Interaktiivinen virtuaaliympäristö rakentamisessa

Abstract

Virtuaalitodellisuutta on alettu hyödyntämään rakentamisen alalla. Virtuaalitodellisuuden tuomat hyödyt ja mahdollisuudet ovat niin kattavat, että sillä on potentiaalia muuttaa rakentamisen alaa pysyvästi. Opinnäytetyössä kartoitettiin, miten virtuaalitodellisuutta hyödynnetään rakentamisen alalla, ja selvitettiin, voidaanko sitä hyödyntää konttiprojektissa, jonka haasteena oli tehokas tilankäyttö. Projektille asetettiin tavoitteeksi luoda havainnollistava, interaktiivinen ja näyttävä virtuaaliympäristö. Tätä varten tuli selvittää, millä tekniikalla, laitteistoilla ja ohjelmistoilla nämä ominaisuudet saadaan katettua.

Rakentamisen alalla ongelmalliseksi osoittautui tietomallien tiedostomuodon muuntaminen virtuaalitodellisuuden kanssa yhteensopivaksi. Tähän moni yritys tarjoaa omia virtuaalitodellisuusohjelmistojaan ja tiedoston muuntamispalveluita. Konttiprojektille valittiin tekniikaksi VR, ohjelmistoksi pelimoottori Unity, 3D-mallinnukseen SketchUp ja 3ds Max ja laitteistoksi Oculus Rift. Virtuaaliympäristön luonnin haasteeksi osoittautui mallien raskaus, ja sitä helpotettiin pelimoottorin keventävillä tekniikoilla. Näitä tekniikoita on PBR, LOD ja GPU instancing. Virtuaaliympäristöstä havaittuja hyötyjä oli tilan ja konseptin hahmottaminen, kehitystyön tuki sekä kokemuksen luonti. Virtuaaliympäristöä esiteltiin messuilla ja konseptin esittelytilaisuudessa, joissa se sai positiivista palautetta.

Virtuaalitodellisuutta tullaan todennäköisesti näkemään yhä useammin rakentamisen alalla sen kehittymisen ja käytäntöjen vakiintumisen myötä. Mallintaminen ei usein kuitenkaan ole päätoimista toimintaa rakentamisen alalla, joten virtuaaliympäristön luonti tai 3D-mallien muuntaminen saatetaan ostaa suoraan sitä tarjoavilta yrityksiltä. Jos kuitenkin halutaan luoda mallit itse, ohjelmaksi siihen voisi soveltua paremmin avoimenlähdekoodin ohjelma, kuten Blender SketchUpin ja 3ds Maxin sijasta. Tässä projektissa pelimoottorin hyödyntäminen oli onnistunut valinta, vaikka sen käytön oppiminen vaatikin aikaa. Tietokoneavusteisen virtuaalitodellisuuslaitteiston Oculus Riftin laatu teki vaikutuksen eikä vähemmän tehokkaan laitteiston valinta vaikuta kannattavalta. Virtuaaliympäristön hyödyntämistä aiotaan jatkaa yrityksen tuotekehityksen tukena ja esittelytilaisuuksissa. Pelimoottoripohjaista kontin virtuaaliympäristöä voidaan viedä vielä pidemmälle ja tehdä siitä entistäkin kattavampi. Uusia ominaisuuksia voisi olla tuoteinformaation lisääminen tutkailtaviin kappaleisiin ja koulutussimulaatiot virtuaaliympäristön sisällä.

Virtual reality has begun to be utilized in AEC industries. Virtual reality entails plenty of benefits that have the potential to change AEC industries permanently. In this thesis, the implementation of virtual reality in AEC industry was researched and the possibility of using it in a container project that has a challenge with efficient space usage was explored. The goal was to create an interactive and aesthetic virtual reality environment that helps to illustrate the container concept. This required some research of the technology, devices and software that could cover these requirements.

Converting a building information models file to a compatible format with virtual reality proved to be problematic. Many companies offer their own virtual reality software and file converting services to resolve this issue. VR technology, Unity game engine software, modeling software SketchUp and 3ds Max and Oculus Rift equipment were chosen for the container project. A challenge with the creation of the virtual reality environment was that the 3D-models required too much computing power. This issue was resolved by using game engine techniques that made the models easier to compute. These techniques were PBR, LOD and GPU instancing. The benefits that the virtual reality environment provided were concept illustration, spatial perception, support for research and development and creation of an experience. The virtual environment was show-cased on a concept introduction event and on an exhibition where it received positive feedback.

Virtual reality will most likely be seen more in the AEC industry as it develops and procedures around it become established. Modeling is not usually the main activity in AEC industry, so creation of a virtual environment or file conversion for it might be bought directly from a company that offers these services. If a company chooses to make its own 3D-models, an open source software like Blender might be more suitable than SketchUp or 3ds Max. In this project game engine utilization was a successful choice, even though it took some time to learn to use it. A computer assisted virtual reality device Oculus Rift made an impression with its quality, so that using a less powerful device did not seem viable. The game engine based virtual environment of the container can be developed by adding an information window to pop up when an object is observed or by making training simulations inside the virtual environment.