LANDASAN TEOR
2.2. Augmented Reality
Augmented Reality (AR) merupakan variasi dari Virtual Environment (VE) atau Virtual Reality (VR). Teknologi VE secara menyeluruh membenamkan user dalam lingkungan sintetik. Saat terbenam itu, seorang user tidak dapat membedakan benda nyata disekitarnya. Sebaliknya, AR memungkinkan user untuk melihat dunia nyata, dengan objek virtual yang dilapiskan diatasnya atau digabung dengan dunia nyata. Maka AR menambah realitas, bukan menggantinya. Idealnya, user akan merasakan benda virtual dan nyata tampil berdampingan di ruang yang sama. (Azuma, 1997)
AR pada dasarnya merupakan variasi lain dari realitas virtual. Teknologi realitas virtual membenamkan user secara penuh dengan lingkungan sintetis, pada saat masuk kedalam dunia buatan itu, user tidak dapat mengenali lingkungan nyata disekitarnya. Namun AR tidak memisahkan yang nyata dengan virtual, namun menggabungkan keduanya pada ruang yang sama. Selain menambahkan benda virtual dalam lingkungan nyata, AR juga berpotensi menghilangkan benda-benda yang sudah ada. Menambah sebuah lapisan gambar maya dimungkinkan untuk menghilangkan atau menyembunyikan lingkungan nyata dari penglihatan user. Misalnya, untuk menyembunyikan sebuah kursi dalam lingkungan nyata, perlu digambarkan lapisan representasi tembok dan lantai kosong yang diletakkan diatas gambar kursi nyata, sehingga menutupi kursi nyata dari pandangan user. (Milgram et al, 1994)
Gambar 2.1. Milgram’s Reality - Virtuality Continuum (Milgram et al, 1994)
Pada Gambar 2.1, Milgram et al menjelaskan ada bagian celah yang menjadi pemisah antara lingkungan nyata dan lingkungan virtual. Diantara kedua lingkungan itu terdapat dua bagian yang menjadi jembatan yang memiliki bentuk yang berbeda. Dua bagian itu adalah Augmented Reality dan Augmented Virtuality. Posisi kedua bagian tersebut berbeda untuk Augmented Reality yang lebih dekat kepada lingkungan nyata, sedangkan Augmented Virtuality yang lebih dekat kepada lingkungan virtual.
Bagian kiri adalah lingkungan nyata yang terdapat benda – benda nyata, sedangkan pada bagian kanan adalah lingkungan virtual yang terdapat benda – benda tidak nyata seperti lingkungan yang terdapat pada film animasi 3D maupun 2D. Pada
8
bagian Augmented Reality, lingkungan bersifat nyata dan benda bersifat virtual, sedangkan pada bagian Augmented Virtuality benda bersifat nyata dan lingkungan bersifat virtual. Pengelompokan Augmented Reality dan Augmented Virtuality sering disebut sebagai Mixed Reality karena Augmented Reality dan Augmented Virtuality merupakan gabungan dari lingkungan nyata dan lingkungan virtual. (Milgram et al, 1994)
2.2.1. Komponen Augmented Reality
Terdapat beberapa komponen augmented reality untuk mendukung kinerja pengolahan citra digital. Komponen-komponen tersebut sebagai berikut (Silva et al, 2003) :
1. Scene Generator
Scene generator merupakan perangkat lunak untuk melakukan proses rendering. Rendering adalah proses membangun gambar atau objek tertentu dalam aplikasi AR.
2. Tracking System
Tracking system merupakan komponen yang terpenting dalam AR. Pada proses mendeteksi objek virtual dengan objek nyata akan dideteksi dengan pola tertentu.
3. Display
Dalam pengembangan sistem AR terdapat beberapa faktor yang perlu diperhatikan yaitu faktor fleksibilitas, titik pandang, area pendeteksian, dan resolusi. Pada faktor area pendeteksian, faktor cahaya sangat mempengaruhi dalam proses display.
4. AR Devices
Saat ini AR dapat digunakan pada device smartphone maupun PC. Teknologi AR telah tersedia pada berbagai platform, yaitu Android, Iphone, Windows Phone, Windows, Linux, dan lainnya.
2.2.2. Sistem Display Augmented Reality
Sistem tampilan AR merupakan sistem pembentukan objek virtual pada jalur optik diantara mata pengamat dan objek nyata dengan menggunakan seperangkat alat optik, elektronik dan komponen mekanik. (Bimber & Raskar, 2005)
Gambar 2.2. Pembentukan objek Virtual pada sistem display AR (Bimber & Raskar, 2005)
Gambar 2.2 menggambarkan berbagai kemungkinan dari mana gambar dapat dibentuk untuk mendukung aplikasi augmented reality, dimana display terletak sehubungan dengan pengamat dan objek nyata, dan jenis gambar yang dihasilkan. (Bimber & Raskar, 2005)
Pembentukan objek virtual dibagi menjadi 3 kategori, yaitu (Bimber & Raskar, 2005) :
1. Head-Attached Display
Head-Attached Display merupakan sistem display AR dimana user mengenakan perangkat keras AR di kepala.
2. Hand-Held Display
Hand-Held Display merupakan sistem display AR dimana objek virtual terbentuk dalam jangkauan tangan user.
3. Spatial Display
Spatial Display merupakan sistem display AR yang memproyeksikan objek virtual ke lingkungan nyata menggunakan proyektor digital atau tergabung dengan lingkungan nyata menggunakan panel tampilan.
2.3.Marker
Augmented Reality membutuhkan suatu marker untuk dikenali agar dapat menentukan bagaimana dan dimana objek tambahan itu akan ditampilkan. Mengacu pada hal ini, Augmented Reality dibagi kedalam 2 jenis yaitu Marker-based tracking dan Marker- less tracking. (Johnson et al, 2010)
10
2.3.1. Marker-based tracking
Augmented Reality jenis ini menggunakan kamera dan penanda visual atau yang biasa disebut marker untuk menampilkan konten tambahan. Marker adalah sebuah tanda visual berbentuk persegi yang terdiri dari warna hitam dan putih dimana warna hitam merupakan garis pinggir dan tebal dan warna putih berada di bagian dalam. Keuntungan dari penggunaan warna hitam dan putih yaitu untuk dengan mudah memisahan antara marker dan latar belakangnya. Bagian dalam dari marker merupakan penanda dari marker tersebut. Marker yang seperti ini bisa disebut sebagai fiducial marker. Contoh dari marker dapat dilihat pada Gambar 2.3, dapat terlihat marker memiliki warna hitam putih dan memiliki gambar kupu-kupu didalam kotak warna putih dibagian dalam.
Gambar 2.3. Fiducial Marker (Siltanen, 2012) 2.3.2. Marker-less tracking
Marker-less tracking merupakan sebuah metode Augmented Reality dimana proses tracking tidak lagi hanya menggunakan marker sebagai target deteksi. Dengan adanya metode ini, proses Augmented Reality tidak lagi terbatas pada marker saja, namun gambar visual, objek 3D, GPS atau wajah yang dapat dijadikan sebagai target deteksi. Perbedaan antara marker-based dengan marker-less adalah pada proses tracking posisi kamera dan orientasi kamera dihitung dengan marker yang telah ditetapkan. Sedangkan pada marker-less menghitung posisi dan orientasi kamera dan dunia nyata tanpa ada ketentuan tertentu, hanya menggunakan fitur alami seperti edge, corner, garis ataupun model 3D. Adapun metode marker-less yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode image tracking dimana gambar visual dijadikan sebagai target untuk aplikasi Augmented Reality yang dibangun. Contoh aplikasi Augmented Reality image tracking dapat dilihat pada Gambar 2.4. Dapat terlihat setelah objek teko muncul diatas marker bergambar setelah di-tracking oleh sistem.
Gambar 2.4. Markerless Image Tracking (Cushnan & El Habbak, 2013)
2.4.Vuforia
Qualcomm AR SDK Vuforia (QCAR SDK) memanggil perangkat kamera secara live streaming. Kemudian akan menganalisa video dengan deteksi marker dan memberikan informasi spasial 3D dari marker yang terdeteksi melalui API. Programmer dapat menggunakan informasi tersebut untuk memanggil objek 3D virtual yang tepat untuk dimunculkan di kamera. Hasilnya, benda virtual akan dicampur ke dalam lingkungan nyata secara real-time. (Lyu, 2012)
Vuforia menawarkan menggunakan komponen yang melakukan peran augmented reality saat berinteraksi bersama-sama secara lebih mudah. Misalnya, SDK menawarkan komponen ARCamera. Komponen ARCamera otomatis akan memanggil kamera dari perangkat dan menampilkannya untuk digunakan. Hal ini juga akan mendeteksi objek trackable. ARCamera akan menanggapi user tanpa bantuan langsung dari pengembang. Ini menyederhanakan proses menciptakan pengalaman augmented reality. (Cushnan & El Habbak, 2013)
Beberapa kemampuan Vuforia yaitu (Ibanez & Figueras, 2013) : 1. Image Target
Image Target adalah gambar yang dapat dideteksi dan dilacak Vuforia SDK. Gambar ini daerah warnanya tidak perlu hitam dan putih atau kode untuk diketahui. Vuforia SDK menggunakan satu set algoritma untuk mendeteksi dan melacak fitur yang dihadirkan menjadi gambar yang diketahui dengan membandingkan fitur ini terhadap objek pada database. Setelah terdeteksi, Vuforia akan melacak gambar selama dalam pandangan kamera. Image Target ini yang akan menjadi marker.
12
2. Virtual Button
Virtual Button adalah daerah persegi panjang yang telah didefinisikan oleh pengembang pada Image Target yang bila disentuh atau ditutup dalam tampilan kamera, akan memicu suatu event. Virtual Button dapat digunakan untuk melaksanakan event seperti tombol (button) atau untuk mendeteksi jika suatu daerah tertentu ditutupi oleh suatu objek. Virtual Button hanya bisa aktif jika area tombol pada di tampilan kamera. Pada Gambar 2.5 terlihat user sedang menekan marker yang memiliki Virtual Button untuk memicu suatu event.
Platform Qualcomm AR tersebut terdiri dari 2 komponen diantaranya adalah (Lyu, 2012) :
1. Target Management System
Mengizinkan pengembang melakukan upload gambar yang sudah diregistrasi oleh marker dan kemudian melakukan download target gambar yang akan dimunculkan.
2. QCAR SDK Vuforia
Mengizinkan pengembang untuk melakukan koneksi antara aplikasi yang sudah dibuat dengan library static i.e libQCAR.a pada iOS atau libQCAR.so pada android. Gambar 2.6 memberikan gambaran umum pembangunan aplikasi dengan Qualcomm AR Platform. Platform ini terdiri dari SDK QCAR dan Target System Management yang dikembangkan pada portal QdevNet. Seorang pengembang meng-upload gambar masukan untuk target yang ingin dilacak dan kemudian men-download sumber daya target, yang dibundel dengan App. SDK QCAR menyediakan sebuah objek yang terbagi - libQCAR.so - yang harus dikaitkan dengan app.
Gambar 2.6. Library QCAR SDK (Lyu, 2012)
Selain itu, QCAR juga menawarkan development dan distribusi yang gratis. Vuforia SDK memerlukan beberapa komponen penting agar dapat bekerja dengan baik. Komponen tersebut antara lain (Lyu, 2012) :
a. Kamera
Kamera dibutuhkan untuk memastikan bahwa setiap frame ditangkap dan diteruskan secara efisien ke tracker. Para pengembang hanya tinggal memberi tahu kamera kapan mereka mulai menangkap dan berhenti.
b. Image Converter
Mengkonversi format kamera (misalnya YUV12) kedalam format yang dapat dideteksi oleh OpenGL (misalnya RGB565) dan untuk tracking (misalnya luminance).
c. Tracker
Mengandung algoritma computer vision yang dapat mendeteksi dan melacak objek dunia nyata yang ada pada video kamera.
d. Video Background Renderer
Me-render gambar dari kamera yang tersimpan di dalam state object. Performa dari video background renderer sangat bergantung pada device yang digunakan.
e. Application Code
Menginisialisasi semua komponen di atas dan melakukan tiga tahapan penting dalam aplication code seperti :
1. Query state object pada target baru yang terdeteksi atau marker. 2. Update logika aplikasi setiap input baru dimasukkan.
3. Render grafis yang ditambahkan (augmented). f. Target Resources
14
Dibuat menggunakan on-line Target Management System. Assets yang diunduh berisi sebuah konfigurasi xml – config.xml – yang memungkinkan pengembang untuk mengkonfigurasi beberapa fitur dalam trackable dan binary file yang berisi database trackable.