MOCAPPE-hankkeen alussa toteutettiin tekninen benchmarking, eli lähtötilanteen kartoitus, jossa selvitettiin olemassa olevia ratkaisuja ja toteutuksia. Näiden pohjalta laadittiin toimintasuunnitelma, jonka mukaisesti alettiin kehittää pelidemoja Santasportin testauslaboratorioon ja Lapin ammattikorkeakoulun Sports Lab -ympäristöön. Tavoitteena on luoda hauskoja ja liikunnallisia kokemuksia, jotka innostavat liikkumaan ja tarjoavat samalla näkymiä uusien teknologioiden käyttömahdollisuuksiin urheilussa. Tässä artikkelissa avaamme hankkeen taustoja, teknisiä mahdollisuuksia sekä tavoitteita.
Johdanto
MOCAPPE-hankkeen tavoitteena on kehittää pelillistettyjä liikuntademoja, jotka hyödyntävät liikkeentunnistukseen (motion capture) pohjautuvia järjestelmiä ja muita digitaalisia ratkaisuja liikunnan ja hyvinvoinnin edistämiseksi. FrostBit ohjelmistolaboratorio vastaa demojen toteutuksesta Santasportin testauslaboratoriossa ja Lapin ammattikorkeakoulun Sports Labissa.
Liikkeentunnistusteknologiaa on jo hyödynnetty urheilussa, mutta käyttökohteet ovat edelleen rajattuja ja saavutettavuus heikkoa. Hankkeen tavoitteena on tehdä teknologioista helpommin lähestyttäviä ja kehittää uusia, motivoivia tapoja niiden hyödyntämiseen esimerkiksi sensoridatan ja XR-teknologian avulla.
Tavoitteet ja tekniikat
Hanke painottuu liikkumisen pelillistämiseen ja siinä hyödynnetään liikkeenseurantaa, joko toteuttamalla pelissä toiminnallisuutta seurannan avulla tai kaappaamalla liikettä pelin jälkeistä arviointia varten. Molemmissa urheilulaboratorioissa tavoitteena oli innostaa liikkujaa sekä tarjota hyödyllistä palautetta suorituksesta. Sports Labissa oli joitakin liikkeentunnistukseen perustuvia pelillisiä sovelluksia, mutta osa niistä koettiin epäinnostaviksi. Tähän haettiin hankkeessa ratkaisuja: kuinka tehdä liikkumisesta hauskempaa.
Liikkeentunnistukseen on useita teknisiä ratkaisuja. Inertiajärjestelmät seuraavat sensorien kiihtyvyyttä ja suuntaa, kun taas magneettiset järjestelmät mittaavat objektin kolmiulotteista sijaintia magneettikentässä. Yksi suosituista liikkeentunnistustekniikoista pohjaa infrapunakameroihin. Näissä järjestelmissä kamerat lähettävät infrapunavaloa, jota heijastuu liikkujaan kiinnitetyistä seurantapisteistä, ja näitä heijastuksia kamerat sitten kaappaavat. Infrapunajärjestelmissä useat kamerat asetetaan liikealueen ympärille kolmiulotteisen liikkeen havainnoimiseksi. (Burger, B., Puupponen, A., & Jantunen, T. 2018.) Yhdistämällä liiketunnistuskamerasysteemeihin erilaisia sensoreita saadaan tarkkaa dataa urheilusuorituksesta. Sillä voidaan analysoida esimerkiksi ihmisen raajojen liikeratoja, sekä käyttää liikkeentallennusta animointiin, kuten esimerkiksi peleihin.
XR-teknologioissa (extended reality) sekoitetaan todellisuutta ja virtuaalista maailmaa keskenään, ja se on niin sanottu sateenvarjotermi, joka pitää sisällään niin virtuaalitodellisuuden (VR), lisätyn todellisuuden (AR) ja sekoitetun todellisuuden (MR). VR-teknologiassa käyttäjä uppoutuu kokonaan virtuaalimaailmaan erityisten lasien avulla. Sen sijaan AR-tekniikoissa virtuaalimaailma tuodaan niin sanotusti todellisuuteen ja tähän vaaditaan vain joko älypuhelin tai tabletti. MR-teknologioissa kahta edelle mainittua sekoitetaan keskenään, jolloin käyttäjä voi olla vuorovaikutuksessa fyysisen ja virtuaalisen ympäristön kanssa. (Kapela, J., Pollari, S., & Frimodig, A. 2022.)
XR-teknologiaa voidaan soveltaa laajasti eri aloilla. Sitä hyödynnetään muun muassa terveydenhuollossa, teollisuudessa ja opetuksessa, esimerkiksi opiskelijoiden motivoinnissa ja opetuksen tukena. Sen avulla voidaan harjoitella tilanteita, jotka olisivat oikeassa elämässä vaarallisia tai hankalia toteuttaa. Lisäksi XR voi tukea esimerkiksi tuotekehitystä ja mahdollistaa virtuaalimatkailun alueille, jotka ovat muutoin vaikeasti saavutettavissa. Näin ollen XR:n käyttö ulottuu viihteen lisäksi myös monille yhteiskunnallisesti merkittäville alueille.
Benchmarking
Toteutus aloitettiin haastattelemalla sidosryhmiä Santasportilla ja kirjaamalla toiveita sekä havaintoja asiantuntijoilta. Testauslaboratorion ja Sports Lab –laboratorion pääkäyttäjien välillä oli huomattavia eroja. Testauslaboratorion käyttäjäkunta on suurimmalta osaltaan urheilijoita, ja heillä nousi esille selkeästi halu saada laadukasta suoritustietoa. Sen sijaan Sports Labin käyttäjäkunnalla, joka koostui urheilijoiden lisäksi kuntoutujista, opiskelijoista ja tavallisista kuntoilijoista, oli toiveena saada erityisesti pelillisyyttä ja havaintomotoriikkaa tukevia toteutuksia. Osa käyttäjistä koki laboratorion laitteet hankaliksi lähestyä, joten pelillisyyden lisäämiselle nähtiin tarvetta. Myös testauslaboratorion puolelle haluttiin pelillisiä elementtejä, jotta demot olisivat laajasti hyödynnettävissä ja käyttäjäkunta voisi potentiaalisesti laajentua.
Hankkeen alussa järjestetyssä ajatuspajassa nousivat esille pelit, joilla voitaisiin kehittää kehonhallintaa, havaintomotoriikkaa ja tasapainoa. Peleiltä toivottiin hauskuutta ja liikunnan kokemusta, joka ei tuntuisi perinteiseltä urheilulta, sekä motivaation lisäämistä. Tekniikoissa haluttaisiin käyttää esimerkiksi VR-laseja, liikkeentunnistustekniikoita, hyödyntää ympäristöjen valjaita liikkumistekniikoissa ja lisäksi haluttaisiin käyttää tasapainoalustoja. Ajatuspajassa nousi esiin muutamia ideoita ja teemoja joita peleissä voitaisiin mahdollisesti toteuttaa, kuten suunnistus, laskettelu, juoksu, tanssi, vedenalaiset ympäristöt, robotiikka, turismi ja virtuaalinen ampumarata. Hurjimmat ideat, kuten parkour, lentäminen ja kaatumisen opettelu, karsittiin turvallisuussyistä jo suunnitteluvaiheessa.
Molemmissa tiloissa on käytössä samankaltaista teknologiaa, mutta XR-teknologian käyttö rajattiin alussa pois testauslaboratoriosta. Sen laitteisto on laajamittaisempi ja käyttäjät hikoilevat enemmän, mikä voi haitata XR-laitteiden, kuten VR-lasien, käyttöä. Lisäksi suuri juoksumatto aiheuttaa turvallisuusriskejä. Sen sijaan Sports Labin pienempi ja matalan kynnyksen testausympäristö sopii paremmin XR-sovelluksiin. Sinne haluttaisiin nykyisten toteutusten lisäksi enemmän havaintomotoriikkaan pohjaavia toteutuksia, ja näissä XR-teknologiat voisivat olla hyödyksi jo olemassa olevan laitteiston lisäksi.
Benchmarking-vaiheessa syntyi runsaasti ideoita, ja hankkeen alkuvaiheessa on suunnitteilla testauslaboratorioon pelillinen juoksudemo. Demossa käyttäjä voi joko itse valita tason, tai suorittaa testikentän, jonka mukaan avataan aloituskunnolle sopiva kenttä. Juoksumaton nopeus ohjaa pelihahmon liikettä ja visualisoidaan haluttuja sensoridatoja. Suorituksen lopussa voidaan tallentaa halutut tiedot paikallisesti pelin alussa luodulle nimimerkille, jolloin omat suoritustiedot ovat myöhemmin löydettävissä kyseisen nimimerkin takaa.
Pelisuorituksen ajaksi on pohdittu toteutettavan niin sanottuja “ghost”-pelaajia, joita vastaan olisi mahdollista kilpailla. Nämä “ghost”-pelaajat saavat nopeutensa tallennettujen suoritusten parhaimmista nopeuksista. Tällaisella toteutuksella saataisiin helposti kilpailullista elementtiä itse urheilusuorituksiin, unohtamatta tarkkailla itse kuntoilijan suoritusta. Sports Labin demon toteutus ei ollut vielä päätetty artikkelin kirjoitushetkellä, mutta se on tarkoitus aloittaa viimeistään vuonna 2026.
Hankkeessa hyödynnetään mahdollisesti sykesensoreita ja kiihtyvyysantureita. Sykettä on mahdollista havaita ja mitata kahdella eri tavalla; joko mittaamalla kuinka monta kertaa minuutissa sydän lyö, tai mittaamalla kuinka monta kertaa minuutissa valtimot laajenevat sydämen sykkeen vuoksi. Sydänsähkökäyrään pohjaavissa sensoreissa mitataan sydämensykkeestä aiheutuvaa heikkoa sähkövirtaa ja fotopletysmografiassa (photoplethysmography, PPG) mitataan infrapunavalon avulla valtimoiden laajenemista, kun sydän pumppaa verta niiden läpi. Ranteessa tai kyynärvarressa ihoa vasten pidettävät laitteistot, kuten urheilukellot, mittaavat pulssia valoa lähettävien diodien ja vastaanottavan sensorin avulla. (Cleveland Clinic, 2022.)
Kiihtyvyysanturi mittaa ihmisen voiman kiihtyvyyttä ja arvioi dynaamisesti lihasten liikkeitä. Kiihtyvyysvoimaa voidaan mitata joko painovoimasta, liikkeestä tai tärähtelyistä, josta se muunnetaan elektroniseksi signaaliksi, minkä voi sitten analysoida liikeratojen määrittelyyn. Sen avulla on mahdollista mitata liikkeen ja voiman nopeuden, suunnan ja kallistuksen. Kiihtyvyysanturin toiminta perustuu sisäänrakennettuun massaan, joka pääsee vapaasti liikkumaan joko jousen tai vastaavan mekanismin avulla. Tätä massan liikettä sitten seurataan anturielementtien, kuten kiteiden, kapasitiivisien levyjen ja mikroelektromekaanisten järjestelmien (MEMS) avulla ja muunnetaan sähköiseksi signaaliksi. Lopuksi tämä sähköinen signaali käsitellään kiihtyvyysanturin piirissä jatkoprosessointia varten, ja on sen jälkeen valmis analysoitavaksi. (GeeksforGeeks, 2024.)
Käytännön esimerkkejä
Benchmarking-vaiheessa nousi esiin muutamia isoja yrityksiä ja hankkeita maailmalta, joilla on joko olemassa olevaa taikka tulevaa vastaavanlaista toteutusta. Vastaantulevissa toteutuksissa suuremmat potentiaalit piilevät usein haasteellisen käytön takana, tai ne ovat tarkoitettu hyvin tietynlaisille ympäristöille. Hankkeessa halutaan selvittää, voisiko olemassa olevia moderneja urheilupainotteisia teknologioita hyödyntää laajemmin, helpommin ja suuremmalle käyttäjäkunnalle. Yrityksistä Exergame Fitness, HoloFIT, BTS Sportlab ja Swift ovat toteuttaneet samankaltaisia teknologisia ympäristöjä ja teknologisia toteutuksia. Lisäksi meneillään oleva REVEA-hanke kuulostaa hieman siltä mitä MOCAPPE-hankkeessa on suunniteltu toteutettavaksi, mutta huipputason urheiluun tarkoitettuna.
Kaikille näille yrityksille ja hankkeille yhteistä olivat se, että urheilutavoitteista on pyritty tekemään hauskoja. Yhteneväisyyksiä MOCAPPE-hankkeen kanssa oli toteutustavoissa, eli haluttiin hyödyntää XR-laitteistoja kuten myös itse liikkentunnistusteknologioita. Näiden tekniikoiden lisäksi yrityksillä oli laajasti käytössään eri sensoriratkaisuja, jotka olivat tarkoitettu juuri urheilukäyttöön. Näitä ratkaisuja olivat esimerkiksi liikkeentunnistimet, kosketussensorit, sykesensorit, poljinnopeussensorit ja erilaiset interaktiiviset taulut sekä alustat.
Löydetyistä esimerkeistä laajin oli Exergame Fitness yritys. Heillä on laaja valikoima erilaisia digitaalisia ratkaisuja hauskoihin ja mukaansa tempaaviin urheiluympäristöihin. Exergame Fitness hyödyntää muun muassa liikealustoja, kameroita, ohjaimia ja interaktiivisia tauluja, joita heidän tarjoamissaan tuotteissaan hyödynnetään pelillistettyihin urheiluympäristöihin. (Interactive Fitness & Game Solutions 2025.)
BTS Sportlab tarjoaa mahdollisuuden biomekaaniseen analysointiin urheilusuorituksiin eri pakettiratkaisujensa avulla. Liikeanalysointisovelluksen lisäksi ratkaisuihin kuuluu monenlaisia laitteistoja kuten HD infrapunadigitaalikameroita, tunnistavia lattioita (sensing floor) ja FREEEMG-elektromyografia laitteistoja. (BTS Bioengineering 2025.)
REVEA-hanke on Aix-Marseille Yliopiston projekti, joka on suunnattu huippu urheilijoiden suorituksen parantamiseen pelillistämisen avulla. Kyseisessä hankkeessa on tarkoituksena hyödyntää uusia teknologioita, kuten XR-teknologiaa pelillisyyden saavuttamisessa. Hanke on edelleen käynnissä. (Aix-Marseille Université 2025.)
Muutamissa löydetyissä esimerkeissä pelillistettyjä ratkaisuja voidaan hyödyntää myös kotiympäristössä. Holodia yrityksen HoloFIT hyödyntää virtuaalisia ympäristöjä luodakseen pelillisyyttä, mutta tämän lisäksi he tarjoavat virtuaalista valmennusta ja räätälöintiä pelille. HoloFIT-ohjelman kanssa voidaan käyttää joko yhteensopivia omia laitteistoja ja sensoreita tai tilata heidän sivuiltaan. Sovellus vaatii yhteensopivat standalone VR-lasit. (Holodia and Holodia.com 2025.) Swiftin kehittämä Zwift-sovellus tarjoaa pelillistetyn urheilukokemuksen, jota voidaan käyttää useilla eri alustoilla: tietokoneella, Macilla, Androidilla, iOS:llä ja AppleTV:llä. Sovellus kuitenkin edellyttää yhteensopivan kuntopyörän, joita tällä hetkellä voi hankkia vain heidän kauttaan. (Zwift 2025.)
Yhteenveto
MOCAPPE-hankkeessa kehitetään uusia tapoja hyödyntää liikkeentunnistusta ja XR-teknologioita liikunnassa ja hyvinvoinnissa. Hankkeessa toteutetaan pelillistettyjä demoja, joilla tutkitaan teknologioiden hyötyjä ja mahdollisuuksia erityisesti Rovaniemen korkeakoulujen ja koulutuskuntayhtymän kehitysympäristöissä.
Benchmarking-vaiheessa nousi esiin kansainvälisiä esimerkkejä, kuten Exergame Fitness ja HoloFIT, joissa liikunnallisuus yhdistyy pelillisyyteen. Näistä saatiin hyviä käytännön esimerkkejä ja vertailupintaa hankkeen toteutuskeinoihin. Samalla havaittiin, ettei Suomessa ole vielä mahdottoman paljon yleisessä käytössä samankaltaisia toteutuksia, muutamia hankkeita lukuunottamatta.
Ensimmäinen konkreettinen toteutus hankkeessa tulee olemaan Santasportilla sijaitsevan testauslaboratorion pelillistetty juoksudemo. Sports Labin ratkaisut suunnitellaan myöhemmin, ja niissä esimerkiksi XR-teknologiat voivat muodostua keskeiseksi osaksi toteutusta. Pelidemojen kehitys tulee tukemaan uusien teknologioiden ymmärtämistä ja niiden soveltamista tulevaisuudessa. Hankkeen edetessä keskitymme yhä syvemmin tilojen ja laitteiden tehokkaaseen hyödyntämiseen, jotta niistä oppivat sekä kehittäjät, että myös käyttäjäkunta.
Lyhyesti hankkeesta
‘MOCAP järjestelmät urheilu- ja hyvinvointianalyysin pelillistämisessä’ on Lapin Liiton rahoittama EAKR-hanke, jonka toteutusaika on 1.10.2024 – 31.12.2026. Hankkeen kokonaisbudjetti on 999 847 €, josta EU-rahoitusosuus on 799 874 € (80 %) ja hanketoteuttajien omarahoitusosuudet 20 %.
Hankkeen nettisivuilta voi lukea hankkeesta lisää kuten myös ajankohtaisia kuulumisia: https://www.mocappe.fi/
Lähdekirjallisuus
Aix-Marseille Université 2025. France 2030 – REVEA project. Viitattu 27.2.2025 https://www.univ-amu.fr/en/public/france-2030-revea-project
BTS Bioengineering 2025. BTS SPORTLAB Complete laboratory for biomechanical analysis. Viitattu 27.2.2025 https://www.btsbioengineering.com/products/bts-sportlab/
Burger, B., Puupponen, A., & Jantunen, T. 2018. Synchronizing eye tracking and optical motion capture: How to bring them together. Viitattu 27.3.2025 https://doi.org/10.16910/jemr.11.2.5
Cleveland Clinic, 2022. Heart Rate Monitor. Viitattu 1.4.2025 https://my.clevelandclinic.org/health/diagnostics/23429-heart-rate-monitor
GeeksforGeeks, 2024. Accelerometer. Viitattu 1.4.2025 https://www.geeksforgeeks.org/accelerometer/
Holodia and Holodia.com 2025. Some call it a workout, we call it a game. Viitattu 27.2.2025 https://www.holodia.com/consumer/
Interactive Fitness & Game Solutions 2025. What is Exergaming? Viitattu 27.2.2025 https://exergame.com/solutions/what-is-exergaming/
Kapela, J., Pollari, S., & Frimodig, A. 2022. XR-teknologiat haltuun pk-
yrityksissä. Teoksessa S. Päällysaho, P. Junell, M. Salminen-Tuomaala, S.
Uusimäki, E. Varamäki, S. Saarikoski, & M. Karvonen (toim.), Opetusta,
oppimista, tutkimusta ja kehittämistä: SeAMK 30 vuotta (s. 315–327).
(Seinäjoen ammattikorkeakoulun julkaisusarja A. Tutkimuksia 38).
Seinäjoen ammattikorkeakoulu. Viitattu 27.3.2025 https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022121571806
Zwift 2025. What is Zwift. Viitattu 27.2.2025 https://www.zwift.com/eu/why-zwift
Artikkelijulkaisut ovat FrostBitin asiantuntijakirjoituksia Lapin ammattikorkeakoulun projektien toiminnasta ja tuloksista sekä muita TKI-toimintaa ja ICT-alaa koskevista aiheista. Artikkelit arvioi FrostBitin julkaisutoimikunta.
Irina Luiro
Irina työskentelee asiantuntijana FrostBit ohjelmistolaboratoriossa. Työnkuvaan kuuluu pitkälti pelimoottoriohjelmointi, mutta kokemusta on myös web- ja mobiiliohjelmoinnista.