LANDASAN TEOR
13 Gonrang Sipitu pitu
2.3. Augmented Reality
Augmented Reality (AR) adalah suatu teknologi yang menggabungkan benda maya dua dimensi dan ataupun tiga dimensi ke dalam sebuah lingkungan nyata tiga dimensi lalu memproyeksikan benda-benda maya tersebut dalam waktu nyata.
AR merupakan variasi dari kombinasi Virtual Environtment (VE) dengan
Reality Environtment (RE). Dengan dirumuskannya suatu bentuk diagram kerangka kemungkinan yaitu penggabungan dan peleburan dunia nyata dan dunia maya ke dalam sebuah kontinuum virtualitas (Virtuality Continuum). Sisi yang paling kiri adalah lingkungan nyata yang hanya berisi benda nyata, dan sisi paling kanan adalah lingkungan maya yang berisi benda maya. Untuk lebih jelasnya, dapat digambarkan seperti pada Gambar 2.1 (Milgram, 1994) :
Gambar 2.1. Virtuality Continuum (Milgram, 1994)
Pada Gambar 2.1 diatas menjelaskan bahwa dalam realitas tertambah
(Augmented Reality), yang lebih dekat ke sisi kiri, lingkungan bersifat nyata dan benda bersifat maya, sementara dalam augmented virtuality atau virtualitas tertambah, yang lebih dekat ke sisi kanan, lingkungan bersifat maya dan bersifat nyata. Realitas tertambah dan virtualitas tertambah digabungkan menjadi mixed reality atau realitas campuran.
Tujuan dari AR adalah mengambil dunia nyata sebagai dasar dengan menggabungkan beberapa teknologi virtual dan menambahkan data konstektual agar pemahaman manusia sebagai penggunanya menjadi semakin jelas. Data konstektual ini dapat berupa komentar audio, data lokasi, konteks sejarah, atau dalam bentuk lainnya. Pada saat ini, AR telah banyak digunakan dalam berbagai bidang seperti kedokteran, militer, manufaktur, hiburan, museum, game pendidikan, pendidikan, dan lain-lain.
Dalam teknologi AR ada tiga karakteristik yang menjadi dasar diantaranya adalah kombinasi pada dunia nyata dan virtual, interaksi yang berjalan secara real- time, dan karakteristik terakhir adalah bentuk obyek yang berupa model 3 dimensi atau 3D. Bentuk data kontekstual dalam sistem AR ini dapat berupa data lokasi, audio, video ataupun dalam bentuk data model 3D.
Beberapa komponen yang diperlukan dalam pembuatan dan pengembangan aplikasi AR adalah sebagai berikut :
a) Komputer, Komputer berfungsi sebagai perangkat yang digunakan untuk mengendalikan semua proses yang akan terjadi dalam sebuah aplikasi. Penggunaan komputer ini disesuaikan dengan kondisi dari aplikasi yang akan digunakan. Kemudian untuk output aplikasi akan ditampilkan melalui monitor.
b) Marker, Marker berfungsi sebagai gambar (image) dengan warna hitam dan putih dengan bentuk persegi. Dengan menggunakan marker ini maka proses tracking pada saat aplikasi digunakan. Komputer akan mengenali posisi dan orientasi dari marker dan akan menciptakan obyek virtual yang berupa obyek 3D yaitu pada titik (0, 0, 0) dan 3 sumbu (X, Y, Z) c) Kamera, Kamera merupakan perangkat yang berfungsi sebagai recording sensor. Kamera tersebut terhubung ke komputer yang akan memproses image yang ditangkap oleh kamera. Apabila kamera menangkap image yang mengandung marker, maka aplikasi yang ada di komputer tersebut mampu mengenali marker tersebut. Selanjutnya, komputer akan mengkalkulasi posisi dan jarak marker tersebut. Lalu, komputer akan menampilkan obyek 3D di atas marker tersebut.
Secara umum AR berfungsi untuk memvisualisasikan suatu obyek dalam waktu yang bersamaan (realtime). Adapun lebih spesifik lagi fungsi AR sebagai berikut:
1) Mengkombinasikan obyek fisik dan digital interface.
2) Menciptakan manipulasi dari model obyek virtual.
2.3.1.Metode Pelacakan (Tracking) Augmented Reality
Ada beberapa jenis metode pelacakan (tracking) pada AR, antara lain sebagai berikut: 1. Elektromagnetic tracking system, mengukur medan magnet yang dihasilkan
melalui arus listrik yang secara simultan melewati tiga kumparan kabel yang disusun secara tegak lurus satu dengan yang lain. Setiap kumparan kecil bersifat elektromagnet. Sensor sistem mengkalkulasikan bagaimana medan magnet terbentuk dan pengaruhnya terhadap kumpuran lainnya. Pengukuran tersebut menunjukkan posisi atau orientasi dan arah dari emitter. Reponsibilitas dari efisiensi sistem pelacakan elektromagnet sangat baik dan tingkat latensinya cukup rendah. Satu kekurangan dari sistem ini adalah apapun yang dapat menghasilkan medan magnet dapat mempengaruhi sinyal yang dikirim ke sensor.
2. Accoustic tracking system, sistem pelacakan ini menangkap dan menghasilkan gelombang suara ultrasonic untuk mengidentifikasi orientasi dan posisi dari target. Sistem ini mengkalkulasi waktu yang digunakan suara ultrasonic untuk mencapai sensor. Sensor biasanya selalu menjaga kestabilan dalam lingkungan dimana pengguna menempatkan emitter. Bagaimanapun, kalkulasi dari orientasi serta posisi target bergantung pada waktu yang digunakan oleh suara untuk mencapai sensor adalah dilakukan oleh sistem. Terdapat banyak kekurangan pada sistem pelacakan acoustic. Suara yang lewat sangat lambat, sehingga tingkat update posisi target juga menjadi lambat. Efesiensi sistem dapat menjadi tidak efektif dengan kecepatan suara melewati udara karena sering kali berubah, bergantung pada kelembaban, temperatur atau tekanan barometer dalam lingkungan.
3. Optical tracking system, perangkat ini menggunakan cahaya untuk menghitung orientasi dan posisi target. Sinyal emitter dalam perangkat optical secara khusus terdiri atas sekumpulan LED inframerah. Sensor kamera dapat menangkap cahaya inframerah yang dipancarkan. LED menyala dalam pulse secara sekuensial. Kamera merekam sinyal pulse dan mengirim informasi kepada unit pemrosesan sistem. Unit tersebut kemudian dapat menghitung kemungkinan data untuk menentukan posisi dan orientasi target. Sistem optical mempunyai tingkat upload data yang cepat, sehingga latensi dapat diminimalisir. Kekurangan sistem ini adalah penglihatan antara kamera dan LED dapat menjadi gelap, bertentangan dengan proses pelacakan. Radiasi inframerah juga dapat membuat sistem kurang efektif.
4. Mechanical tracking system, sistem pelacakan ini bergantung pada physical link antara target dan referensi titik tetap. Salah satu contohnya adalah sistem pelacakan mekanikal dalam lingkungan virtual reality (VR), yaitu BOOM display. BOOM display, sebuah head-mounted display (HMD), dipasang di bagian belakang dengan yang terdiri atas 2 poin artikulasi. Deteksi orientasi dan posisi dari sistem dilakukan melalui lengan. Tingkat update cukup tinggi dengan sistem pelacakan mekanikal, tetapi sistem ini memiki kekurangan yaitu membatasi pergerakan dari pengguna (user).
5. Inertial navigation system, navigasi bantuan yang menggunakan komputer, sensor gerak (accelerometer), sensor rotasi (gyroscopes) secara continue dikalkulasi melalui posisi dead reckoning (proses pengukuran posisi sekarang seseorang, dengan menggunakan posisi yang telah ditentukan sebelumnya, atau memperbaikinya, dan tingkatan posisi berdasarkan kecepatan rata-rata dari waktu-waktu), orientasi, dan kecepatan perpindahan obyek tanpa membutuhkan referensi luar. Sistem ini digunakan dalam bidang transportasi seperti, kapal, pesawat, kapal selam, dan pesawat ruang angkasa.
6. GPS Tracking, teknologi AVL (Automated Vehicle Locater) yang memungkinkan pengguna untuk melacak suatu obyek bergerak seperti kendaraan, armada ataupun mobil secara realtime. GPS tracking
memanfaatkan kombinasi teknologi GSM dan GPS untuk menentukan koordinat sebuah obyek, lalu menerjemahkan dalam bentuk peta digital.
7. Hybrid Tracking, sistem pelacakan yang merupakan gabungan dari dua atau lebih teknik pelacakan, hybrid tracking digunakan untuk menciptakan sistem pelacakan yang lebih baik. Teknik ini secara sinergis dapat meningkatkan kesegaran (robustness), kecepatan pelacakan (tracking speed) dan akurasi, dan mengurangi jitter dan noice. Hybrid tracking telah banyak digunakan dengan gabungan beberapa teknik pelacakan (misalnya, GPS electronic compass dan
sensor inertial dan sensor optical).
2.3.2.Teknik Tampilan AR
Terdapat tiga teknik tampilan pada AR yaitu head-mounted display, handheld displays, dan spatial display.
1. Head-mounted display
Head-mounted display (HMD) menempatkan gambar diantara dunia nyata dan obyek grafik virtual melalui pandangan user terhadap dunia nyata. Head-mounted display terbagi menjadi dua bagian yaitu optical see-through dan video see- through.Optical see-through biasanya menempatkan sebuah semi-silvered mirror
sebelum mata pengguna. Pengguna dapat melihat dunia nyata melalui mirror
(cermin), dan juga melihat grafik komputer digambarkan pada layar miniatur yang tampak pada refleksi cermin. Proses ini mempunyai efek grafik seperti munculnya obyek hitam transparan terhadap pengguna, memberikan pandangan tanpa modifikasi dari obyek nyata pada tempat yang sama. Video see-through, pandangan pengguna tidak secara langsung terhadap dunia nyata tetapi hanya sebuah miniatur hasil komputerisasi yang nampak penuh dalam layar. HMD harus melacak dengan sensor yang menyediakan 6DOF (six degrees of 33 freedom). Pelacakan ini membuat sistem dapat menyelaraskan virtual informasi ke dunia nyata.
2. Handheld display
Handheld display bekerja dengan sebuah layar kecil yang pas atau sesuai dengan genggaman pengguna. Handheld AR merupakan solusi untuk video-see through. Mulanya, teknik ini bekerja dengan penanda fiducial, dan kemudian GPS, dan sensor MEMS (Microelectromechanical systems) seperti kompas digital,
accelerometer, dan gyroscope. Saat ini, pelacakan tanpa marker, yaitu SLAM
(Simultaneous localization and mapping) seperti PTAM yang mulai digunakan. Keuntungan utama dari handheld AR adalah mudah digunakan, dapat dibawa kemana-mana (portable) dan telah dilengkapi kamera.
2.4.Vuforia
Vuforia merupakan software library untuk augmented reality yang menggunakan sumber yang konsisten dan fokus pada image recognition. Vuforia mempunyai banyak fitur dan kemampuan yang dapat membentuk dalam pengembangan bagi pengguna Augmented reality. Dengan bantuan iOS, Android, dan Unity 3D, platform
vuforia mendukung para pengembang untuk membuat aplikasi yang dapat digunakan hampir semua jenis smartphone.
Gambar 2.2. Struktur Vuforia (Lestari, 2015)
Target pada vuforia merupakan objek pada dunia nyata yang dapat dideteksi oleh kamera, untuk menampilkan objek virtual. Beberapa jenis target pada vuforia adalah :
1. Image targets, contoh : foto, papan permainan, halaman majalah, sampul buku, kemasan produk, poster, kartu ucapan. Jenis target ini menampilkan gambar sederhana dari Augmented Reality.
2. Frame markers, tipe frame gambar 2D dengan pattern khusus yang dapat digunakan sebagai potongan permainan di permainan pada papan.
3. Multi-target, contohnya kemasan produk atau produk yang berbentuk kotak ataupun persegi. Jenis ini dapat menampilkan gambar sederhana Augmented 3D.
4. Virtual buttons, yang dapat membuat tombol sebagai daerah kotak sebagai sasaran gambar .
2.5.Android
Sistem operasi dari Google yang dikembangkan dari kernel Linux mempunyai penggunaan yang sangat pesat. Android merupakan perangkat lunak open source
dengan dukungan komunitas yang besar sehingga dapat dimodifikasi sesuai kebutuhan. Seiring perkembangannya Android sekarang tidak hanya digunakan pada perangkat handheld seperti Smartphone dan Smart Watch, namun dengan cepat telah memasuki ranah otomotif, hingga perangkat elektronik pada rumah tangga seperti kulkas, mesin cuci dan lainnya. Sehingga tidak bisa dihindari fragmentasi perangkat yang menggunakan Android membuat pengembang aplikasi akan mengalami kesulitan untuk mendukung semua perangkat. Di sisi lain hal ini tentu juga merupakan tantangan dengan profit yang menggiurkan karena pangsa pasar yang didominasi perangkat Android. Harga perangkat yang relatif murah membuat penjualan melonjak tinggi yang mengakibatkan meningkatnya kebutuhan akan aplikasi Android. Pada Juli 2013, terdapat lebih dari 50 miliar download aplikasi yang disediakan di pasar aplikasi Google, Play Store .
Pengembangan aplikasi untuk Android bisa dilakukan pada semua sistem operasi populer mulai dari Windows, Linux, Mac OS, dan sebagainya. Software development kit (SDK) Android menyediakan seluruh alat yang dibutuhkan untuk membuat sebuah aplikasi. SDK berisi mulai dari source code Android, dokumentasi
untuk pembelajaran, contoh aplikasi, tool untuk debugging, image sistem operasi, dan lain sebagainya. Umumnya aplikasi Android dibuat menggunakan Java dan extensible markup language (XML). Namun tidak menutup kemungkinan untuk menggunakan bahasa pemrograman yang lain, beberapa di antaranya adalah:
Basic4Android atau B4A menggunakan Visual Basic. B4A dikembangkan oleh Anywhere Software Ltd.
Corona SDK, dibuat oleh Walter Luh dari Corona Labs Inc. Pengembangan dengan Corona SDK menggunakan bahasa pemrograman Lua, yang berjalan di atas C++/OpenGL.
Delphi pengembangan menggunakan Object Pascal yang dikembangkan oleh Embarcadero.
Kivy, pengembangan aplikasi menggunakan Python. RubyMotion, pengembangan aplikasi menggunakan Ruby. Xamarin, menggunakan C# untuk membuat aplikasi Android.
PhoneGap, menggunakan pemrograman web seperti HTML atau CSS.