisin - tavallisten ihmisten jokapäiväiseen kokemusmaailmaan, sen vaikutukset tulevat pitkällä aikavälillä mullistamaan maailmanku- vamme. Yksi ennakoitu virtuaalitodellisuuden tulevaisuudennäky- mä, onkin sen päivittäinen käyttö kotitalouksissa. Teknologian kus- tannusten aleneminen viime vuosina on jo osaltaan tehnyt tämän mahdolliseksi. Yksi suuri este virtuaalitodellisuuden yleistymiselle kodeissa, on ollut saatavien ohjelmistojen puute, joka vähentää
ihmisten kiinnostusta. Myös tekniset ongelmat, kuten hitaus sekä laitteiden tehottomuus vähentävät VR:n käyttöä kodeissa.
Virtuaalisuuden yleistyminen ei ole riippuvainen ainoastaan yhden teknologian kehityksestä, vaan sen yleistymiseen vaikuttavat monet eri tekniikan ratkaisut. Esimerkiksi laitteiden siirrettävyys tekee nii- den käytöstä arkipäiväistä sekä ajasta ja paikasta riippumatonta.
(Sherman ym. 2003; Rendén 2004.)
Ideaalisessa virtuaalimaailmassa käyttäjä ei pysty erottamaan kei- notodellisuutta oikeasta. Vaikka virtuaaliympäristöistä pyritään saamaan mahdollisimman realistisen näköisiä, ei tämä tavoite vält- tämättä koskaan toteudu. Hyvänä esimerkkinä tästä, ovat interne- tissä toteutetut virtuaalikaupungit, jotka eivät ole vielä kovin toden- tuntuisia, vaikka ovatkin kasvattaneet suosiotaan suuresti viime vuosien aikana. (Randén 2004.)
Vaikka teknologian tulevaisuutta on vaikea ennustaa, pystymme sil- ti tekemään hyviä arvauksia siitä, mitä todennäköisesti kehityksessä tulee tapahtumaan. Nykyisten sovellusten perusteella vaikuttaa sil- tä, että virtuaalitodellisuuden käyttö tulee lisääntymään tutkimuk- sessa ja tuotekehityksessä, opetuksessa ja koulutuksessa, sekä tietenkin viihdeteollisuudessa. Järjestelmien kehittämisessä panos- tetaan entistä pienempiin ja kevyempiin mukana kuljetettaviin lait- teisiin. Tietotekniikan kehitys tulee mahdollistamaan järjestelmät ja sovellukset, joilla voidaan saada aikaan entistä vakuuttavampia ja todellisempia kokemuksia virtuaaliympäristöissä. (Randén 2004.)
3 KÄYTTÖLIITTYMÄT
3.1 Käyttöliittymien kehitys
Tähän asti tietokoneiden käyttöliittymät ovat olleet valtaosin kaksi- ulotteisia. Kaksiulotteisia käyttöliittymiä edelsivät tekstipohjaiset käyttöliittymät, joista siirryttiin ikkunoituihin ns. graafisiin käyttöjär- jestelmiin, jollaisia tämänkin päivän tietokoneet suurimmaksi osaksi käyttävät. (Suvanto 2002.)
Graafinen käyttöliittymä on kehitetty jo kauan sitten, mutta vasta kymmenen vuotta sitten saavutettiin tekninen taso, jolla kaksiulot- teisen graafisen käyttöliittymän nopeus oli hyväksyttävällä tasolla.
Tämän jälkeen graafisten käyttöliittymien kehitys on jatkunut suurel- la nopeudella. Graafisen käyttöliittymän myötä tietokoneen käyttö yleistyi, ja tietokoneesta tuli arkinen työkalu. (Suvanto 2002.)
Kolmiulotteisen käyttöliittymän tulo jokapäiväiseksi liittymäksi tieto- koneisiin on antanut odottaa itseään. Tällä hetkellä ollaan kolmiulot- teisissa käyttöliittymissä samalla tasolla kuin kaksiulotteisissa noin 15 vuotta sitten. Vaihtoehtoisia malleja kolmiulotteisuuden hyödyn- tämiseksi tietokoneen käyttöliittymässä on tutkittu, mutta vielä mi- kään niistä ei ole noussut esiin lopulliseksi vaihtoehdoksi. Suurin ongelma on nykyiset syöttö- ja tulostuslaitteet, jotka on suunniteltu kaksiulotteisille käyttöliittymille. Esimerkiksi hiirellä syötetään tietoa kaksiulotteisin koordinaatein. Tietokoneen näyttöruudun tasopinta sisältää lähes aina vain leveyden ja korkeuden. Aito kolmiulottei- suus vaatii kolmiulotteiset syöttö- ja tulostuslaitteet.
Tulevaisuuden visiot ovat kuitenkin vielä asioita, joita tutkitaan. Ne voivat muuttua vielä paljonkin, ennen kuin lopullinen muoto käytet- tävyyden ja hyödyllisyyden osalta on valmis. (Suvanto 2002.)
Kuva 2. Tekstipohjainen ja graafinen käyttöliittymä. Windows Vista -
käyttöjärjestelmä sisältää Flip 3D-ominaisuuden, jossa työpöydän kuvakkeet näyt- tävät kolmiulotteisilta (kuvassa oikealla).
3.2 Tulevaisuuden käyttöliittymä
Kolmiulotteisessa maailmassa tapahtuvaan vuorovaikutukseen ei ole vielä onnistuttu kehittämään yhtä hyviä menetelmiä kuin kaksi- ulotteisiin työpöytäympäristöihin. Usein ratkaisuina esitetään käyttö- liittymäkomponentteja, joiden hallitseminen vaatii tarkkaa motorista kontrollointia. Tämä ei ole mahdollista kaikissa tilanteissa eikä kai- kille henkilöille. (Turunen 1998.)
Luonnolliset käyttöliittymät (natural interface) tulevat edistämään virtuaalitodellisuuden käyttöönottoa. Käyttäjä voi ohjata käyttöliitty- mää joko puheellaan tai liikkeillään. Puhe on merkittävä kommuni- kointiväline vaihtoehtoisena syötteidenantomenetelmänä, sillä se soveltuu tehtäviin, joissa kädet eivät ole käytettävissä. Puheeseen perustuvassa käyttöliittymässä puheentunnistus tulisi pohjautu- maan luonnollisen kielen tunnistukseen.
Liikkeeseen perustuvassa käyttöliittymässä laajoilla alueilla toimivat anturit, mahdollistaisivat käyttöliittymän ohjaamisen myös normaalil- la toiminnalla, kuten kävelyllä. (Rendén 2004; Turunen 1998.)
Puheohjauksen lisäksi tulevaisuuden kehitys voi mahdollistaa to- dentuntuisten animoitujen hahmojen, eli virtuaali-ihmisten, käytön käyttöliittymissä. Keskusteleva käyttöliittymä (conversational inter- face) tai virtuaali-ihmiskäyttöliittymä (virtual human interface)
muistuttaisi oikean ihmisen käytöstä, ääntä, liikkeitä ja kasvojen il- meitä myöten. (Rendén 2004.)
Virtuaali-ihmiskäyttöliittymän edistyneemmässä sovelluksessa olisi älykäs, holografinen virtuaali-ihminen, joka pystyisi toimimaan luon- nollisesti ihmisten kanssa ja osaisi reagoida käyttäjän liikkeisiin.
Tämäntapaista käyttöliittymää on jo yritetty tehdä kolmiulotteiseen holografiaan perustuvalla näyttöjärjestelmällä. Käyttäjän ei tarvitse käyttää erikoislaseja, joten se olisi useiden ihmisten nähtävissä sa- manaikaisesti. Tutkijat ovat myös aloittaneet aivojen toimintaa skannaavien sovellusten, eli niin sanottujen ajatuskäyttöliittymien (thought interfaces) kehittelyä. Niitä pidetään tulevaisuuden lupaa- vina tutkimuskohteina, mutta tällaisen sovelluksen tuloa jokapäiväi- seen käyttöön saamme luultavimmin odottaa useamman vuosi- kymmenen. (Rendén 2004.)
4 VIRTUAALIYMPÄRISTÖJEN LUOMINEN
4.1 Virtuaalimaailman rakentaminen
Tämän opinnäytetyön näkökulmasta virtuaaliympäristöksi kutsutaan todellisten tai kuviteltujen paikkojen perusteella 3D-grafiikalla toteu- tettuja kokonaisuuksia, joita tarkastellaan tavallista mikrotietokonet- ta apuna käyttäen. Kyse voi olla mistä tahansa digitaaliseen muo- toon tehdystä ympäristöstä, esimerkiksi tietokonepelistä tai virtuaa- likaupungista. Yhteistä näille kaikille on kuitenkin se, että paikan luonne ja ulkoasu pyritään tuomaan esiin mahdollisimman aitona, jolloin käyttäjän on helpompi samaistua ympäristöön. Kuvitteellisten paikkojen osalta virtuaalimaailmat ovat ainoa mahdollisuus tutustut- taa käyttäjä kyseiseen paikkaan, koska todellisuuden vastinetta ei ole.
Virtuaalimaailman rakentamista kutsutaan mallintamiseksi. Mallin- nukseen voidaan käyttää useita ohjelmistoja sekä laitteistoja.
On tavallista, että virtuaaliympäristöä luodessa jokainen työvaihe tehdään siihen suunnitellulla ohjelmistolla, jolloin mallintajan tulee olla erikoistunut useaan eri ohjelmaa. 3D-mallinnusohjelmia on useita, ja jokaisella ohjelmalla on omat erityspiirteensä.
4.2 3D-mallinnus
4.2.1 3D-mallien käyttö virtuaalimaailmoissa
3D-animaatioita ja malleja näkee yhä enemmän eri aloilla, ja tämän vuoksi kolmiulotteinen esitystapa on saanut tukevan otteen tämän päivän mediassa. Erityisesti verkkomediassa ja mainonnassa kol- miulotteinen esittäminen on lisääntynyt merkittävästi. 3D-mallinnus yhdessä virtuaaliympäristöjen kanssa antaa käyttäjän toteuttaa suunnitelmiaan lähes rajattomasti. (Kämppi 2007.)
3D-mallien luominen on monimutkainen prosessi, joka vaatii tekijäl- tään paljon taitoa. Ammattilaiset hallitsevat useita erilaisia 3D- mallinnuksen osa-alueita varsinaisen mallinnuksen lisäksi, kuten animoinnin ja realistisen valaistuksen luomisen. Pelkkä mallinnus- ohjelmien tuntemus ei riitä, vaan tekijällä pitää olla myös visuaalista hahmotuskykyä, jotta malleista saataisiin mahdollisimman realisti- sen näköisiä 3D-ympäristöjä. (Kämppi 2007.)
Virtuaalimaailmoihin pyritään mallintamaan mahdollisimman realis- tisia 3D-malleja, mutta tietokonetehot asettavat kuitenkin rajoitteen- sa. Monimutkaisista malleista saadaan pienempiä, kun osataan op- timoida mallin tarkkuus käyttötarkoituksen mukaan. Tällä on suuri merkitys virtuaalitodellisuussovellusten realismia ajatellen, sillä vii- veet siirtymissä ovat helposti havaittavissa. (Kämppi 2007.)
4.2.2 3D-mallien peruselementit ja rakenne
3D-grafiikka on yleensä vektorigrafiikkaa, jossa tyypillinen perus- elementti on kolmio tai muu monikulmio. Kaikki monikulmiot voi- daan jakaa kolmioihin, joten periaatteessa kolmion nopea piirtämi- nen eri piirtotekniikoilla riittää. Monikulmioita yhdistelemällä on mahdollista rakentaa monimutkaisempia kolmiulotteisia kappaleita.
3D-mallinnusohjelmissa ja ohjelmointiympäristöissä tavallisimpia monikulmioista rakennettuja peruselementtejä ovat mm. pallot, sy- linterit, kartio ja laatikko. Ohjelmasta riippuen peruselementtejä saattaa olla useampiakin, kuten sylinterit ja kapselit. Peruselementit ovat kappaleita joita mallintaja voi käyttää sellaisenaan tai apumuo- tona jotain muuta kappaletta muotoillessa.
(Kovaniemi 2002; Wikipedia 3D-grafiikka 2008.)
Kuva 3. 3D-mallinnuksen peruselementit.
3D-malli voi olla mitä tai mikä tahansa, eikä sen rakenteellisilla omi- naisuuksilla ole mitään rajoituksia. Mallintamisessa ei myöskään ole olemassa oikeaa tai väärää tapaa, ja jokainen mallintaa omalla par- haaksi kokemallaan tavalla.
Mallintaminen perustuu kolmioiden ja neliöiden piirtämiseen. Kun tähän malliin lisätään valoja, jotka muodostavat varjoja sekä pinta- materiaaleja, eli tekstuureja, saadaan kappaleet näyttämään foto- realistisilta.
Piste (point) on käyttäjän määrittämä paikka avaruudessa. Se ilmoi- tetaan kolmen numeron (X, Y ja Z) avulla. Ohjelma piirtää viivan (li- ne) pisteiden välille, jolloin kappale muodostuu. Pisteet itsessään ovat näkymättömiä, mutta niiden avulla muodostetaan polygonien eli monikulmioiden kaltaisia näkyviä joukkoja. Polygonit ovat kolmi- ulotteisen mallinnuksen perusyksiköitä. Esimerkiksi kuutio muodos- tuu kahdeksasta pisteestä, kymmenestä viivasta ja kuudesta poly- gonista.
Polygonien lisäksi 3D-mallit voivat muodostuvat mesh-verkosta.
Mesh-verkko puolestaan koostuu pinnoista (face) ja sen kärkipis- teistä (vertex) ja sivuista (edge). Pinta koostuu kolmesta kulmasta, jonka sivujen kärjissä ovat kärkipisteet. Mesh-verkot muodostuvat pinnoista, jotka jakavat naapuripintansa kanssa vähintään yhden kärkipisteen. Kappaleen muotoon vaikuttaa mesh-verkon tiheys. Mi- tä tiheämpi verkko, sitä tarkemmin sitä voidaan muotoilla.
Kuva 4. Mesh-verkko rakentuu kärkipisteistä, sivuista ja pinnoista.
3D-mallinnusohjelmistot käsittelevät myös pintoja, jotka eivät koostu monikulmioista, vaan pinta määräytyy käyrien (spline) perusteella.
Pintojen esittämisessä voidaan yleensä käyttää myös bittikarttagra- fiikkaa. 3D-grafiikka voi koostua myös janoista, käyrämäisistä primi- tiiveistä tai kolmiulotteisten perusprimitiivien yhdistelmistä.
Mallintajan täytyy myös ottaa huomioon mallin käyttötarkoitus, ja millä tarkkuudella mallia halutaan tarkastella. Mitä enemmän pintoja malliin sisältyy, sitä raskaammaksi se tulee.
(Lehtonen & Nuutinen 2000; Hintikka, & Metsämäki 1998; Niemi.)
Kuva 5. Mesh-verkon tiheys vaikuttaa olennaisesti kappaleen tarkkuuteen.
4.2.3 Koordinaatisto
Koordinaatistolla on olennainen rooli kolmiulotteisessa mallintami- sessa. Sen avulla määritetään yksittäisen objektin sijainti avaruu- dessa ja vertaillaan objektien etäisyyksiä ja suhteita toisiinsa.
Useimmiten 3D-ohjelmissa käytetty koordinaatisto on niin sanottu oikean käden koordinaatisto, jossa x-akseli saa positiiviset arvonsa origon eli keskipisteen oikealla puolella, y-akseli origon yläpuolella ja z-akseli origon etupuolella. Vasemman käden koordinaatistossa z-akseli saa positiiviset arvonsa origon takana. Käytännössä akse- lien suunnilla ei mallinnustyön kanalta ole suurta merkitystä, se voi ainoastaan helpottaa työn tekemistä. (Kovaniemi 2002.)
4.3 Ohjelmat
4.3.1 3ds Max
3ds Max on maailmassa laajimmalle levinnyt ja erittäin suosittu ammattitason mallinnusohjelmisto. Maxia käytetään laajasti erilaisil- la suunnittelu- ja tuotantoaloilla, yksi vahvimpia on peliteollisuus.
Max on tasapainoinen kokonaisuus, eikä se sisällä ainoastaan yh- teen tai kahteen erikoissovellukseen tehtyä työkalua, vaan kokonai- suutena siinä on hyvät työkalut viihdeteollisuuden käyttöön, kuten pelikehittäjille ja animaattoreille, sekä myös perinteisemmälle teolli- suudelle korkeatasoiseksi visualisointityökaluksi. 3ds Maxia käyte- tään lisäksi elokuvissa, erikoisefekteissä sekä arkkitehtuurisissa esityksissä. Sen vahvuudet ovat mallinnusominaisuuksissa sekä plugin-arkkitehtuurissa. (Lehtovirta ym. 2000, 87.)
Max sisältää täydet mallinnustyökalut kolmiulotteisen geometrian luontiin, sekä 2D-muotoviivojen luontiin ja muokkaamiseen.
Valaistusominaisuuksien osalta Max sisältää vaihtoehtoja yksinker- taisemman perusvalaistuksen ja varjostuksen luomiseen, sekä pit- källe kehittyneet, realistiset radiositeetti- ja Global Illumination- valaistuslaskennat. Ne laskevat tarvittaessa todellisiin arvoihin pe- rustuvia valonlähteitä ja valonsäteiden heijastumista sekä varjojen muodostumista. Renderöintimoottoreita on vakiona valittavissa pe- rinteinen scanline-renderöintimoottori sekä standardiksi muodostu- nut Mental ray-renderöintimoottori.
Maxissa on hyvät animaatio-ominaisuudet. Max sisältää myös Cha- racter studio- hahmoanimaatiojärjestelmän ja Reactor- dynamiik- kamoottorin, jota käytetään fysiikkaan perustuvien animaatioiden automatisointiin ja toteuttamiseen. (Autodesk-kotisivu 2008.)
4.3.2 Quest3D
Quest3D on hollantilaisen Act3D-nimisen yrityksen suunnittelema virtuaalitodellisuusohjelmisto. Act3D aloitti toimintansa animaatioyri- tyksenä vuonna 1997, mutta se on sittemmin siirtynyt kohti reaaliai- kaisia 3D-sovelluksia. Ensimmäisen version Quest3D-ohjelmasta yritys julkaisi vuonna 2000. (Parkkinen 2006.)
Quest3D on pääasiassa tuote- ja muotoiluesittelyihin, arkkitehtuuri- esityksiin, sekä viihdekäyttöön tuotettavien kolmiulotteisten sovel- lusten tekemiseen tarkoitettu ohjelma. Ohjelmaan voidaan lisätä ob- jekteja mm. 3ds Max-, MAYA-, Auto CAD- sekä Photoshop – ohjel- mista. Ohjelmalla pystytään lisäämään tehtyyn ympäristöön toimin- toja, jotka korostavat käyttäjän kokemusta mallinnetusta ympäris- töstä tai johon käyttäjä pystyy itse vaikuttamaan toiminnallaan.
(Parkkinen 2006.)
Quest3D – projekteissa käytetään ohjelmassa olevia valmiita toi- mintoja, joita linkitetään toisiinsa. Myös yllämainituista ohjelmista tuotuja objekteja ja kappaleita voi käyttäjä lisätä haluamaansa pro- jektiin. (Parkkinen 2006.)
Perustoimintojen lisäksi ohjelmalla voidaan mm. luoda myös erilai- sia valaistuksia käyttäen apuna ohjelman omia valoja ja valaisujen heijastumisia. Ohjelmisto sisältää myös oman materiaali- ja animaa- tioeditorin. Kappaleiden ominaisuuksien lisäksi ohjelmalla voidaan lisätä esitykseen ääntä. (Parkkinen 2006.)
Valmiissa esityksessä käyttäjä voi liikkua luodussa tilassa hiiren, jo- ystickin, näppäimistön tai datahanskan avulla. Ohjelma sisältää valmiin toiminnon datahanskan syötteen vastaanottoon. Quest3D – ohjelmistosta löytyy useita keinoäly-ominaisuuksia, kuten esimer- kiksi polunseuranta. (Parkkinen 2006.)
Kuva 6. Quest3D:ssä käyttäjä lisää valmiita toimintoja projektiinsa, joista muo- dostuu valmis kokonaisuus.
4.3.3 COLLADA-tuki Quest3D 4.0:ssa
COLLADA-tuki on Quest3D 4.0:n uusi ominaisuus, jonka avulla käyttäjä pystyy importoimaan (tuomaan) reaaliaikaisia 3D-malleja.
COLLADA-tiedostojen importointi on yksinkertaista SceneImport – kanavan avulla. Kanava sallii käyttäjän importoida COLLDA-
tiedoston .crg-tiedostoksi. Tämän importterin avulla pystyt tuomaan Quest3D-ohjelmaan pintoja, valoja, 3D-kappaleita sekä kameroita.
(Quest3D-kotisivu).
COLLADA (COLLAborative Design Activity) on avoin tiedonvaihto- formaatti, jota voi soveltaa muun muassa 3D-sovellusten yhteydes- sä. COLLADA määrittää XML-järjestelmän vaihtamaan digitaaliset asetukset niin, että ne ovat yhteensopivia useiden eri graafisten oh- jelmistojen kanssa. Ilman COLLADAa asetukset voivat tallentua jo- honkin yhteensopimattomaan tiedostomuotoon.
COLLADA tiedostot ovat XML-tiedostoja (Extensible Markup Lan- guage), jonka tavallisesti tunnistaa .dae-tiedostopäätteestä.
(Wkipedia Collada 2008).
4.3.4 Erikoisohjelmat
Virtuaaliympäristöjen suunnitteluun on kehitetty useita kymmeniä, ellei jopa satoja ohjelmistoja. Näiden kaikkien ohjelmien esittely on mahdotonta, eikä sille luultavasti ole edes tarvetta. Seuraavaksi esittelen kaksi erilaista ohjelmaa, joita voi hyödyntää virtuaaliympä- ristöjen suunnittelussa.
Poser on 3D-renderöintiohjelmisto, joka on erikoistunut ihmis- sekä eläinhahmojen asentoihin, animointiin ja renderöintiin. Alun perin Poser oli apuohjelma suunnittelijoille, jotka eivät osanneet luoda realistista ihmis- tai eläinhahmoa. Nykyään se on tehokas työkalu taiteilijoille, kuvittajille sekä animaattoreille. Ohjelma sisältää perus- kirjaston, jossa on mukana 70 valmista teksturoitua hahmoa, joita voi tuoda työskentelyikkunaan hiirtä napsauttamalla ja muokata va- paasti kokonaisuutta tai sen osia. Hahmolle voi valita mm. halua- mansa asennon, hiusmallin, vaatteet ja kasvonilmeen. Todellisuu- dessa vaatevalikoima on melko suppea, aivan kuten valikoima kas- vonilmeitäkin. Niistä on tarjolla lähinnä perusilmeet.
Ohjelmasta on eniten hyötyä viimeisteltäessä käveleviä tai kiipeäviä ihmishahmoja. Poser on myös hyödyllinen, kun arkkitehtuurikuviin tai maisemiin lisätään ihmis- tai eläinhahmoja. (Leraillez 2001.)
Kuva 7. Poser on erikoistunut ihmis- ja eläinhahmojen luomiseen.
Blender on avoimeen lähdekoodiin perustuva täysin ilmainen 3D- mallinnusohjelma. Blender kehitettiin hollantilaisessa animaatiostu- diossa NeoGeo:ssa 1995, ja se esiteltiin ensimmäisen kerran vuon- na 1999. Ohjelman kehitys päätettiin ulkoistaa erilliselle yhtiölle NaN:lle (Not a Number), jonka tarkoitus oli kehittää ja levittää il- maista 3D-ohjelmaa. Blenderille ei alan kiinnostuksesta huolimatta löytänytkään sopivaa paikkaa markkinoilta, ja sen kehitys pysähtyi yrityksen ajauduttua konkurssiin vuonna 2001.
Blenderin käyttäjäkunta toivoi ohjelman kehityksen jatkuvan, jolloin maaliskuussa 2002 syntyi Blender-säätiö. Säätiön ideana oli jatkaa Blenderin kehitystä avoimen lähdekoodin ohjelmana, ja lokakuussa 2002 Blender julkaistiinkin GNU-lisenssin alisena. (Siira 2008.)
Ohjelmasta löytyy laaja valikoima työkaluja, toimintoja sekä animaa- tiomahdollisuuksia. Blender sisältää myös video-editoinnin ja peli- moottorin, jossa on kattava tuki fysiikkamallinnukselle. Pelimoottori mahdollistaa yksinkertaisten pelien suunnittelun, ja sillä voidaan luoda esimerkiksi arkkitehtuurin visualisointeja reaaliaikaisessa ym- päristössä.
Blenderissä on oma sisäänrakennettu 3D-renderöijä sekä mahdolli- suus tuoda ja viedä malleja muihin ohjelmiin. (Siira 2008.)
Blender on alun perin suunniteltu sisäiseen käyttöön tekijöille, jotka halusivat mahdollisimman tehokkaan käyttöliittymän. Tuloksena oli tehokas käyttöliittymä, joka perustui pitkälle näppäinkomentoihin ja joka oli tarkoitettu asian jo osaaville. Ohjelman toiminnot sijaitsevat hieman siellä täällä, ja ongelmana on myös se, että usein toimintoja ei ole dokumentoitu.
Tästä syystä Blenderillä on maine hankalakäyttöisenä ohjelmana, mutta osaavissa käsissä tälläkin ohjelmalla voi työstää lähes mitä vain. (Wikipedia Blender 2008.)
Kuva 8. Taitava käyttäjä pystyy luomaan Blenderillä fotorealistisia kokonaisuuk- sia.
5 VIRTUAALIYMPÄRISTÖJEN ESITYSTEKNIIKAT
5.1 VRML
5.1.1 VRML – kielen kehitys
Vaikka virtuaalitodellisuuden kehitys on alkanut jo 1960-luvulla, niin virtuaalitodellisuuden ja internetin kohtaaminen tapahtui vasta 1990-luvulla. Tällöin alettiin kehittää internetin kautta välitettävää kolmiulotteista mallia kuvaavaa kieltä – VRML -kieltä.
VRML -kuvauskielen ideana oli tehdä kolmiulotteinen käyttöliittymä internetiin. VRML – kielen kehittäjät Mark Pesce ja Tony Paris ra- kensivat ensin Mosaic – selaimessa toimivan 3D-käyttöliittymän, jo- ta kutsuttiin Labyrinthiksi. Sovelluksessa käyttäjän oli mahdollista siirtyä edestakaisin 3D – ympäristön ja HTML – dokumenttien välil- lä.
Pasce pääsi esittelemään ideaansa Labyrinthista Genevessä järjes- tettyyn konferenssiin, jonka osallistujat olivat samaa mieltä siitä, et- tä tarvittaisiin yhteinen kieli kuvaamaan kolmiulotteisia maailmoja.
Kielelle keksittiin uusi termi VRML eli Virtual Reality Modeling Lan- guage. Kielen toteuttamista varten oli useita eri vaihtoehtoja. Kes- kustelun jälkeen päätettiin käyttää runkona Silicon Graphicsin Open Inventor – tiedostomuotoa. Ratkaisuun päädyttiin, sillä tiedosto- muodossa oli tuki geometristen 3D-maailmojen, valaistusten, pin- tamateriaalien ja kolmiulotteisten käyttöliittymien luomiselle.
Koska Open Inventor mahdollisti ainoastaan staattisten ympäristö- jen luomisen, pystyi ympäristössä olemaan ainoastaan yksi käyttäjä kerralla, eikä käyttäjän ja ympäristön välille voitu rakentaa vuorovai- kutusta. (Kovaniemi 2002.)
5.1.2 Toimintaperiaate
VRML ei ole toiminnaltaan ohjelmointikieli, kuten C++, eikä merkin- täkieli, kuten HTML. VRML – kieli on mallinnuskieli, jonka avulla voidaan kuvata kolmiulotteisia kappaleita sekä luoda kolmiulotteisia maailmoja. Kielellä tehty malli on yksinkertainen tekstitiedosto, jota tulkitsemalla saadaan aikaan mallin graafinen ulkoasu.
VRML malleja voidaan toteuttaa kolmella eri tavalla: kirjoittamalla mallin koodi tekstieditorilla, 3D-animaatio- ja mallinnusohjelmalla tai VRML-mallintajalla. Tavat poikkeavat toisistaan, ja jokaisella on omat hyvät ja huonot puolensa. Tekstieditorilla kirjoittaminen on hi- dasta, ja kirjoittajan täytyy tuntea syntaksin kielioppi perusteellisesti välttääkseen mahdolliset virheet. 3D-mallinnusohjelmien ja VRML - mallintajien etuna on niiden nopeus, jolloin käyttäjä näkee ohjelman graafisesta käyttöliittymästä toteuttamansa mallin reaaliajassa, jol- loin virheisiin voi reagoida välittömästi. Haittana näissä ohjelmissa voi olla mallin taustalla olevan koodin epästandardisuus tai virheel- lisyys. (Kovaniemi 2002.)
VRML – sovelluksia katsellaan selainohjelmalla, joka lukee ja tulkit- see standardin VRML – koodin ja näyttää sitten tulkintansa koodis- ta. Suurin ongelma on, että kaikki selainohjelmat tulkitsevat vähän- kin epämääräistä koodia omalla tavallaan. Tämän takia ei voida olla täysin varmoja mallin toimivuudesta siten kuten halutaan, ja koodi on testattava useilla eri selaimilla, jolloin pystytään korjaamaan mahdolliset ongelmat. (Suvanto 2002.)
5.2 Java 3D API
5.2.1 Java 3D:n kehitys
Java 3D on Sun Microsystemsin luoma sovellus, joka kehitettiin 1990 kun huomattiin, että yrityksen asema markkinoilla oli heiken- tynyt huomattavasti kilpailijoihin nähden. Markkina-aseman paran- tamiseksi perustettiin huippuohjelmoijista koostuva osasto, joka al- koi kehittää uusia järjestelmiä kulutuselektroniikkaan, jonka laittei- den tulisi ymmärtää toisiaan. Koska ohjelmiston toteuttamiseen ei löydetty riittävän hyvää ohjelmointikieltä, alkoi työryhmä kehittää uutta kieltä, jonka nimeksi annettiin Oak. Kieli perustui C++:n syn- taksiin, mutta tarkoituksena oli tehdä Oak kevyemmäksi ja siirrettä- vämmäksi eri laiteympäristöjen välille. WWW:n (Word Wide Web) syntyminen 1993 antoi hyvän suunnan Oakin kehitykselle. Kieli ke- hitettiin siten, että se mahdollisti pienten ohjelmien siirron www- palvelimelta selaimelle ja ohjelmien suorittamisen selaimella. Vuon- na 1995 Oak muutettiin Javaksi. Java 3D -rajapinnan kehitys aloitet- tiin vuonna 1995, jolloin Sun ja SGI julkaisivat suunnitelmansa sen ke- hittämisestä. Java 3D™ 1.1 API oli rajapinnan ensimmäinen versio, ja se julkaistiin vuoden 1998 lopussa. (Kovaniemi 2002.)
5.2.2 Toimintaperiaate
Java 3D API (Application Programming Interface) on luokkakirjasto 3D-grafiikkaa käyttävien ohjelmien ja sovelmien (engl. applet) oh- jelmointiin. Se tarjoaa korkean tason ohjelmointirajapinnat 3D- grafiikan luomiseen sekä piirtämiseen, ja se toimii OpenGL tai Di- rect3D-rajapinnan päällä (Kovaniemi 2002, 36.)
Java 3D:n tarkoituksena on luoda järjestelmä, jolle kirjoitetut 3D- sovellukset toimivat kaikissa tietokonealustoissa ja käyttöjärjestel- missä, joilla on niin sanottu Java-virtuaalikone. Se puolestaan
hoitaa Java- sovellusten ajamisen tietyssä käyttöjärjestelmä- ja lai- teympäristössä, Java-ohjelmointikielen ollessa käyttöjärjestelmä- ja laiteriippumaton. Itse kuvanpiirto tapahtuu 3D-grafiikkarajapinnalla.
Java 3D on melko kehittynyt ominaisuuksiltaan, ja sisältää suurim- man osan nykyaikaiselle 3D-piirtomoottorille asetettavista vaati- muksista. (Suvanto 2002.)
Java 3D:n suurin ongelma on laitteiston suorituskyvyn tarve useisiin eri rajapintoihin. Java-virtuaalikone vaatii omat resurssinsa, kuten myös Java 3D-moottori omansa. Tämän jälkeen on kuitenkin vielä käytettävä OpenGL-rajapintaa varsinaiseen piirtoon. Rajapintojen käyttö takaa hyvän yhteensopivuuden, mutta se vaatii erilaisten tulkkauksien ja sovelluksien takia huomattavasti enemmän resurs- seja kuin perinteinen käyttöjärjestelmälle varta vasten kirjoitettu (na- tiivi) sovellus. (Suvanto 2002.)
Kuten VRML, ei myöskään Java 3D tarjoa mitään ratkaisua palve- lun tehokkaaseen kehitykseen ja jakeluun tietoverkon yli. Ongelma on sama molemmissa, HTTP-protokolla ei ole tehokas suurien tie- dostomäärien siirtämisessä laajalle käyttäjäjoukolle.
(Suvanto 2002.)
5.3 OpenGL
5.3.1 OpenGL kehitys
Vuonna 1990 alkunsa saanut OpenGL (Open Graphics Library) on Silicon Graphics Inc:n (SGI) kehittämä rajapinta, joka perustuu sa- man yhtiön luomaan IRIS GL:ään, joka on 3D-ohjelmointirajapinta SGI:n IRIS-työasemille. IRIS GL ei kuitenkaan ollut helposti siirret- tävissä muihin laiteympäristöihin, ja SGI:n suunnitelmissa olikin pa- rantaa IRIS GL:n siirrettävyyttä. Tätä varten muodostettiin useita
ohjaamaan OpenGL-rajapinnan kehitystä. Vuonna 1992 julkaistiin ensimmäinen OpenGL 1.0 – rajapinta, ja vuonna 2000 OpenGL:n lähdekoodi annettiin julkiseen levitykseen. (Kovaniemi 2002.)
5.3.2 Toimintaperiaate
3D-rajapinnan eli 3D-API:n tehtävä on ottaa sovellukselta vastaan standardinmukaista tietoa siitä, mitä sovellus haluaa näytölle piirret- tävän ja muuttaa se sitten kyseessä olevan laitteiston ohjauskäs- kyiksi, jotta saavutettaisiin ohjelman haluama toiminta.
OpenGL mahdollistaa kaksi- ja kolmiulotteisten graafisten näkymien luomisen. Se on sekä standardisoitu ohjelmointirajapinta että raja- pinnan toteutus. Toisin sanoen se on joukko funktioita, joilla on lai- teriippumattomasti sama syntaksi, ja niiden voi odottaa toimivan samalla tavalla jokaisella OpenGL-rajapintaa tukevalla laitteistolla.
OpenGL on niin kutsuttu ”välittömän piirtämisen rajapinta”, jossa malli piirretään sitä mukaan, kun rajapinnalle syötetään geometrisiä objekteja piirrettäväksi. (Kovaniemi 2002.)
6 VIRTUAALIPALVELUT
6.1 Virtuaalipalvelujen tavoitteet ja hyödyt
Nykyajan ihmiset ovat tottuneet visuaalisuuteen mediassa. Nopeat internet-yhteydet ja uudet tehokkaammat kotitietokoneet mahdollis- tavat visuaalisten 3D-käyttöliittymien yleistymisen.
Virtuaaliyhteisöt ovat yksi tämän hetken verkkomaailman kuumim- mista markkinointikanavista. Perinteinen verkkosivuilla vilkkuva
”mainosbanneri” kuulostaa vanhanaikaiselta, jos yrityksen vaihtoeh- tona on rakentaa vaikkapa oma myymälä virtuaalimaailmaan. Sa- malla virtuaalimaailmojen kilpailu kiristyy.
Hyvänä esimerkkinä tästä on internetissä toimiva virtuaalimaailma Second Life, joka on saanut suuren kansainväliset yritykset liikkeel- le sankoin joukoin. (Laitila 2007.)
Viihteen lisäksi virtuaalisuutta voidaan hyödyntää myös koulutuk- sessa ja tutkimuksissa sekä liiketoiminnan eri osa-alueilla, kuten esimerkiksi markkinoinnissa. Tavanomaiseen markkinointiin verrat- tuna, virtuaalitodellisuuden avulla saavutetaan usein tärkeitä etuja markkinoinnissa. Virtuaalisuuden ansiosta ostaja voi tutustua tuot- teeseen paremmin ennen varsinaisen ostopäätöksen tekemistä.
Tuotteen tai palvelun tarkastelu immersiivisessä ympäristössä an- taa paremman käsityksen tuotteesta, jolloin myös ostopäätöksen tekeminen helpottuu. Tuotteita voidaan myös muuttaa asiakkaan tarpeiden ja vaatimusten mukaisesti esityksen aikana, jolloin jokai- selle asiakkaalle saadaan juuri hänelle räätälöity tuote. Tämän an- siosta asiakas saa myös konkreettisemman käsityksen siitä, miten muutokset vaikuttavat tuotteeseen. (Kämppi 2006.)
6.2 Virtuaalisuus osana liiketoimintaa ja markkinointia
6.2.1 Markkinointi ja mainonta
1990-luvun puolessa välissä Jaron Lanier arveli virtuaalitodellisuu- den muuttuvan kannattavaksi liiketoiminnaksi joidenkin sukupolvien kuluttua tai ehkä vasta 100 vuoden päästä. Hänen mielestään se ei johdu teknologiasta ja sen kehittymiseen vaikuttavista asioista vaan siitä, että kulttuuri kehittyy hitaasti. (Rendén 2004.)
Pelkästään jo internetin välityksellä tapahtuvassa markkinoinnissa, jossa myytävään tuotteeseen saadaan lisättyä interaktiota, voidaan saavuttaa merkittävää etua markkinoinnissa.
Virtuaalisuudella on myös omat huonot puolensa, sillä laitteet ja oh-
palveluntarjoajalla ole varaa hankkia niitä. Tämän lisäksi myös vir- tuaalipalvelun luomiseen menee huomattavasti enemmän aikaa kuin esimerkiksi tavallisen TV-mainoksen tekemiseen. Tästä johtu- en esimerkiksi TV- tai radiomainoksella pystytään vastaamaan no- peammin markkinoilla tapahtuviin muutoksiin. Virtuaalisuutta ei myöskään voi käyttää kaikkien tuotteiden myynnissä, sillä tuotteet, jotka eivät sisällä interaktiota, eivät pysty saamaan palvelusta suur- ta hyötyä. (Kämppi 2006.)
Virtuaalitodellisuuden markkinointimateriaalin tekemisessä on tär- keää ottaa huomioon myös kohdeyleisön rooli. Jotta sovelluksesta saataisiin suurin mahdollinen hyöty, tulee virtuaalitodellisuuden mallien olla realistisia. Tällöin markkinointimateriaalia tehdessä mal- lintajien tulee ottaa huomioon yksityiskohdat, jolloin ostajan koke- mus tuotteesta on vahvempi. Ainakin rakennusteollisuudessa virtu- aalimalleista on suurta hyötyä markkinointivälineenä. Asiakkaan mahdollisuudet tutustua ja vaikuttaa tiloihinsa paranevat merkittä- västi. Virtuaalisuus ja siihen liittyvä tuotemallintaminen merkitsee nopeampaa rakentamista ja resurssien käytön tehostamista. Ra- kennusteollisuudessa virtuaalisuuden uskotaankin tulevaisuudessa olemaan kiinteä osa markkinointia. (Kämppi 2006.)
Virtuaalitodellisuus markkinointivälineenä on vielä tällä hetkellä hie- man keskeneräinen, jotta se olisi vakavasti otettava myyntimedia.
Virtuaalitodellisuuden potentiaali liiketoiminnassa on suuri, ja tule- vaisuudessa virtuaalinen markkinointi tulee yleistymään merkittä- västi. Ohjelmien ja laitteiden kehittyessä virtuaalitodellisuussovel- luksista saadaan entistä paremman näköisiä ja realistisempia. Vir- tuaalisuudella avulla tuotteista pystytään luomaan entistä halutta- vampia, ja hyöty virtuaalisesta markkinoinnista tulee kasvamaan entisestään. (Kämppi 2006.)
6.2.2 Virtuaaliprototyypit
Tuotteen konseptisuunnittelu vaatii nopeasti rakennettavia digitaali- sia malleja tuotteen visualisointiin. Virtuaaliprototyyppi internetissä on uusi tapa nopeuttaa tuotekehitysprosessia. Digitaalisena esitet- tävä tuotemalli on saatavilla kaikkialla, ja lisäksi siihen voidaan ra- kentaa myös tuotteen toiminnallisuutta ja yhteiskäyttöä tukevia ominaisuuksia. (Luntta 2006.)
Virtuaaliprototyyppi on tuotteen digitaalinen malli, jolla voidaan to- dentaa tuotteen ominaisuudet jo ennen kuin varsinaista fyysistä mallia aletaan valmistaa. Virtuaaliprototyyppi on mahdollisimman todenmukainen malli tuotteesta, joka voidaan luoda esimerkiksi CAD-mallista. Prototyyppi on kolmiulotteinen, ja sitä voidaan katsel- la eri kulmista. Virtuaaliprototyypin oleellisia piirteitä on helppo tut- kia www-sivuilla, olivat piirteet sitten mekaanisia, toiminnallisia tai muotoiluun liittyviä seikkoja. Tämän lisäksi virtuaaliprototyyppiin on helppo tehdä muutoksia, ja prototyypin ansiosta asiakkaan on hel- pompi hahmottaa tuotteen lopullinen ulkoasu. (Luntta 2006.)
Virtuaaliprototyypin jakaminen asiakkaan ja tuotteen kehittämiseen liittyvien muiden henkilöiden kanssa on myös tärkeä ominaisuus.
Suunnittelijalla saattaa olla useita tuotekonsepteja, joita halutaan tarkastella samanaikaisesti. Tietoverkon kautta toimiva virtuaalipro- totyyppi voidaan ottaa käyttöön kaikkialla, missä on internetyhteys.
(Luntta 2006.)
6.2.3 Liiketoiminta ja virtuaaliraha
Suomalaisen Sulakkeen Habbo Hotel-verkkoyhteisö on malliesi- merkki täysin digitaalisten hyödykkeiden myynnistä ilman kiinteää kauppapaikkaa. Ansaintalogiikka perustuu virtuaaliympäristöjen uu- denlaisten lisäpalvelujen käyttöön, jotka voi maksaa mm. matkapu- helimella tai luottokortilla. Asukas voi esimerkiksi sisustaa oman huoneensa maksullisilla, virtuaalisilla huonekaluilla. Virtuaali-
hyödykkeisiin liittyvä kaupankäynti aidolla rahalla yleistyy nopeasti.
Niin sanotuissa moninpelattavissa virtuaaliympäristöissä on nyky- ään miljoonia käyttäjiä. Pelit perustuvat yleensä kuukausimaksuun, mutta niissä yleistyy myös pelaajien keskinäinen kaupankäynti, ku- ten hahmojen, tavaroiden sekä virtuaalitonttien myynti. Second Life -ympäristössä osa pelaajista suunnittelee toisille käyttäjille muun muassa virtuaalivaatteita hyvällä kuukausipalkalla. Suuri osa verk- komaailman immateriaalisesta kaupankäynnistä tehdään vielä ns.
bulkkituotteilla. Mutta esimerkiksi hongkongilaisen Artificial Lifen kolmiulotteista virtuaaliystävää pitää hemmotella kansainvälisillä brändituotteilla, jolloin yksittäisellä virtuaaliesineellä on huomattava kate. (Hintikka 2007.)
Vaikka firmat eivät siirtäisikään maisemakonttoreitaan virtuaalimaa- ilman näköalapaikoille, on kaupallisuus kuitenkin internetin vallitse- va piirre. Liiketoimintamahdollisuuksia verkossa on rajattomasti.
Lähes jokaisella virtuaalimaailmalla on oma valuuttansa. Virtuaali- maailma Teeren valuutta on Therebuck, ja Habbo Hotellin käyttämä raha on Habbo-kolikko.
Linden-dollari on Second Lifen oma valuutta, jolle noteerataan vaih- tokurssi dollarin kanssa. Uutistoimisto Routersin mediastrategia- yksikön varajohtajan Guhan Selvaretnamin mukaan juuri rahayksi- kön vaihdettavuus teki Second Lifesta heidän silmissään todelli- suutta. Second Life ja muut online-pelit, kuten EerQuest, ovat luo- neet internetpörssin, jossa pelaajat voivat vaihtaa pelivaluuttaa ja
myydä pelien kiinteistöjä ja esineitä joko oikeasta tai virtuaalirahas- ta.
Australia onkin jo päättänyt, että virtuaalinen tulo on veronalaista ja Britannian ja Yhdysvaltojen odotetaan tekevän kohta saman pää- töksen. (Ahlroth 2006.)
Virtuaalimaailmoista juuri Second Lifessa rahaa liikkuu eniten. Esi- merkiksi helmikuussa 2008 Second Lifen käyttäjien saamat ansiot pelistä olivat yli 10,5 miljoonaa euroa.
Kuva 9. Linden dollareiksi vaihdetut USA:n dollarit miljoonissa (Q on vuosineljän- nes).
6.3 Internetin virtuaalimaailmat
Nick Wilson (Metaversed – blogista) on laatinut oman käsityksensä virtuaalimaailman määritelmästä. Hän ehdottaa, että virtuaalimaail- man ominaisuuksiin kuuluisi, että se on ”pelin kaltainen, uppouttava (immersiivinen), yhteisöllinen viestin ilman pelimäistä tavoitteelli- suutta ja että keskeistä on läsnäolon tunne yhtaikaa muiden kanssa samassa paikassa”. Tämän määritelmän perusteella toimivia, sekä testausvaiheessa olevia virtuaalimaailmoja olisi vain 19.
Tässä määritelmässä virtuaalimaailmaksi ei lasketa 2D-ympäristöjä, eikä lasten virtuaalimaailmoja kuten Habbo Hotel. (Aalto 2007.)
Wilson ehdotta myös sosiaalisen virtuaalisen maailman määritel- mäksi, että ”sosiaalinen virtuaalimaailma on pelimäisen uppouttava, juoneton ja tavoitteeton yhteisöllinen viestin, ja että keskeistä on läsnäolon tunne yhtaikaa muiden kanssa samassa paikassa”. Tällä määritelmällä toimivia tai testattavia virtuaalimaailmoja ei olisi enää kuin kahdeksan. (Aalto 2007.)
Wilsonin määrityksistä poiketen, GigaOM (teknologiauutisblogi) on listannut kymmenen suosituinta moninpelattavaa virtuaalimaailmaa, jossa esimerkiksi Habbo Hotel on listansijalla toisena ja Second Life sijalla kymmenen. GigaOM –listan mukaan Habolla on 7,5 miljoo- naa aktiivista käyttäjää, ja Second Lifella ainoastaan 500 000. Gi- gaOm tiedot perustuvat yhtiöiden itse julkaisemiin tietoihin sekä Wi- kipediaan. (Aalto 2007.)
TIEKEn erityisasiantuntija Kari A. Hintikka pohtii, onko sana virtuaa- linen oikea termi kuvaamaan näitä virtuaalisia ympäristöjä ja yhtei- söjä. Hintikan mukaan hyviä suomenkielisiä sanoja kuvaamaan täl- laista ympäristöjä ovat mm. synteettinen, sekä teko- ja keino- alkuliitteet. Sanan synteettinen sopii Hintikan mielestä paremmin kuvaamaan virtuaaliympäristöjä, koska esimerkiksi Habbo Hotellin aidolla rahalla ostetut tavarat ovat reaalisia, koska pelaaja omistaa ne. Habon lisäksi mm. Second Life ei ole virtuaalinen, kun puhu- taan käyttäjien välisestä kommunikoinnista virtuaaliympäristössä.
Hintikan mielestä se on reaalista kommunikointia, synteettisessä ympäristössä. (Aalto 2007.)
6.3.1 Second Life
Second Life avautui käyttäjille vuonna 2003. Kirjautuneita käyttäjiä löytyy jo yli 13 miljoonaa ympäri maailmaa, ja Second Lifeen kirjau- tuu edelleenkin päivittäin noin 17000 uutta käyttäjää. Kirjautuneiden käyttäjien määrä tekee Second Lifesta internetin suosituimman vir- tuaalimaailman, mutta aktiivisten käyttäjien määrässä palvelu jää rutkasti internetin suosituimmista yhteisöistä.
Peli itsessään on ilmainen, ja sen voi kuka tahansa käydä lataa- massa omalle tietokoneelle. Ensimmäisen hahmon, eli avatarin, pystyy rekisteröimään ilmaiseksi, seuraavat ovat maksullisia.
Second Life maailmassa pelaaja voi muokata omaa virtuaaliympä- ristöään yksikertaisilla ohjelmointi- ja mallinnustyökaluilla. Kuka ta- hansa voi rakentaa oman kauppakeskuksen, diskon tai vaikkapa museon, ja alkaa kerätä niiden käytöstä pääsymaksua muilta käyt- täjiltä. Muitakin ansaitsemiskeinoja löytyy, sillä käyttäjä voi myydä mm. luomiaan hahmoja, taloja sekä vaatteita muille käyttäjille. Ai- van ilmasta tämä ei kuitenkaan ole, sillä talon rakentamiseen vaadi- taan virtuaalitontti, joka on vuokrattava pelin ylläpitäjältä.
Suurille kansainvälisille yrityksille Second Lifestä on tullut paikka, jossa hoidetaan asiakassuhteita ja markkinoidaan yritystä. Virtuaa- limaailmaan rakennetaan kauppakeskuksia, hotelleja ja toimipistei- tä. Siellä testataan tuotteita kuluttajalla sekä laajennetaan tosielä- män asiakaskuntaa.
Yrityksille, yhteisöille ja maille Second Life on rajattomien mahdolli- suuksien maailma, jossa vain mielikuvitus on rajana.
Paikkansa Second Lifesta ovat jo varanneet esimerkiksi tietokone- jätti IBM, urheiluvälineitä myyvä Reebok ja autovalmistaja Scion, jo- ka on pystyttänyt sinne autokaupan.
Yliopistot pitävät täällä kursseja ja Big BrotherinSecond Life -versio käynnistyi joulukuun alussa 2007.
Kuva 10. Second Life virtuaalimaailma.
6.3.2 Habbo Hotel
Habbo Hotel on suomalaisen Sulake Corporation Oy:n luoma www- selaimella käytettävä virtuaalimaailma. Hotelli Kultakala -nimellä aloittanut palvelu on suunnattu erityisesti lapsille ja nuorille.
Hotelliin rekisteröityminen, hotellissa liikkuminen ja muiden käyttäji- en kanssa chattailu on maksutonta. Vaikka virtuaalimaailman pe- ruskäyttö on ilmaista, on pelaajalla mahdollisuus ostaa tuotteita ho- tellin omalla rahayksiköllä. Kolikoita saa hankittua tekstiviestillä, pankkien verkkomaksuilla, luottokorteilla sekä erikseen myytävillä Habbo-seteleillä. Hotellissa on myös maksullinen Habbo Club, jo- hon käyttäjää houkutellaan liittymään erikoiseduilla, joita tavalliset käyttäjät eivät saa. (Wikipedia Habbo Hotel 2008.)
Mainosrahaa siirtyy paljon virtuaaliyhteisöihin. Viime vuonna 40 mil- joonan euron liikevaihdon tehnyt Habbo on julkistanut mainoskam- panjoita muun muassa Spriten, L'Oréalin ja Wal-Martin kanssa.
Myös kaikki elokuvastudiot ja levy-yhtiöt ovat käyttäneet Habboa.
Yhdysvalloissa jo 25–35 prosenttia Sulakkeen myynnistä tulee
mainosrahasta, kun sen osuus muilla markkinoilla on noin 10 pro- senttia. Päätulolähde on edelleen virtuaalimaailmassa myytävät ta- varat. (Laitila 2007.)
Hotelleja on jo 29 eri maassa, kuten Yhdysvalloissa, Venäjällä sekä Kiinassa ja kaikki hotellit ovat maakohtaisia. Habbo Hotellissa käy noin 2 miljoonaa vierailijaa kuukaudessa, jolloin se päihittää kävi- jämäärissä mm. Second Lifen Pohjois-Amerikan markkinoilla. Suu- resta kävijämäärästä huolimatta, Habon on tarkoitus kaksinkertais- taa kävijämäärä 4 miljoonaan kävijään kuukaudessa, tuplata liike- vaihto sekä vahvistaa omaa näkyvyyttään virtuaalimarkkinoilla.
(Wikipedia Habbo Hotel 2008.)
Kuva 11. Habbo Hotel virtuaalimaailma
6.3.3 Playstation 3 Home
Sonyn julkaisi Playstation 3 Home virtuaalimaailman, joka on suun- niteltu kilpailemaan Second Life-virtuaalimaailman kanssa ihmisen virtuaalisen elämisen tyyssijasta. Palvelu on tulevaisuudessa ilmai- nen kaikille Playstation 3 pelikonsolin omistajille. Tällä hetkellä pal- velu on vielä testausvaiheessa. Olemukseltaan PS3 Home vaikut- taa trailerin perusteella kovasti Second Lifen kaltaiselta, tosin gra- fiikka on Second Lifeen verrattuna huomattavasti parempi.
Pelaajat voivat luoda oman hahmonsa muokkaamalla vartalon- ja kasvonpiirteitä, vaatteita sekä varusteita. Jokainen käyttäjä on oi- keutettu omistaa Homeesta oman asunnon, johon hän voi kutsua muita käyttäjiä. Asunnoista voi rakentaa juuri itselleen sopivia, per- soonallisia koteja. Käytettävissä on muun muassa huonekaluja, tai- detta, sekä muilla tavaroita, esimerkiksi ikkunaan voi pelaaja valita haluamansa näkymän.
Käyttäjä voi myös näyttää muille pelaajille omia henkilökohtaisia vi- deoita, valokuvia sekä muita PS3:n kovalevylle lataamiaan tiedosto- ja, jotka näkyvät asunnon seinillä erilaisina tauluina. Laaja interak- tiivinen kommunikointi muiden kanssa on saavutettu rakentamalla teksti-, audio- ja videochat, jossa on lisänä myös kehittynyt tunne- peräinen animointi jokaiselle hahmolle erikseen. Toisten pelaajien kanssa voi aloittaa sekä liittyä verkkopeleihin. Virtuaalistereoista voi kuunnella MP3:ia ja peleistä ansaituilla saavutuksilla voi koristella palkintokaappiaan. (Pärssinen 2007.)
Kuva 12. Play Stadion 3 Home virtuaalimaailma.
6.4 Suomalaiset virtuaalikaupungit
6.4.1 Virtuaali-Turku
Ajatus mallintaa Turun kaupunkikeskusta, ja sen palveluita syntyi Turun Puhelin Oy:ssä syksyllä 1999. Hankkeen tavoitteen oli toimia enne kaikkea muuhun liiketoimintaan liittämistä korkean teknologi- an ja innovatiivisten palveluiden kaulakuvana Turun Puhelin Oy:lle.
(Suvanto 2002.)
Muista tehdyistä palveluista pyrittiin ottamaan oppia, ja tärkeä tavoi- te palvelulle ja varsinkin sen esitystekniikalle oli käytettävyys. Käyt- täjän tutustuminen palveluun web-sivuilta on oltava helppoa, kuten myös tarvittavien ohjelmien lataaminen ja asennus. Palvelun käyttö- liittymän piti olla intuitiivinen ja helposti opittavissa.
Toinen tavoite oli hyödyllisyys käyttäjälle, taka-ajatuksena käyttäjä- määrien varmistaminen. Myös asiakkaiden eli yritysten hyöty tuli varmistaa, ja sekin tehtiin tähtäämällä suuriin kävijämääriin.
Yhtenä tavoitteena oli tietysti myös liiketoiminnallinen hyöty Turun Puhelin Oy:lle. (Suvanto 2002.)
Esitystekniikan tärkeimpänä tavoitteena heti esitystekniikan jälkeen oli skaalautuvuus ja sovellettavuus. Palvelun tuli pystyä mukautu- maan sekä alueen että toimintojen määrän kasvamiseen. Lisäksi oli vielä vaatimus kapasiteetin kasvatuksesta käyttäjämäärän mahdol- lisesti ylittäessä alkuperäiset ajatukset. (Suvanto 2002.)
Tällä hetkellä Virtuaali-Turku -palvelu ei ole enää käytössä.
Kuva 13. Kaupunkinäkymä Virtuaali-Turku -palvelusta.
6.4.2 Virtuaali-Helsinki
TRIDENT-projektin puitteissa kehitettiin ja kokeiltiin uusia Web3D - kaupunkimalleihin perustuvia palveluja.
Projektin tavoitteena oli parantaa julkishallinnon tehokkuutta, kau- punkilaisten tiedonsaantia ja lisätä kaupungin asukkaiden osallis- tumista päätöksentekoon. (Virtuaali-Helsingin verkkojulkaisu.)
Helsinki Arena 2000 -hanke oli yhteistyökonsortion vetämä hanke, joka käynnistyi vuonna 1996. Arena-hankkeen tarkoituksena oli tar- jota Helsingin asukkaille kehittynyt virtuaalikaupunki, joka tarjoaisi palveluja tietoverkossa ja joka tukisi tietoliikennealan yritysten useita jo olemassa olevia tuotteita. Kun perinteiset tiedonhakumenetelmät väistyvät uusien digitaalisuuteen perustuvien kanavien tieltä, voisi kolmiulotteinen hakemistosovellus tarjota kilpailukykyisen vaihtoeh- don.
Osa Arena-hanketta oli luoda kolmiulotteinen malli Helsingistä, jos- sa käyttäjät voisivat hoitaa asioitaan virtuaalisissa liikkeissä sekä
tavata toisia käyttäjiä. Arena-hankkeen verkkosivuilla on mallinnet- tuna useita paikkoja Helsingin alueelta VRML-kuvauskielellä. Mallit ovat grafiikan yksityiskohdilta kevyitä, mutta paikat ovat tunnistetta- vissa.
Tällä hetkellä Helsinki Arena 2000 – hanke on lopetettu ainakin toistaiseksi. (Kovaniemi 2002.)
Kuva 14. Helsingin keskustasta VRML-kuvauskielellä mallinnettu kaupunkinäky- mä.
6.4.3 Johtopäätökset
Virtuaalikaupungit eivät tarjoa käyttäjälle tarvittavaa informaatiota, jolla se voisi kilpailla fyysisten kaupunkien kanssa. Monet virtuaali- mallinnukset vaativat isotehoisia koneita ja lisäohjelmien asentamis- ta, mikä puolestaan hidastaa ja vähentää niiden käyttöä. Oppimisen kannaltakaan virtuaalikaupungit eivät ole vielä tähän mennessä tar- jonneet mitään edistyksellistä tai nopeampaa tapaa saada tietoa.
Virtuaalikaupunkien avulla voisi kuitenkin opettaa arkkitehtuuria, kaupunki-, ympäristö- ja miljöösuunnittelua.
Suomalaisilla virtuaalikaupungeilla on vielä paljon oppimisen varaa, tästä viitteitä antaa esimerkiksi se, etteivät edellä mainitut virtuaali- kaupungit ole enää käytössä. Suomalaisissa virtuaalikaupungeissa interaktiivisuus ei toteudu vielä täysin. Tekniikka ei ole täysin kehit- tynyt ja suuressa osassa malleissa se onkin vielä kokeilualueella.
tulevaisuudessa virtuaalikaupunkien käyttö tulee helpottumaan ja yleistymään.
7 CASE: SEPÄNNIEMEN KOULUTUS- JA VIRKISTÄYTYMISKESKUS
7.1 Kuvaus
Opinnäytetyöni tilaajana toimi Lahden kaupungin työsuojeluvaltuu- tettu Seppo Jokelainen. Jokelainen on ammatiltaan opettaja, ja hän toimii myös kouluttajana kaupungin työntekijöille. Tällä hetkellä Lahden kaupungilla ei ole omaa toiminta- tai kurssikeskusta, jossa työhön liittyvää koulutusta voisi järjestää.
Jokelaisen idea olikin, että Lahden kaupunki rakentaisi oman koulu- tus- ja virkistäytymiskeskuksen kaupungin omistamalle rantatontille Alasenjärven rantaan Lahden Ahtialaan. Idea esiteltiin viime kevää- nä kaupunginhallituksen kokouksessa, jossa se sai positiivisen vas- taanoton.
Vaikka idea herättikin kiinnostusta ja keskustelua päättäjissä, muo- dostui ongelmaksi hankkeen eteenpäin vieminen. Tästä syystä Jo- kelainen otti yhteyttä minuun ja pyysi minua tekemään 3D-mallin rakennuksesta ja sen ympäristöstä. Koska pelkkä mallinnettu ra- kennus ei olisi sellaisenaan riittänyt kattamaan koko case-osuutta, päätimme tehdä mallista virtuaaliympäristön Quest3D-ohjelman avulla. Virtuaaliympäristö tehdään esittelymateriaaliksi kaupungin päättäjille, ja sen tarkoitus on nostaa esiin keskustelua rakennus- hankkeesta ja sen eteenpäin viemisestä.
Casen tavoitteena on mallintaa koulutukseen ja virkistäytymiseen soveltuva rakennus Sepänniemeen. Suunnittelemani virtuaaliympä- ristön tulisi tiloiltaan, sekä miljööltään vastata kohdeyrityksen tarvit- semia palveluita ja ympäristöä. Sepänniemi vallittiin koulutus- ja vir- kistäytymiskeskuksen sijainniksi siellä jo valmiina olevien
palveluiden takia, joihin kuuluu mm. urheilukenttä, hiihto- ja lenkkei- lymahdollisuus, sekä lähellä olevat kaupat ja kulkuyhteydet keskus- taan. Sepänniemi sijaitsee noin 8 km päässä Lahden keskustasta.
Mallinnus sisältää päärakennuksen ja saunarakennuksen, sekä maastomallin. Kun 3D-malli on valmis, työ viedään Quest3D- ohjelmaan jossa työhön lisätään tarvittavat toiminnot, kuten tör- mäystarkastelu, kamera ja valot. Puut ja pensaat lisätään esityk- seen Questissä, ohjelman omilla kappaleilla.
Virtuaaliympäristö tehdään, jotta käyttäjä pääsee tutustumaan ym- päristöön ja rakennukseen paremmin. Virtuaaliympäristössä käyttä- jä saa konkreettisemman käsityksen tilasta ja sen ympäristöstä kolmiulotteisuuden ansiosta.
Tavoitteena ei ole tehdä virtuaaliympäristöä, joka täydellisesti ku- vaisi mahdollisesti rakennettavaa koulutus- ja virkistäytymiskeskus- ta, vaan työn tarkoitus on saada ihmiset ajattelemaan keskuksen tuomia mahdollisuuksia.
Työn alkuvaiheessa kävi ilmi, että valitsemamme tontti Sepännie- messä on kaavoitettu puistoalueeksi, ja tästä syystä rakentaminen alueelle on hankalaa.
7.2 Suunnittelu ja mallinnus
Mallinnus toteutettiin 3ds Max -ohjelmistolla, koska itselläni on eni- ten kokemusta kyseisen ohjelman käytöstä.
Koska mallinnettava ympäristö oli kuvitteellinen, ei talon ulkoasun tai miljöön suunnittelussa huomioitu tämän hetkisiä rakennusstan- dardeja. Ennen varsinaisen mallintamisen aloittamista etsin tietoa talorakennuksesta sekä siitä, millaisia materiaaleja ja materiaali-
muut energiaan liittyvät asiat. Koska mitään kuvitteellista budjettia talolle ei annettu, ei suunnittelussa tarvinnut kiinnittää huomiota ra- kennusmateriaalien hintaan.
Mallinnuksessa tuli miettiä kuinka tarkkaan kohde tulisi mallintaa.
Alun perin ideana oli tehdä rakennuksen sisälle myös huonekalut, jollin sisätilojen mittasuhteet tulisivat paremmin esille. Työn edetes- sä tulin kuitenkin siihen tulokseen, ettei huonekalujen ja sisäosien tarkka mallintaminen ole tärkeää työn lopputuloksen kannalta. Li- säksi huonekalujen ja pienten yksityiskohtien tekeminen olisi lisän- nyt mallin raskautta, mikä olisi myös olennaisesti vaikuttanut esityk- sen lopullisen version hitauteen.
Työn edetessä täytyi myös miettiä, mitkä asiat mallinnetaan 3ds Max -ohjelmalla ja mitkä asiat lisätään Quest3D -ohjelman omina kappaleina. Esimerkiksi puiden mallintaminen tai lisääminen Max:n omina kappaleina, olisi kasvattanut mallin raskautta huomattavasti.
Myös valaistus päätettiin lisätä esitykseen Questissä.
Pää- ja saunarakennuksen mallinnustyökaluina toimivat perusprimi- tiivit, ja lähes koko malli onkin tehty pelkillä laatikko (box) ja seinä (wall) objekteilla.
Ulkoseinät mallinnettiin ensin, jonka jälkeen siirryin väliseiniin, oviin ja parveen, sekä muihin sisätiloihin. Seinien ja parven lisäksi pää- rakennukseen mallinettiin ainoastaan wc, keittiö, sekä ruokailusalin pöydät ja tuolit.
Kuva 15. Sepänniemen koulutus- ja virkistäytymiskeskuksen sisätiloja.
7.3 Export ja Import
Seuraavaksi suoritettiin exportointi (vienti) 3ds Max – ohjelmasta Quest3D – ohjelmaan. Vaikka Maxissa on mahdollisuus suorittaa vienti valituille kappaleille, päätimme yhdessä ohjaavan opettajani kanssa, että siirrämme mallin kokonaisuutena, johon kuului pää- ja saunarakennus sekä maastomalli. Ensin mallista poistettiin valot, kamerat, apuviivat sekä muut tarpeettomat kappaleet. Tämän jäl- keen muutin kaikki kappaleet mesh-muotoisiksi.
Vaikka kaikille kappaleille olisi ollut järkevää luoda omat materiaalit ennen Questiin siirtämistä, en katsonut sitä tarpeelliseksi, sillä suu- rempaa tarvetta kappaleiden käsittelyyn Questissä ei ollut.
Malli exportoitiin .CGR-muotoon, joka on 3ds Max:iin asennettava Quest3D-plugin. Pluginin avulla 3D-näkymät voidaan viedä suoraan Quest3D-ohjelmaan.
3ds Max:ssa malli voidaan exportoida myös mm. 3DS-
tiedostomuotoon. Tämä tiedostoformaatti on kuitenkin erittäin huo- no kappaleiden viennissä, sillä se ei siirrä kaikkia 3D-objekteja oh- jelmien välillä.
Kuva 16. 3ds Max –ohjelman Export-toiminto.
Tuotaessa (import) kappaleet Quest3D-ohjelmaan kappaleet siirtyi- vät suoraan työskentelytilaan, ja ohjelma loi niille oman projektin.
Ainoaksi ongelmaksi ilmenivät joidenkin kappaleiden materiaalit, jotka jostain syystä eivät siirtyneet ohjelmien välillä oikein. Neljän tuolin materiaali piti olla mustaa nahkaa, mutta Questissa tuolit oli- vat valkoisia. Korjasin ongelman yksinkertaisesti lataamalla materi- aalin ohjelman materiaalikirjastoon ja lisäämällä sen kappaleeseen.
Toisena ongelmana oli kappaleen tasopinnan kääntyminen väärin- päin. Tämänkin ongelma oli helposti korjattavissa Object-
välilehdellä. Valitsin ensin väärinpäin kääntyneen kappaleen kappa- lelistalta, ja painoin hiiren oikeaa näppäintä. Chanel tools – listasta valitsin Flip normals – vaihtoehdon, jolloin kappale kääntyi oikein- päin.
Viimeisenä korjauksena halusin vaihtaa maastossa olevan bitmap – materiaalin. Tein uuden materiaalin Photoshop -ohjelmalla ja latasin
sen materiaalikirjastoon, valitsin kappaleen ja liitin materiaalin sii- hen. Vaikka tehdyt muutokset näkyivät ohjelmassa, ei ohjelma tal- lentanut tekemiäni muutoksia useista yrityksistäni huolimatta.
Questissä esitykseen lisättiin myös puita ja taivaskupoli. Taivasku- poli on yksinkertainen sphere-kappale, joka löytyy Questin Objects- valikosta. Sphere-kappale asetetaan ensin oikean kokoiseksi, min- kä jälkeen siihen lisätään tekstuuri.
Kuva 17. Taivaskupoli tehdään sphere-kappaleesta, johon lisätään tekstuuri.
Puu-objektit kopioin aiemmin tekemästäni työstä. Questin Chanel- välilehdellä toimintoja ja kappaleita voidaan kopioida helposti, ja ne siirtyvät kokonaisuudessaan eri projektien välillä.
3D-objektien lisäksi Questissä esitykseen lisättiin ns. ”kävelijä” eli walkthrough-kamera, törmäystarkastelu, joka estää käyttäjää käve- lemästä esimerkiksi seinien ja puiden läpi sekä tarvittavat valot si- sä- ja ulkotiloihin.
7.4 Lopputulos
Quest3D:n lopputuloksesta voidaan luoda valmis, itsestään aukea- va .exe –tiedosto, tai internetissä toimiva versio. Internetversion katseluun on tietokoneeseen ensin asennettava katselin, kun .exe – tiedosto sisältää sen, eikä sitä tarvitse erikseen asentaa. (Parkkinen 2006)
Vaikka internetissä toimiva versio olisi sopinut opinnäytetyöni ai- heeseen paremmin, päätin kuitenkin julkaista esityksen .exe- tiedostona juuri sen sisältämän katselimen takia.
Exe-tiedosto julkaistaan ohjelman File-välilehden Publish-
komennolla, josta valitaan tiedostoksi Executable. Jos työ sisältää useita kanavia (channels), jotka eivät ole samassa groupissa (ryh- mä), niin Select the files to be published-valikosta täytyy aktivoida valinta Include all channels.
Kuva 18. Quest3D tiedoston julkaisu, perusasetukset.
