Categories
Pulssi Älykästä tuotantoa

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