Augmented Reality

Pada tahun 1957, Seorang laki-laki yang dikenal dengan nama Morton Helig mulai membangun sebuah mesin bernama Sensorama, Mesin ini memberikan  pengalaman sinematis pada seluruh indra pengguna, Mesin ini berbentuk seperti mesin arkade tahun 80an, Mesin ini dapat menyemburkan angin pada pengguna, menggetarkan kursi yang anda duduki, memainkan suara dan memproyeksikan lingkungan di depan dan sisi kepala pengguna dalam sebuah bentuk stereoscopic 3D.

Mesin ini sangat mengesankan dengan demo film perjalanan disekitar Brooklynnya tetapi mesin ini tidak di jual secara komersial dan sangat mahal membuat film tersebut untuk kalangan luas karena mengharuskan Kameramen membawa tiga kamera sekaligus, walaupun mesin ini lebih terlihat sebagai Virtual Reality tetapi sangat jelas terlihat ada elemen Augmented Reality yang terlibat, dengan dua perangkat yang berada diantara pengguna dan lingkungan dan fakta bahwa lingkungan itu adalah lingkungan itu sendiri, Dunia nyata yang dilihat dalam situasi realtime – bahkan jika direkam.

Pada tahun 1966 Professor Ivan Sutherland dari Teknik Elektro Harvard menemukan salah satu perangkat paling penting yang digunakan baik dalam AR atau VR.Perangkat ini bernama Head Mounted Display atau HMD untuk singkatnya.Perangkat ini sangat berat jika digantungkan di kepala Seseorang sehingga perangkat harus ini digantungkan pada langit-lagit Lab, Karena itu alat ini mendapat julukan The Sword of Damocles.Karena lahir pada awal jaman teknologi komputer, kemampuan grafis perangkat ini cukup terbatas dan hanya menampilkan wireframe sederhana dari model lingkungan yang dihasilkan.Meskipun demikian alat ini merupakan langkah pertama dalam pembuatan AR.

Walau AR sudah ada cukup lama dan dalam bentuk yang berbeda-beda, Ungkapan Augmented Reality seharusnya sudah tercipata oleh Professor Tom Caudell ketika Ia Bekerja di Boeing’s Computer Service’sAdaptive Neural Systems Research and Development Project di Seattle. Dalam pencariannya untuk membantu memudahkan proses manufaktur dan rekayasa, perusahaan penerbangan itu Ia mulai mengaplikasikan teknologi Virtual Reality yang akhirny menlahirkan beberapa software complex yang dapat menentukan posisi setiap kabel pada saat proses manufaktur. Ini artinya mekanik tidak harusbertanya atau mencoba mengartikan apa yang Ia temukan di diagram manual.

Pada saat yang bersamaan di tahun 1992, dua tim yang lain membuat langkah besar menuju dunia yang baru ini. LB. Rosenberg menciptakan apa yangdikenal sebagai sistem AR pertama yang dapat berfungsi untuk Angkatan Udara Amerika Serikat yang dikenal sebagai Virtual Fixtures, mesin ini berguna untuk memberi isyarat pada penggunanya sehingga memudahkan pekerjaannya.

Tim kedua yangterdiri dari Steven Feiner, BlairMaclntyre dan Doree Seligman yang semuanya sekarang memimpin dibidang AR, menyerahkan hasil penelitian mereka tentang sistem yang mereka sebut KARMA  (Knowledge-based Augmented Reality for Maintenance Assistance). Tim dari Kolombia membuat HMD dengan tracker buatan Logitech. Project ini adalah untuk Mengembangkan grafis 3Ddari Gambar untuk menunjukan bagai mana memuat dan memperbaiki sebuah mesin tanpa harus mengacu pada pentujuk. Hasil penelitian ini cukup baik dan banyak dikutip di komunitas sains.

Untuk Membuktikan bahwa AR bukan hanya untuk pekerjaan saja, AR memasuki dunia Seni pada tahun 1994, Julie Martin menjadi orang yang pertama membawa konsep ini ke dunia publik.Dia menciptakan sebuah Pameran yang didanai oleh pemerintah di Australia. Acara ini berjudul “Dancing in Cyberspace” di mana penari dan akrobator berinterkasi dengan objek virtual yang di proyeksikan pada ruang yang sama.

Sampai pada tahun 1999 AR tetap menjadi mainan para peneliti.Alat yang berat mahal dan software yang rumit menyebabkan consumer tidak pernah bahkan tidak tahu dimana tempat teknologi ini tumbuh. Sejauh ini yang dikhawtirkan adalah explorasi kedalam dunia virtual akan mati. Semua itu berubah ketika Hirokazu Kato yang berasal dari Nara Institute of Science and Technology merilis ARToolKit ke komunitas Open Source.

Untuk pertamakalinnya, alat ini memungkinkan untuk Video Capture Tracking dari dunia nyata untuk berkombinasi dengan interaksi pada objek virtual dan memberikan grafis 3D yang dapat digunakan di berbagai platform sistem operasi. Walaupun ponsel pintar pada saat itu belum di temukan, alat ini yang memungkinkan sebuah perangkat handheld sederhana yang memiliki kamera dan koneksi internet untuk menghasilkan AR. Hampir semua AR yang berbasih flash yang dilihat melalui web browser dapat menjadi mungkin dengan ARToolkit.

Di tahun 2000 Bruce Thomas dan timnya Wearable Computer Lab di University of South Australia mendemonstrasikan outdoor mobile augmented reality dengan nama ARQuake, ARQuake adalah game Quake yang menggunakan lingkungan dunia nyata sebagai tempatnya dan objek virtual sebagai musuhnya, alat ini terdiri dari komputer gendong,gyroscope,GPS sensor, dan Head Mounted Display . alat ini masih dikembangkan dan belum akan dikomersialkan.

Tahun 2008 AR dapat digunakan pada ponsel pintar walau belum mendekati dengan apa yang seharusnya. Mobilizy adalah salah satu pionir dengan applikasinya yang bernama Wikitude pada ponsel yang berbasih android pengguna dapat melihat melalui kamera ponsel mereka augmentasi dari daerah dimana kamera itu di arahkan.Wikitude kemudian mensupport platform iPhone dan Symbian dan juga meluncurkan applikasi navigasi yang menggunakan AR applikasi ini bernama Wikitude Drive.Setelah ARToolkit diporting ke Adobe Flash, AR akhirnya dapat pakai melalui desktop browser atau bahkan webcam.

Untuk pembahasan kali ini kami akan mengulas mengenai Augmented Reality ( AR ) yang dimana dalam hal ini meliputi Fungsi, Tujuan, Manfaat dan Penggunaan, nah untuk dapat lebih memahami dan mengerti simak ulasan selengkapnya dibawah ini.

Pengertian Augmented Reality ( AR )

Augmented Reality ( AR ) adalah sebuah istilah untuk lingkungan yang menggabungkan dunia nyata dan dunia virtual yang dibuat oleh komputer sehingga batas antara keduanya menjadi sangat tipis. Sistem ini lebih dekat kepada lingkungan nyata “real”, karena itu, reality lebih diutamakan pada sistem ini “Brian, 2012”.

Augmented Reality adalah 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 waktunyata.Tidak seperti realitas maya yang sepenuhnya menggantikan kenyataan, namun Augmented Reality hanya menambahkan atau melengkapi kenyataan.       

Benda-benda maya menampilkan informasi yang tidak dapat diterima oleh pengguna dengan inderanya sendiri.Hal ini membuat Augmented Reality sesuai sebagai alat untuk membantu persepsi dan interaksi penggunanya dengan dunia nyata.Informasi yang ditampilkan oleh benda maya membantu pengguna melaksanakan kegiatan – kegiatan dalam dunia nyata.

Fungsi Dan Tujuan Augmented Reality ( AR )

Augmented Reality ( AR ) bertujuan untuk 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 “Rahmat, 2011”.

Dengan bantuan teknologi Augmented Reality, lingkungan nyata di sekitar kita akan dapat berinteraksi dalam bentuk digital “virtual”. Informasi-informasi tentang obyek dan lingkungan disekitar kita dapat ditambahkan ke dalam sistem Augmented Reality yang kemudian informasi tersebut ditampilkan diatas layar dunia nyata secara real-time seolah-olah informasi tersebut adalah nyata “Fernando, 2013”.

Fungsi Augmented Reality “AR” adalah untuk meningkatkan persepsi seseorang dari dunia yang ada disekitarnya dan menjadikan sebagian dunia virtual dan nyata sebagai antarmuka yang baru yang mampu menampilkan informasi yang relevan yang sangat membantu dalam bidang pendidikan, pelatihan, perbaikan atau pemeliharaan, manufaktur, militer, permainan dan segala macam hiburan.

Selain menambahkan benda maya dalam lingkungan nyata, Augmented Reality juga berpotensi menghilangkan benda – benda yang sudah ada.Menambah sebuah lapisan gambar maya dimungkinkan untuk menghilangkan atau menyembunyikan lingkungan nyata dari pandangan pengguna.Misalnyauntuk menyembunyikan sebuah meja dalam lingkungan nyata,perludigambarkan lapisan representasi tembok dan lantai kosong yang diletakkan diatas gambar meja nyata, sehingga menutupi meja nyata dari pandangan pengguna.

Augmented Reality dapat diaplikasikan untuk semua indera, termasuk pendengaran, sentuhan, dan penciuman.Selain digunakan dalam bidang – bidang seperti kesehatan, militer, industri manufaktur, Augmented Reality juga telah diaplikasikan dalam perangkat-perangkat yang digunakan orang banyak, seperti pada telepon genggam.

Augmented Reality

Ronald T. Azuma (1997) mendefinisikan augmented reality sebagai penggabungan benda–benda nyata dan maya di lingkungan nyata,  berjalan secara interaktif dalam waktu nyata, dan terdapat integrasi antar benda dalam tiga dimensi, yaitu benda maya terintegrasi dalam dunia nyata. Penggabungan benda nyata dan maya dimungkinkan dengan teknologi tampilan yang sesuai, interaktivitas dimungkinkan melalui perangkat- perangkat input tertentu, dan integrasi yang baik memerlukan penjejakan yang efektif.

·         Virtuality Continuum

Milgram dan Kishino (1994) merumuskan kerangka kemungkinan penggabungan dan peleburan dunia nyata dan dunia maya ke dalam sebuah continuum virtualitas.Sisi yang paling kiri adalah lingkungan nyata yang hanya berisi benda nyata, dan sisi paling kanan adalah lingkungan maya yang berisi benda maya.

Dalam Augmented Reality (Realitas Tambahan), yang lebih dekat ke sisi kiri, lingkungan bersifat nyata dan benda bersifat maya, sementara dalam Augmented Virtuality(Virtualitas tertambah), yang lebih dekat ke sisi kanan, lingkungan bersifat maya dan benda bersifat nyata.Realitas tertambah dan virtualitas tertambah digabungkan menjadi Mixed Reality(Realitas Campuran).

Head Mounted Display

Terdapat dua tipe utama perangkat Head-Mounted Display (HMD) yang digunakan dalam aplikasi realitas tertambah, yaitu opaque HMD dan see-through HMD.Keduanya digunakan untuk berbagai jenis pekerjaan dan memiliki keuntungan dan kerugian masing – masing.

• Opaque Head-Mounted Display

Ketika digunakan di atas satu mata, pengguna harus mengintegrasikan padangan dunia nyata yang diamati melalui mata yang tidak tertutup dengan pencitraan grafis yang diproyeksikan kepada mata yang satunya.Namun, ketika digunakan menutupi kedua mata, pengguna mempersepsikan dunia nyata melalui rekaman yang ditangkap oleh kamera.Sebuah computer kemudian menggabungkan rekaman atas dunia nyata tersebut dengan pencitraan grafis untuk menciptakan realitas tertambah yang didasarkan pada rekaman.

• See – Through Head – Mounted Display

Tidak seperti penggunaan opaque HMD, see-through HMD menyerap cahaya dari lingkungan luar, sehingga memungkinkan pengguna untuk secara langsung mengamati dunia nyata dengan mata. Selain itu, sebuah sistem cermin yang diletakaan di depan mana pengguna memantulkan cahaya dari pencitraan grafis yang dihasilkan komputer. Pencitraan yang dihasilkan merupakan gabungan optis dari pandangan atas dunia nyata dengan pencitraan grafis.

Manfaat Dan Penggunaan Augmented Reality ( AR )

Adapun manfaat dan penggunaan Augmented Reality ( AR ) yaitu:

• Hiburan “Entertainment”

Dunia hiburan membutuhkan AR sebagai penunjang efek-efek yang akan dihasilkan oleh hiburan tersebut. Sebagai contoh ketika seorang wartawan cuaca memperkirakan ramalan cuaca dia berdiri didepan layar hijau atau biru, kemudian dengan teknologi AR, layar hijau atau biru tersebut berubah menjadi gambar animasi tentang cuaca tersebut, sehingga seolah-olah wartawan tersebut, masuk ke dalam animasi tersebut.

Latihan Militer “Military Training”: Milter telah menerapkan AR pada latihan tempur mereka. Sebagai contoh militer menggunakan AR untuk membuat sebuah permainan perang, dimana prajurit akan masuk kedalam dunia game tersebut dan seolah-olah seperti melakukan perang sesungguhnya.

• Engineering Design

Seorang engineering design membutuhkan AR untuk menampilkan hasil design mereka secara nyata terhadap klien akan tahu, tentang spesifikasi yang lebih detail tentang desain mereka 3) Robotics dan Telerobotics: Dalam bidang robotika, seorang operator robot, menggunakan pengen dari pencitraan visual dalam mengendalikan robot itu. Jadi penerapan AR dibutuhkan di dunia robot.

• Consumer Design

Virtual 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.

• Kedokteran “Medical”

Teknologi pencitraan sangat dibutuhkan di dunia kedokteran seperti misalnya, untuk pengenalan operasi, pengenalan pembuatan vaksin virus, dll. Untuk itu, bidang kedokteraan menerapkan AR pada visualisasi penelitian mereka.

Virtual Retinal Display

Virtual Retinal Display (VRD), atau disebut juga dengan Retinal Scanning Display (RSD), memproyeksikan cahaya langsung kepada  retina mata pengguna tergantung pada intensitas cahaya  yang dikeluarkan, VRD dapat menampilkan  proyeksi gambar yang penuh dan juga tembus pandang, sehingga pengguna dapat menggabungkan realitas nyata dengan gambar yang diproyeksikan melalui system penglihatannya.

VRD dapat menampilkan jarak pandang yang lebih luas dari pada HMD dengan gambar beresolusi tinggi. Keuntungan lain VRD adalah konstruksinya yang kecil dan ringan. Namun, VRD yang ada kini masih merupakan prototipe yang masih terdapat dalam tahap perkembangan, sehingga masih belum dapat menggantikan HMD yang masih dominan digunakan dalam bidang realitas tertambah.

Tampilan Berbasis Layar

Apabila gambar rekaman digunakan untuk menangkap keadaan dunia nyata, keadaan realitas tertambah dapat diamati menggunakan opaque HMD atau system berbasis layar. Sistem berbasis layar dapat memproyeksikan gambar kepada pengguna menggunakan tabung sinar katoda atau dengan layar proyeksi. Dengan keduanya, gambar stereoskopis dapat dihasilkan dengan mengamati pandangan mata kiri dan kanan secara bergiliran melalui sistem yang menutup pandangan mata kiri selagi gambar mata kanan ditampilkan, dan sebaliknya.

Tampilan berbasis layar ini juga telah diaplikasikan kepada perangkat genggam. Padaperangkat–perangkat genggam ini terdapat tampilan layar  LCD dan  kamera. Perangkat genggam ini berfungsi seperti jendela atau kaca pembesar yang menambahkan benda – benda maya pada tampilan lingkungan nyata yang ditangkap kamera.

·         Tower of Defense

Merupakan salah satu dari subgenre Real-Time  Strategy. Tujuan dari  Tower of Defense  adalah menghentikan musuh-musih yang melintasi  map  dengan membangun menara-menara penyerang. Dalam membangun menara penyerang, pemain membutuhkan biaya.Biaya pembangunan sendiri didapat dari membunuh musuh-musuh yang ada.Gameplaydari  Tower of Defense  sendiri memiliki karakteristik menempatkan unit statis yang tidak dapat berpindah tempat. Unit statis ini bertujuan untuk menghancurkan musuh yang berusaha untuk menghancurkan markas milik pemain.

Pemain akan kalah jika sejumlah musuh berhasil menembus pertahanan dan menghancurkan seluruh markasmmilik pemain. Pemainakan memenangkan game jika seluruh musuh berhasil dihancurkan terkecuali sejumlah musuh yang berhasil lolos asal tidak melebihi jumlah batas yang ditentukan.  Beberapa jenis  Tower of Defense menggunakan jalur statis dimana pergerakan musuh akan selalu mengikuti jalur yang telah ditentukan dan untuk membangun menara juga tidak boleh sembarangan namun harus diletakkan di tempat-tempat yang telah ditentukan juga. Bentuk lainnya, jalur yang ditempuh musuh selalu dinamis dan biasanya memakai  pathfinding  untuk mencapai tujuan yang menganggap menara penyerang adalah penghalang sehingga harus mengkalkulasi jalur yang baru. Pada jenis  Tower of Defense  yang kedua, tempat untuk membangun menara bisa dimana saja sesuai keinginan pemain.

Goblin XNA

Goblin XNA adalah sebuah platform  open source  yang digunakan untuk  3D user interface  yaitu penggunaan  Augmented Reality. Goblin XNA memiliki Lisensi BSD yang ditulis dengan bahasa pemrograman C# di atas Microsoft XNA Game Studio 3.1. Goblin XNA  video  streaming    sebagai sumber masukan, kemudian aplikasi ini akan melacak dan mendeteksi  marker   dengan menggunakan system tracking, setelah marker  dideteksi, objek-objek 3D pada permainan akan dirender diatas marker seolah-olah objek-objek tersebut menyatu dengan lingkungan nyata.

Untuk meningkatkan performa aplikasi, Goblin XNA mendukung  muti-core  CPU yang dapat memepercepat proses rendering. Dukukangn  multi-core CPU ini menggunakan  thread  untuk melakukan proses marker  tracking  sehingga proses rendering dan  marker tracking dapat dilakukan secara bersamaan. Namun ketika prosesor hanya memiliki satu  core, opsi  thread  malah akan memperlambat jalannya aplikasi. Sistem dari Goblin XNA adalah  berupa  scene graph  yang mirim dengan OpenSG.

Scene Graph  merupakan serangkaian node yang berbentuk n-tree yang membentuk hirarki  parent-child, dimana sebuah  node  dapat memliki banyak child namun hanya memiliki satu parent.

ALVAR

Goblin XNA sesungguhnya tidak dapat melakukan  Marker Tracking  yang dibutuhkan untuk implementasi  Augmented Reality, oleh karena itu Goblin XNA menggunakan library ALVAR (A Library for Virtual and Augmented Reality) yang dikembangkan oleh  VTT Techical Research Centre of Finland. ALVAR merupakan aplikasi  AugmentedReality yang berbasis  marker, yakni membutuhkan objek nyata yang berupa penanda yang dijadikan acuan posisi bagi objek maya yang nantinya akan ditambahkan. ALVAR  Marker  ini menggunakan gambar marker yang dicetak ke permukaan 2D contohnya kertas.

ALVAR Marker merupakan jenis marker yang berbentuk matriks, dimana marker berjenis matriks merupakan marker  yang paling mudah untuk dideteksi daripada bentuk kompleks lainnya. Marker ini terdiri atas titik-titik acuan untuk memudahkan komputasi dari pengukuran parameter-parameter yang dibutuhkan didalam pengolahan citra. Marker ini akan ditangkap oleh webcam yang nantinya akan dikenali untuk dijadikan penentuan posisi pada lingkungan nyata.

Salah satu dukungan dari ALVAR sendiri adalah tracking beberapa marker sekaligus, hal ini dimungkinkan karena setiap marker memiliki id yang unik antara yang satu dengan yang lain. Id yang terdapat pada tiap marker berupa integer atau string.  Untuk perhitungan transformasi yang dihasilkan oleh marker, koordinat x positif adalah menuju ke bagian kanan marker  dan koordinat y positif adalah menuju ke bagian depan  marker, sedangkan koordinat z positif adalah menuju ke bagian atas  marker.