Vuodenaikojen reaaliaikainen simulointi Unityssä

Abstract

Tässä insinöörityössä kehitettiin Unity-pelimoottoriin järjestelmä, joka simuloi vuodenaikojen vaihtelua reaaliajassa käyttäjän maantieteellisen sijainnin ja kalenteripäivämäärän perusteella. Työn tavoitteena oli luoda automaattinen ja skaalautuva ratkaisu, joka muuttaa pelimaailman visuaalisia elementtejä vuodenajan mukaisesti. Järjestelmä hyödynsi IPInfo-rajapintaa käyttäjän sijainnin määrittämiseen sekä OpenWeatheriä säätietojen hankintaan, vaikka säätiedon hyödyntäminen visuaalisissa muutoksissa jäi jatkokehityksen varaan. Visuaaliset muutokset toteutettiin Shader Graph -työkalulla, jolla luotiin parametrisesti hallittavia efektejä esim. Winterness-parametri, joka määrittää kasvillisuuden värin ja läpinäkyvyyden.

Työssä tarkasteltiin, miten ulkoisia rajapintoja ja varjostimia voidaan yhdistää dynaamisen pelimaailman rakentamisessa. Kehitetty prototyyppi testattiin eri maantieteellisillä sijainneilla VPN-yhteyden avulla, ja prototyypin suorituskykyä mitattiin Unityn työkaluilla. Järjestelmä toimi luotettavasti: se vaihtoi vuodenaikoja sulavasti ja ylläpiti hyvää suorituskykyä eri laitteilla. Saavutetut ruudunpäivitysnopeudet vaihtelivat 50:stä 170:een ruutua sekunnissa (FPS). Prototyyppi otti huomioon myös käyttäjän sijainnin pallonpuoliskon mukaan. Visuaaliset siirtymät osoittautuivat uskottaviksi, mutta toteutuksessa ilmeni teknisiä haasteita, erityisesti lumen kertymisen rajallisuudessa, kuten esteiden huomiotta jättämisessä. Lisäksi Unityn Terrain-työkalun ja varjostimien yhteensopimattomuus rajoitti varjostimien sujuvaa käyttöä Terrain-pinnoilla.

Tulosten perusteella todettiin, että reaalimaailman datan ja varjostimien yhdistäminen pelimoottoreihin on mahdollista, mikä avaa ovia entistä monipuolisempiin visuaalisiin simulointeihin. Järjestelmää voidaan hyödyntää visuaalisesti näyttävissä peleissä, opetussovelluksissa ja Unity Asset -pakettien osana. Jatkokehityksen kohteina nousivat esille mm. fysiikkapohjainen lumen simulointi ja säätietojen simulointi.

This thesis presents a real-time seasonal simulation system developed in the Unity game engine. The goal of the final project was to create an automatic and scalable solution that modifies the game world’s visual elements based on the user’s geographical location and current date to enhance immersion.

The system uses the IPInfo API to detect the user’s location and the OpenWeather API to retrieve weather data. Visual transitions were implemented with Unity’s Shader Graph using parameter-driven effects, such as a Winterness parameter that controls vegetation color and transparency. While weather data was collected, visual weather effects were excluded from this version and left for future development.

The prototype was tested with various simulated locations using a VPN, and performance was evaluated with Unity’s profiling tools. The results showed reliable operation, smooth seasonal transitions, and consistent performance across devices, with frame rates between 50 and 170 FPS. The system also adapted to the user’s hemisphere. Technical limitations included simplified snow accumulation and Terrain tool incompatibilities.

In conclusion, integrating real-world data and shaders in game engines enables dynamic, immersive environments. The system is suitable for visually rich games, educational applications, and commercial Unity Asset packages. Fu-ture development may involve physics-based snow simulation and real-time weather visualization.