2.1 AUGMENTED REALITY
Augmented reality (AR) merupakan tampilan real-time baik secara langsung maupun tidak langsung dari fisik lingkungan nyata yang telah ditambahkan (augmented) dengan menambahkan informasi maya yang dihasilkan oleh komputer. AR menampilkan dunia yang lebih alami dan luas untuk mengatur informasi yang digambarkan, dibandingkan dengan aplikasi desktop biasa. AR menyajikan solusi alternatif untuk perkembangan yang ada sekarang, yaitu mengenai tampilan dari berbagai koordinat yang ditanamkan untuk penggambaran informasi (Furht, B: Handbook of Augmented Reality:2012).
Menurut Mastrion dalam jurnal Augmented Reality: The New, New Media, yang dipublikasikan secara online oleh Proquest (2010), Augmented Reality membutuhkan perangkat keras seperti berikut: komputer atau laptop, webcam, handphone berkamera, dan tracker atau marker untuk mengidentifikasi di mana augmented reality akan diproyeksikan. Pengguna mengarahkan kamera pada lingkungan, lingkungan akan ditampilkan pada layar, dan data digital akan muncul. Versi lainnya yaitu dengan menggunakan headgear untuk memproyeksikan data ke penglihatan pengguna.
Tujuan dari augmented reality adalah mempermudah kehidupan para user dengan membawa informasi maya, tidak hanya di lingkungan sekitarnya, tetapi juga tampilan dunia nyata secara langsung AR juga menambahkan persepsi dan interaksi user terhadap dunia nyata.
Ketika user berinteraksi dengan sistem AR dengan menggunakan marker di dunia nyata, marker ini akan dilacak oleh sistem lalu menempatkan grafik komputer dengan acuan dari posisi marker itu sendiri. User dapat menggerakkan objek virtual yang berpadu dengan dunia nyata hanya dengan manipulasi dari marker. Pergerakan dari kamera atau pergerakan marker akan memungkinkan
user untuk melakukan perbesaran atau perkecilan, atau menentukan posisi yang tepat dari sudut pandang user (Maad, S: The Horizon of Augmented reality:2010).
2.2 SEJARAH AUGMENTED REALITY
Augmented reality pertama kali muncul pada tahun 1950-an ketika Morton Heilig, seorang cinematographer, berpendapat bahwa cinema adalah kegiatan yang memiliki kemampuan untuk menarik penonton ke dalam aktivitas pada layar dengan memanfaatkan semua indra secara efektif. Pada tahun 1962, Heilig membangun sebuah prototype dari pemikirannya tersebut, sesuai dengan yang digambarkan pada tahun 1955 dalam cinema yang berjudul " The Cinema of the Future". Kemudian Ivan Sutherland menciptakan head mounted display (sebuah perangkat keras yang dapat dikenakan pada kepala dan dilengkapi dengan sebuah display) pada tahun 1966. Pada tahun 1968, Sutherland merupakan orang pertama yang menciptakan sistem augmented reality dengan menggunakan sebuah head mounted display yang tembus pandang.
Gambar 2.1 Ivan Sutherland HMD (Sumber: Furht, 2011)
Pada tahun 1975, Myron Krueger menciptakan Videoplace, ruangan yang mengizinkan user untuk berinteraksi dengan objek maya untuk pertama kalinya.
Kemudian, Tom Caudell dan David Mizell mulai membahas keuntungan AR daripada VR, seperti membutuhkan daya yang lebih sedikit. Pada tahun yang sama L.B Rosenberg mengembangkan salah satu sistem AR yang dinamakan Virtual Fixtures. Mobile AR game dikembangkan oleh Bruce Thomas pada tahun 2000, yang kemudian pada tahun 2005 Horizon Report memprediksi bahwa teknologi ini akan maju pada 4-5 tahun mendatang. Sekarang dengan teknologi canggih, sistem AR dan aplikasi AR yang ada semakin bertambah, seiring dengan munculnya iPad 2 dan kompetitornya. (Furht, B: Handbook of Augmented Reality:2012).
2.2.1 Aplikasi Augmented Reality
Anggi Andriyadi menyatakan dalam bukunya yang berjudul “Augmented reality With ArtToolkit” bahwa bidang-bidang yang pernah menerapkan teknologi augmented reality adalah :
1. Kedokteran (Medical) :Teknologi pencitraan sangat dibutuhkan di dunia kedokteran, misalnya untuk simulasi operasi, simulasi pembuatan vaksin virus, dll. Untuk itu, bidang kedokteran menerapkan augmented reality pada visualisasi penelitian mereka.
2. Hiburan (Entertainment) : Dunia hiburan membutuhkan augmented reality sebagai penunjang efek-efek yang dihasilkan oleh hiburan tersebut. Sebagai contoh, ketika seorang wartawan memperkirakan ramalan cuaca, dia berdiri di depan layar hijau atau biru, kemudian dengan teknologi augmented reality, layar hijau atau biru tersebut berubah menjadi gambar animasi tentang cuaca tersebut, sehingga seolah-olah wartawan tersebut masuk ke dalam animasi tersebut.
3. Latihan Militer (Military Training) : Militer telah menerapkan augmented reality pada latihan tempur mereka. Sebagai contoh, militer menggunakan augmented reality untuk membuat sebuah permainan perang, di mana prajurit
masuk kedalam dunia game tersebut, dan seolah-olah seperti melakukan perang sesungguhnya.
4. Engineering Design : Seorang engineering design membutuhkan augmented reality untuk menampilkan hasil design mereka secara nyata terhadap klien.
Dengan teknologi ini klien akan dapat mengetahui tentang spesifikasi yang lebih detail tentang desain mereka.
5. Consumer Design : Augmented reality telah digunakan dalam mempromosikan produk. Sebagai contoh, seorang pengembang menggunakan brosur virtual untuk memberikan informasi yang lengkap secara 3D, sehingga pelanggan dapat mengetahui secara jelas produk yang ditawarkan.
2.3 ANDROID FRAMEWORK
Gambar 2.2 Android Framework
(Sumber: http://developer.android.com/guide/faq/framework.html)
Sistem operasi Android memiliki komponen utama sebagai berikut :
1. Aplikasi : Android berisi sekumpulan aplikasi utama seperti : email client, program Short Message Service (SMS), kalender, peta, browser, daftar kontak, dan lain-lain. Semua aplikasi ditulis dengan menggunakan bahasa pemrograman Java.
2. Kerangka Kerja Aplikasi : Kerangka kerja aplikasi yang ditulis dengan menggunakan bahasa pemrograman Java merupakan peralatan yang digunakan oleh semua aplikasi, baik aplikasi bawaan dari ponsel seperti daftar kontak, dan kontak SMS, maupun aplikasi yang ditulis oleh Google ataupun pengembang Android. Android menawarkan para pengembangan kemampuan untuk membangun aplikasi yang inovatif. Pengembangan bebas untuk mengambil keuntungan dari perangkat keras, akses lokasi informasi, menjalankan background services, mengatur alarm, menambahkan peringatan ke status bar, dan masih banyak lagi.
Pengembang memiliki akses yang penuh ke dalam kerangka kerja API yang sama yang digunakan oleh aplikasi utama. Pada dasarnya, kerangka kerja aplikasi memiliki beberapa komponen sebagai berikut :
Activity Manager : Mengatur siklus dari aplikasi yang menyediakan navigasi background untuk aplikasi yang berjalan pada proses yang berbeda.
Package Manager : Untuk melacak aplikasi yang di install pada perangkat.
Windows Manager : Merupakan abstrakasi dari bahasa pemrograman Java pada bagian atas dari level services (pada level yang lebih rendah) yang disediakan oleh Surface Manager.
Resource Manager : Digunakan untuk mengakses sumber daya yang bersifat bukan code seperti string lokal, bitmap, deskripsi dari layout file dan bagian external dari aplikasi.
View System : Digunakan untuk mengambil sekumpulan button, list, grid, dan text box yang digunakan di dalam antarmuka pengguna.
Notification Manager : Digunakan untuk mengatur tampilan peringatan dan fungsi-fungsi lain.
3. Libraries : Android memiliki sekumpulan library C/C++ yang digunakan oleh berbagai komponen dalam sistem Android. Kemampuan-kemampuan ini dilihat oleh para pengembang melalui kerangka kerja aplikasi. Beberapa library utama dijelaskan sebagai berikut :
System C library : Merupakan implemententasi dari system library bahasa C standard (libc), untuk perangkat berbasis Linux.
Media Libraries :Berbasis packetVideo OpenCORE, mendukung memutar ulang dan menyimpan dari berbagai jenis audio dan video, termasuk file static image, termasuk MPEG4, H.264, MP3, AMR, JPG dan PNG.
Surface Manager : Bertugas mengelola akses ke dalam sub-sistem layar dan menyusun grafik 2D dan 3D ke dalam beberapa layer dari beberapa aplikasi. Mengatur akses ke dalam sub-sistem tampilan dari sususan grafis layer 2D dan 3D secara mulus dari beberapa aplikasi dan menyusun permukaan gambar yang berbeda pada layar ponsel.
LibWebCore : Sebuah engine web browser yang mengelola browser Android beserta tampilan web.
SGL : Merupakan engine grafis 2D pada Android dan bekerja sama dengan lapisan pada level yang lebih tinggi dari kerangka kerja ( seperti Windows Manager dan Surface Manager) untuk mengimplementasikan keseluruhan graphics pipeline dari Android.
3D Libraries : Sebuah implementasi berbasis OpenGL ES 1.0 API, bertugas untuk menangani akselerasi perangkat keras 3D, serta
sebagai perangkat lunak rasterisasi perangkat lunak 3D yang optimal.
FreeType : Bertugas merender font bitmap maupun vector.
SQLite : Engine Database relasional yang ringan dan powerful yang berfungsi untuk semua aplikasi.
4. Android Run Time : Android mencakup library yang menyediakan sebagian besar library dari bahasa pemrograman Java. Tiap aplikasi Android memiliki proses tersendiri, berjalan di Dalvik Virtual Machine.
Dalvik membuat sebuah perangkat Android dapat menjalankan Virtual Machine secara bersamaan secara efisien. Dalvik Virtual Machine mengeksekusi file dalam format Dalvik Exectuable.dex yang dioptimalkan untuk pengunaan memori secara minimal. Dalvik Virtual Machine bergantung kepada kernel Linux untuk fungsionalitas dasar seperti manajemen memori threading dan manajemen memori tingkat rendah.
5. Linux Kernel : Android bergantung pada Linux Versi 2.6 sebagai layanan sistem inti seperti keamanan, manajemen memori, manajemen proses, network stack, dan driver model. Kernel juga bertindak sebagai lapisan abstraksi antara perangkat keras dan lapisan perangkat lunak.
2.4 VUFORIA QUALCOM AUGMENTED REALITY
Vuforia Qualcomm Augmented reality (QCAR) merupakan sebuah SDK yang memberikan pengalaman menarik kepada para developer untuk menciptakan AR mobile. Dengan memberikan generasi baru yaitu interaktif 3D, Vuforia Qualcomm Augmented reality memberikan beberapa keuntungan yaitu : 1. Teknologi computer vision untuk menyelaraskan gambar yang tercetak dan
objek 3D.
2. Mendukung beberapa alat development seperti Xcode, Unity 3D. Selain itu, QCAR menawarkan development dan distribusi yang gratis.
2.4.1 QCAR Api Reference
API reference berisi informasi tentang hirarki kelas dan fungsi member dari QCAR SDK. Sistem dari QCAR SDK ditampilkan seperti pada gambar 2.2, menyediakan : callback event. Contoh : sebuah image baru yang tersedia.
High-level access ke perangkat keras. Contoh : Kamera start/ stop.
Multiple Trackables o Image Targets o Multi Targets o Frame Markers
Interaksi secara langsung dengan dunia nyata o Virtual Button
Gambar 2.3 Sistem High-level Vuforia QCAR SDK (Sumber: https://developer.vuforia.com/resources/api/index)
2.4.2 Arsitektur Vuforia QCAR
Vuforia QCAR SDK memerlukan beberapa komponen penting agar dapat bekerja dengan baik. Komponen-komponen tersebut antara lain:
1. Kamera : Kamera dibutuhkan untuk memastikan bahwa setiap frame ditangkap dan diteruskan secara efisien ke tracker. Para developer hanya tinggal memberi tahu kamera kapan mereka mulai menangkap dan berhenti.
2. Image Converter : Mengkonversi format kamera (misalnya YUV12) ke dalam format yang dapat dideteksi oleh OpenGL (misalnya RGB565) dan untuk tracking (misalnya luminance).
3. Tracker : Mengandung algoritma computer vision yang dapat mendeteksi dan melacak object dunia nyata yang ada pada video kamera. Berdasarkan gambar dari kamera, algoritma yang berbeda bertugas untuk mendeteksi trackable baru, dan mengevaluasi virtual button. Hasilnya akan disimpan dalam state object yang digunakan oleh video background renderer dan dapat diakses dari application code.
4. Video background renderer : Merender gambar dari kamera yang tersimpan di dalam state object. Performa dari video background renderer sangat bergantung pada device yang digunakan.
5. Application code : menginisialisasi semua komponen di atas dan melakukan tiga tahapan penting dalam application code seperti :
a. Query state object pada target baru yang terdeteksi atau marker.
b. Update logika aplikasi setiap input baru dimasukkan.
c. Render grafis yang ditambahkan ( augmented).
6. Target resources : Dibuat menggunakan on-line Target Management System.
Assets yang diunduh berisi sebuah konfigurasi XML - config.xml - yang memungkinkan developer untuk mengkonfigurasi beberapa fitur dalam trackable dan binary file yang berisi database trackable.
Gambar 2.4 Diagram Aliran data Vuforia QCAR SDK (Sumber: https://developer.vuforia.com/resources/api/index)
2.4.3 Teknik Pola Marker
Teknik pola marker yang digunakan web Qualcomm ada metode edge detection atau deteksi sudut yang dibuat oleh Edward Rosten. Deteksi sudut adalah pendekatan yang digunakan dalam sistem computer vision untuk mengekstrak beberapa jenis fitur dan menyimpulkan isi dari suatu gambar.
Deteksi sudut sering digunakan dalam deteksi gerak, pendaftaran gambar, video pelacakan, mosaicing gambar, jahitan panorama, 3D modeling dan pengenalan obyek. Untuk contoh dapat dilihat dari gambar 2.4 sebagai berikut :
Gambar 2.5 Corner Detection
(Sumber: http://www.edwardrosten.com/work/fast.html)
Pada gambar 2.5 diatas menunjukan pendeteksian sudut melalui pixel dari gambar tersebut. Huruf P adalah pusat dari sudut yang terdeteksi dan hasil sudut yang terdeteksi ditunjukkan pada angka 1 sampai dengan 16.
2.4.4 Teknik Pembacaan Marker
Dalam hal ini kamera smartphone membaca marker dengan menggunakan metode template matching yaitu salah satu teknik dalam pengolahan citra digital yang berfungsi untuk mencocokan tiap-tiap bagian dari suatu citra dengan citra yang menjadi template (acuan). Metode ini adalah salah satu metode terapan dari teknik konvolusi. Metode ini sering digunakan untuk mengidentifikasi citra karakter huruf, angka, sidik jari ( fingerprint ) dan aplikasi-aplikasi pencocokan citra lainnya.
Image Matching merupakan bagian dari Template Matching, di mana merupakan konsep untuk menyelesaikan berbagai masalah seperti Object Recognition, Image Registration, Visual Tracking, 3D reconstruction, dan lain- lain. Salah satu konsep yang dipakai adalah konsep Interest Point ( Dapat disebut keypoints atau feature points). Teknik-teknik yang menggunakan image matching adalah detecting harris corners, detecting FAST Features Edward Rosten, Detecting the scale-invariant SURF feature, describing SURF features (Laganière, R: Open CV2 Computer Vision Application Programming Cookbook (1st ed.):2011).
2.5 UNITY 3D GAME ENGINE
Unity 3D merupakan sebuah game engine dan editor yang memungkinkan pengembang membuat object, meng-import external asset dan menggabungkan semuanya dengan menggunakan kode secara efisien dan cepat. Prinsip dari Unity sendiri adalah agar pengembang dapat melakukan aktivitasnya dengan hanya drag and drop, bahkan menggabungkan script dan membuat beberapa variabel.
Unity juga mendukung kemampuan networking dan dapat digunakan pada banyak platform.
Scripting di dalam Unity dapat menggunakan tiga bahasa pemrograman, yaitu JavaScript, C#, atau Boo. Pengembang game dapat menggunakan ketiga bahasa pemrograman tersebut dalam satu proyek miliknya. Beberapa konsep penting di dalam scripting yang harus pengembang mengerti adalah :
a. Function Update() {} : Merupakan kontainer dari koda yang dieksekusi berkali-kali setiap detik (per frame).
b. Transform : Merupakan reference untuk komponen transform game object, yang mendefinisikan posisi, rotasi, dan skala dari setiap game object. Setiap object memiliki transform.
c. Rotate() : Merupakan sebuah fungsi yang ada pada komponen transform.
d. Angka-angka yang berada di dalam koma merepresentasikan derajat dari rotasi untuk setiap axis di dalam 3D space : X,Y,Z.
e. Time.deltaTime : Merupakan anggota dari kelas Time yang berjalan pada setiap detik, sehingga sebuah game object dapat berputar dengan kecepatan yang sama seberapapun frame per detik yang dapat dihasilkan setiap detik.
misalnya : 5* Time.deltaTime artinya lima derajat perdetik.
2.6 BLENDER
Blender adalah salah satu software open source yang digunakan untuk membuat konten multimedia khusunya 3Dimensi, ada beberapa kelebihan yang dimiliki Blender dibandingkan software sejenis. Berikut beberapa kelebihannya:
a. Open Source Blender merupakan salah satu software open source, di mana kita bisa bebas memodifikasi source codenya untuk keperluan pribadi maupun komersial, asal tidak melanggar GNU General Public License yang digunakan Blender.
b. Multi Platform Karena sifatnya yang open source, Blender tersedia untuk berbagai macam operasi sistem seperti Linux, Mac dan Windows. Sehingga
file yang dibuat menggunakan Blender versi Linux tak akan berubah ketika dibuka di Blender versi Mac maupun Windows.
c. Update Dengan status yang Open Source, Blender bisa dikembangkan oleh siapapun. Sehingga update software ini jauh lebih cepat dibandingkan software sejenis lainnya. Bahkan dalam hitungan jam, terkadang software ini sudah ada update annya. Update an tersebut tak tersedia di situs resmi blender.org melainkan di graphicall.org
d. Free Blender merupakan sebuah software yang Gratis Blender gratis bukan karena tidak laku, melainkan karena luar biasanya fitur yang mungkin tak dapat dibeli dengan uang, selain itu dengan digratiskannya software ini, siapapun bisa berpartisipasi dalam mengembangkannya untuk menjadi lebih baik. Gratisnya Blender mendunia bukan seperti 3DMAX/ Lainnya yang di Indonesia gratis membajak. Tak perlu membayar untuk mendapatkan cap legal. Karena Blender gratis dan legal.
e. Lengkap Blender memiliki fitur yang lebih lengkap dari software 3D lainnya. Coba cari software 3D selain Blender yang di dalamnya tersedia fitur Video editing, Game Engine, Node Compositing, Sculpting.
f. Ringan Blender relatif ringan jika dibandingkan software sejenis. Hal ini terbuti dengan sistem minimal untuk menjalankan Blender. Hanya dengan RAM 512 dan prosesor Pentium 4 / sepantaran dan VGA on board, Blender sudah dapat berjalan dengan baik namun tidak bisa digunakan secara maksimal. Misal untuk membuat highpolly akan sedikit lebih lambat.
g. Komunitas Terbuka Tidak perlu membayar untuk bergabung dengan komunitas Blender yang sudah tersebar di dunia.
2.7 METODE LUTHER
Metodologi Pengembangan Multimedia itu sendiri terdiri dari 6 tahapan yaitu Concept, Design, Material Collecting, Assembly, Testing dan Distribution
seperti disajikan pada gambar 2.6 di bawah ini (Ariesto, Hadi Sutopo, Multimedia Interaktif dengan Flash: 2003) :
Gambar 2.6 Metode Pengembangan Multimedia (Sumber: Sutopo, 2003)
1. Concept
Tahap concept (konsep) adalah tahap untuk menentukan tujuan dan siapa pengguna program (identifikasi audience). Selain itu menentukan macam aplikasi (presentasi, interaktif, dll) dan tujuan aplikasi (hiburan, pelatihan, pembelajaran, dll).
2. Design
Design (perancangan) adalah tahap membuat spesifikasi mengenai arsitektur program, gaya, tampilan dan kebutuhan material atau bahan untuk program.
3. Material Collecting
Material Collecting adalah tahap di mana pengumpulan bahan yang sesuai dengan kebutuhan dilakukan. Tahap ini dapat dikerjakan paralel dengan tahap assembly. Pada beberap kasus, tahap Material Collecting dan tahap Assembly akan dikerjakan secara linear tidak paralel.
4. Assembly
Tahap assembly (pembuatan) adalah tahap di mana semua objek atau bahan multimedia dibuat. Pembuatan aplikasi didasarkan pada tahap design.
5. Testing
Tahap testing dilakukan setelah selesai tahap pembuatan (assembly) dengan menjalankan aplikasi atau program dan dilihat apakah ada kesalahan atau tidak. Tahap ini disebut juga sebagai tahap pengujian alpha (alpha test) di mana pengujian dilakukan oleh pembuat atau lingkungan pembuatnya sendiri.
6. Distribution
Tahapan di mana aplikasi disimpan dalam suatu media penyimpanan. Pada tahap ini jika media penyimpanan tidak cukup untuk menampung aplikasinya, maka dilakukan kompresi terhadap aplikasi tersebut.
2.8 UML (Unified Modelling Language)
UML atau biasa dikenal dengan Unified Modeling Language adalah sebuah standar bahasa untuk visualisasi dalam merancang dan mendokumentasikan sebuah sistem perangkat lunak, dengan UML akan mempermudah dalam pembuatan model untuk semua jenis perangkat lunak, sehingga aplikasi tersebut dapat berjalan pada perangkat keras, dalam pembuatan aplikasi pengenalan hewan untuk anak-anak berbasis augmented reality pada android, penulis menggunakan tiga metode UML yaitu use case diagram, activity diagram, dan sequence diagram.
“Unified Modelling Language (UML) adalah alat bantu analisis serta perancangan perangkat lunak berbasis objek”. Unified Modelling Language (UML) adalah sebuah bahasa untuk menentukan visualisasi, kontruksi, dan mendokumentasikan artifact (bagian dari informasi yang digunakan atau dihasilkan dalam suatu proses pembuatan perangkat lunak). Artifact dapat berupa model, deskripsi atau perangkat lunak dari sistem perangkat lunak, seperti pada pemodelan bisnis dan sistem non perangkat lunak lainnya (Munawar, Pemodelan Visual dengan UML:2005).
UML merupakan suatu kumpulan teknik terbaik yang telah terbukti sukses dalam memodelkan sistem yang besar dan kompleks. UML tidak hanya digunakan dalam proses pemodelan perangkat lunak, namun hampir dalam semua bidang yang membutuhkan pemodelan.
Notasi UML merupakan pendefinisian persyaratan-persyaratan sistem yang disebut dengan use case dengan metode untuk perancangan sistem yang disebut Object – Oriented yang berfokus pada analisis. UML menyediakan beberapa diagram visual yang menunjukan beberapa aspek sistem yaitu : Class Diagram, Object Diagram, Component Diagram, Deployment Diagram, Use Case Diagram, Sequence Diagram, Package Diagram, Sate Machine Diagram, Activity Diagram, Communication Diagram, Composit Structure Diagram.
Abstraksi konsep dasar UML yang terdiri dari structural classification, dynamic behavior, dan model management. Main consepts bisa kita pandang sebagai term yang akan muncul pada saat kita membuat diagram, dan view adalah kategori dari diagram tersebut.
