Augmented Reality dan Implementasinya pada berbagai bidang
Natalia Jauw Tapan [email protected] Makalah ini
membahas augmented reality yang merupakan salah satu teknologi baru
yang sering digunakan pada bidang interaksi. Teknologi baru ini
mendukung visual augmentation atau penambahan objek digital dalam
visualisasi. Augmented reality adalah teknologi interaksi yang
menggabungkan dunia nyata (real world) dan dunia maya (virtual
world) yang menambahkan informasi pada dunia nyata dimana AR
mengambil dunia nyata sebagai dasar dan menggabungkan beberapa
teknologi dengan menambahkan data kontekstual agar pemahaman
seseorang menjadi jelas. Penggunaan teknologi ini sangat membantu
dalam menyampaikan informasi kepada pengguna. Terutama karena
bentuk obyek yang ditampilkan adalah 3D pengguna dapat mengetahui
informasi dengan lebih detail. Beberapa bidang yang telah
menerapkan teknologi augmented reality adalah bidang pendidikan,
kesehatan, pemasaran dan periklanan, serta di bidang pertahanan dan
keamanan. Keywords: Augmented Reality, 3D, Visual Augmentation,
Teknologi interaksi, AR 1. Pendahuluan Augmented reality adalah
sebuah teknologi yang memiliki lingkup utama pada penambahan objek
digital dalam visualisasi. AR pertama kali dikembangkan di
Sutherland pada tahun 1965 dan telah berkembang pesat, namun masih
sedikit sistem AR yang menyediakan interaksi pengguna di dalamnya.
Berbagai macam aplikasi telah menggunakan teknologi AR antara lain
bidang kesehatan, bidang pertahanan, bidang pendidikan dan bidang
sejarah. Dalam bidang kesehatan teknologi AR telah diterapkan pada
simulasi operasi bedah jatung. Dengan menggunakan teknologi ini
maka calon dokter maupun petugas kesahatan dapat belajar sebelum
mengembangkan ilmunya dengan menggunakan perangkat simulasi yang
diintegrasikan dengan teknologi AR. Makalah ini terbagi atas
beberapa bagian: Bagian 1. Pendahuluan. Pada bagian ini akan
dibahas secara ringkas tentang sejarah augemented reality serta
pembagian penulisan pada makalah ini. Bagian 2. Augmented Reality
Pada bagian ini akan dibahas secara lebih detail mengenai augmented
reality, karakteristik, dan cara kerjanya. Bagian 3. Implementasi
Augmented Reality. AR telah digunakan di berbagai bidang kehidupan
manusia, pada bagian ini akan dibahas aplikasiaplikasi yang telah
diintegrasikan dengan AR,cara kerja, serta tools yang digunakan
untuk membangun aplikasi tersebut. Bagian IV. KESIMPULAN. Berisikan
kesimpulan terkait materi Augmented Reality yang telah dijelaskan
pada bagian-bagian sebelumnya. 2. Augmented Reality Augmented
reality adalah penggabungan antara objek-objek di dunia nyata dan
dunia maya yang berjalan secara interaktif karena saling
terintegrasi. AR memungkinkan komputer untuk menampilkan objek
virtual secara tepat di sebuah objek nyata secara real time. AR
dapat diaplikasikan untuk semua indera, termasuk pendengaran,
sentuhan, dan penciuman. Selain digunakan dalam bidang-bidang
seperti kesehatam, militer, industri manufaktur, AR juga telah
diaplikasikan dalam perangkat-perangkat yang digunakan orang
banyak, seperti pada telepon genggam. Tujuan dari penggunaan
teknologi AR adalah untuk menambahkan pengertian dan informasi pada
dunia nyata dimana augmented reality mengambil dunia nyata sebagai
dasar dan menggabungkan beberapa teknologu dengan menambahkan data
kontekstual agar pemahaman seseorang menjadi jelas[1] Dalam
teknologi AR ada tiga karakteristik yang menjadi dasar diantaranya
adalah kombinasi pada dunia nyata dan virtual, interaksi yang
berjalan secara real-time, dan bentuk obyek yang yang berupa mode
3D. Bentuk data kontekstual dalam AR ini dapat berupa data lokasi,
audio, video ataupun dalam model 3S. Untuk membuat data model ini
dapat
memanfaatkan beberapa aplikasi computer aided design. Agar objek
AR 3D terlihat langsung pada medianya maka diperlukan alat khusus
yaitu berupa Head Mounted Display (HMD). Cara kerjanya adalah
sebagai berikut: Video atau camera yang digunakan pada aplikasi AR
menangkap image marker yang lebih dulu diidentifikasi, setelah
posisi dan orientasi marker terdeteksi maka hasil perhitungan
tersebut dimasukkan ke dalam matriks. Matriks ini kemudian dipakai
untuk menetnukan virtual kamera relatif terhadap marker. Engine
OpenGL digunakan untuk menggambar obyek virtual berdasarkan matriks
3x4 yang berisi real world coordinates relative terhadap marker[3].
ARToolKit adalah tracking system library yang bersifat open-source
yang memungkinkan programer dengan mudah mengembangkan aplikasi
Augmented Reality[4]. Salah satu bagian paling sulit mengembangkan
aplikasi AR justru menghitung sudut pandang pengguna secara real
time sehingga model virtual selaras dengan lingkungan dan objek
dunia nyata. ARToolKit menggunakan teknik visi komputer untuk
menghitung posisi kamera nyata dan hubungannyar terhadap marker
sehingga memungkinkan para programmer untuk menampilkan objek
virtual ke marker ini. Cepat dan tepat, adalah ciri dari sistem
pelacakan (tracking) yang disediakan oleh ARToolKit sehingga akan
menghasilkan banyak aplikasi AR baru yang menarik. Didalam
ARToolKit sudah terdapat sistem pelacak dan source code lengkap
untuk sehingga memudahkan programer untuk melakukan pemrograman
pada berbagai platform atau menyesuaikannya untuk aplikasi mereka
sendiri. Fiducial marker adalah sebuah penanda yang didalamnya
terdiri dari kumpulan titik acuan untuk memudahkan komputasi dari
pengukuran parameterparameter yang dibutuhkan dalam pengolahan
citra. Marker dapat berupa warna atau dapat berupa gambar. Sudah
banyak penelitian tentang penanda untuk keperluan AR. Penanda yang
paling sederhana dan bekerja dengan sangat baik adalah penanda
matrix[5]. Penanda matrix menggunakan 2D barcode sederhana, yang
dipakai untuk mengenali sebuah objek dan untuk mengetahui hubungan
antara posisi kamera dengan penanda tersebut.
Gambar 2.1 Contoh Fiduciary Marker 2D yang digunakan ARToolkit
untuk ssitem tracking. OpenSceneGraph (OSG) adalah application
programmer interface (API) yang bersifat open source untuk
menangani high performance graphic 3D yang biasanya digunakan oleh
para pengembang aplikasi dalam bidang-bidang tertentu seperti
visual simulation, computer games, virtual reality, scientific
visualization dan modeling. OSG berperan penting dalam aplikasi 3D
karena OSG merupakan perangkat lunak middleware yang posisinya
berada diatas OpenGL, membuat OSG menyediakan level rendering ke
arah yang lebih tinggi, I/O, dan mengatur fungsi lainnya kedalam
aplikasi 3D[6]. Banyak aplikasi 3D membutuhkan fungsi tambahan dari
middleware library daripada berinterkasi langsung dengan low-level
rendering API.
Gambar 2.2 Penempatan OpenSceneGraph pada aplikasi 3D. OSGART
adalah sebuah library yang ditulis dalam bahasa pemrograman C++
yang ditujukan untuk mengembangkan aplikasi augmented reality atau
mixed reality dengan menggabungkan computer vision based tracking
libraries (seperti ARToolKit, ARToolKitPlus, SSTT dan BazAR) dengan
3D scene graph libary (OpenSceneGraph).
Gambar 2.2 OsgART menambahkan fungsi AR pada OpenSceneGraph 3.
Implementasi Augmented Reality 3.1 Medis Dokter dapat menggunakan
AR sebagai alat visualisasi dan latihan sebelum melakukan operasi.
Hal ini memungkinkan untuk mengumpulkan 3D dataset dari pasien
secara real time menggunakan non-invasif sensor seperti Magnetic
Resonance Imaging(MRI), Computes Tomography scan (CT ), atau
pencitraan USG. Dataset kemudian bisa digabungkan dan diberikan
secara real time dengan pemandangan manusia nyata. Hal ini dapat
memberika dokter visi X-ray dalam tubuh pasien. Ini akan sangat
berguna dalam meminimalisasi bedah, yang mana mengurangi trauma
dari operasi dengan menggunakan sayatan kecil atau tidak ada
sayatan sama sekali. Teknologi AR dapat memberikan tampilan dalam
tanpa perlu memperbesar sayatan.
Gambar 3.1.2 Biopsi tumor payudara 3.2 Katalog Penjualan Rumah
Dengan mneggunakan teknologi AR, miniature rumah yang biasa
digunakan untuk memberi contoh rumah sebenarnya dapat digantikan
dengan model rumah 3D yang ditampilkan seara virtual menggunakan
perangkat komputer, sehingga para pengusaha property dapat
menghemat biaya pengeluaran karena mereka tidak perlu lagi membuat
miniature rumah dan menggantinya dengan aplikasi catalog rumah AR
ini. Tidak hanya pembeli dapat melihat bagian dalam rumah dengan
detil, tetapi lingkungan disekitar rumah juga akan terasa lebih
hidup dengan adanya animasi pendukung seperti mobil yang melintas,
burung-burung terbang, dan lain sebagainya. Untuk membangun
aplikasi ini teknologi augmented reality harus ditambahkan pada
sebuah catalog rumah sederhana. Kamera digunakan sebagai media visi
bagi aplikasi AR untuk mendapatkan video masukan. Kamera mengambil
frame-frame video untuk dapat diterima oleh komputer. Komputer
digunakan untuk memproses citra digital yang diakusisi oleh kamera,
frame demi frame. Sebuah tacking system library untuk aplikasi AR
seperti ARToolkit diperlukan untuk dapat mendeteksi marker yang ada
pada frame-frame video tersebut. Tetapo ARToolkit memiliki
kelemahan dalam hal rendering model. Untuk itu diperlukan OSG untuk
dapat melakukan proses rendering model dengan lebih maksimal.
OsgArt adalah solusi untuk masalah in karena osgART dapat membuat
OSG memiliki fungsi AR.
Gambar 3.1.1 Virtual fetus di dalam janin pasien yang hamil.
Salah satu contoh adalah penelitian yang dilakukan di University on
North Carolina at Chapel Hill. Pada penelitian ini dikembangkan
sebuah sistem untuk memandu dan memvisualisasikan proses operasi
sehingga dapat meminimalisasi kesalahan[4]. Latihan operasi dengan
menggunakan teknologi ini dapat membantu tenaga medik untuk
memperoleh informasi melalui tampilan yang dipasang pada HMD atau
dengan menggunakan monitor.
Larva tersebut kemudian akan berjalan pada pohon. Ketika button
1 ditekan larva tersebut akan beranimasi dan ketika animasinya
berhenti akan muncul sebuah objek kepompong seperti pada gambar
3.3.3.
Gambar 3.2.1 Aplikasi AR pada catalog rumah 3.3 Aplikasi
Pembelajaran Metomorfosis. Berikut adalah contoh aplikasi
metamorfosis dengan teknologi AR. pembelajaran Gambar 3.3.3
Tampilan fase kedua pada scene metamorfosis kupu-kupu Ketika button
2 ditekan maka objek kepompong tersebut akan mulai beranimasi dan
setelah animasinya selesai akan muncul sebuah objek kupukupu.
Gambar 3.3.1 Tampilan awal scene metamorfosis kupu-kupu Gambar
3.3.1 adalah tampilan awal dari scene metamorfosis kupu-kupu,
Ketika button 0 ditekan makan akan muncul sebuah objek larva.
Gambar 3.3.4 Tampilan fase ketiga pada scene metamorfosis
kupu-kupu Jika button 3 kembali ditekan kupu-kupu tersebut akan
terbang mengelilingi pohon yang ada pada scene. Untuk membangun
aplikasi ini digunakan Vuforia SDK yang dulunya disebut
QCAR(Qualcom Augmented Reality) yang adalah sebuah library untuk
membangun aplikasi augmented reality. Library Vuforia memungkinkan
para developer mengembangkan sebuah pengalaman 3D yang interaktif.
Vuforia library menawarkan keuntungan sebagai berikut:
Gambar 3.3.2 Tampilan fase pertama pada scene metamorfosis
kupu-kupu
1. Computer
Vision Techonology, menyelaraskan marker dengan objek 3D.
seperti Unity 3D dan Xcode.
untuk
2. Di dukung oleh berbagai development tools,3. Bebas royalty,
baik maupun penjualan. dalam pengembangan
4.1 Alat Peraga Vulcano Peragaan gunung api yang berbasis AR
dengan alat peraga dalam kemasan meja landscape dan Magicbook
application. Aplikasi ini berisi animasi virtual bertemakan gunung
berapi atau disebut juga Augmented Reality Volcano Dalam menbuat
model-model visual 3Dimensi, digunakan dua cara yaitu dengan
menggunakan alat bantu 3D creator 3ds MAX 2008 untuk Magic Book dan
3dem untuk mengolah data digital menjadi Heightmap (peta
ketinggian). 4.1.1 Visualisasi di Magic Book ARVolcano dalam bentuk
magic book menampilkan empat pemodelan dari fenomena gunungapi,
bentuk visualisasi tersebut dibangun dengan menggunakan alat bantu
3ds max 2008 Software visualisasi 3D (modeling dan animasi). Gambar
3 mempelihatkan salah satu lembaran pada magic book yang
menampilkan model pembentukan gunung api akibat tumbukan 2 lempeng,
lempeng samudera dan lempeng benua. Tanda panah menunjukkan arah
gerakkan tanah dan lava. User dapat menggerakkan magic book dari
berbagai sisi.
pencitraan satelit. File Digital Elevation Model (DEM ) biasa
dipakai oleh lembaga pemetaan geologi pemerintah amerika serikat
United States Geological Survey (USGS) untuk pemetaan dan
pencitraan permukaan bumi. Dengan extensi diantaranya adalah: dem,
tar, tar.gz. Data digital gunungapi yang diperoleh untuk penelitian
ini adalah geotiff yang diperoleh dari museum geologi bandung.
Diagram alir proses visualisasi 3Dimensi adalah sebagai berikut.
Terrain digunakan sebagai model landscape pada gunung api. Gunung
api yang mempunyai kontur yang kasar dan tidak beraturan dapat
dimodelkan dengan baik menggunakan metode ini. Model gunung yang
dibuat merupakan model yang sebenarnya yang didapatkan dari peta
digital yang diproses menjadi Heightmap. Data DEM yang digunakan
adalah data yang diperoleh dari hasil foto satelit oleh
Bakosurtanal. Pemakaian data ini menjamin model yang dihasilkan
lebih real dan kontur terlihat sama dengan yang sebenarnya. Data
DEM yang diperoleh diubah menjadi citra Heightmap yang selanjutnya
dijadikan sebagai data masukan untuk men-generate terrain. Setelah
gunung terbentuk maka dibutuhkan tekstur untuk menberi warna/ kesan
bahwa gunung tersebut adalah gunung merapi. Tekstur tersebut
diperoleh dari googleearth. Tekstur tersebut sebagai pembungkus/
ditempelkan pada terrain sehingga nampak nyata bentuk permukaan
sesuai dengan gunung yang sebenarnya. Dengan menggunakan pustaka
milik OpenGL yaitu glut32 maka Heightmap dapat di render dengan
perhitungan greyscale (skala abuabu). Digunakan vertex array Untuk
merender terrain, sebab dengan vertex array dapat kita panggil
kembali. Dengan menggunakan library Augmented reality berupa
ARToolKitPlus maka obyek 3Dimensi dibuat menjadi model virtual yang
nampak di dunia nyata. Tampak dibawah hasil dari pengolahan.
Gambar 4.1.1.1 Model Pembentukan gunung api. 4.1.2 Pengolahan
Data Digital Menjadi bentuk Augmented Reality ARVolcano dalam
bentuk penyajian media peraga menampilkan pemodelan gunungapi
merapi dan gunung sumbing dan bersimulasi dengan letusannya. Model
gunung api tersebut di upayakan mendekati dengan bentuk yang
sebenarnya, baik dari segi kontur, tekstur dan elevasi nya. Untuk
itu di perlukan file digital yang merupakan hasil dari
Available:http://www.ejurnal.its.ac.id/index.php/tekni
k/article/view/1866 [3] Husni Emir M, Rokhmat Yusuf. Perancangan
Augmented Reality Volcano untuk Alat Peraga Museum. Available:
http://repo.eepis-its.edu/221/4 [4] Kato, H., Billinghurst, M., dan
Poupyrev, I., 2000, ARToolKit version 2.33: A software library for
Augmented Reality Applications, Human Interface Technology
Laboratory, University of Washington [5] Rekimoto J., Matrix : A
Real-Time Object Identification and Registration Method for
Augmented Reality, Proceedings of the third Asia Pacific on
computerhuman interactions, Kangawa Japan, p. 6398, 1998 [6] Paul
M., 2007, OpenSceneGraph : Quick Start Guide, Louisville U.S.A,
Skew Matrix Software [7] Bregga Tedy Gorbala, Mochamad Hariadi.
Aplikasi Augmented Reality untuk Katalog Penjualan Rumah. Available
: http://digilib.its.ac.id/public/ITSUndergraduate-10429-Paper.pdf
[8] Fahreza Fauzi Putra, Juni Nurma Sari , Rahmat Suhatman. (2012,
September). Aplikasi Pembelajaran Metamorfosis Berbasis Android
Augmented Reality. Volume 1. Available:
http://journal.pcr.ac.id/wpcontent/uploads/2012/09/Fahreza-Fauzi-Putra.pdf
Gambar 4.1.2.1 Model Virtual letusan gunung api 4. Kesimpulan
Pemanfaatan teknologi augmented reality yang maksimal dapat
membantu dalam berbagai hal. AR telah digunakan pada bidang-bidang
seperti kesehatam, militer, industri manufaktur, dan pendidikan. AR
juga telah diaplikasikan dalam perangkat-perangkat yang digunakan
orang banyak, seperti pada telepon genggam. Augmented reality yang
merupakan penggabungan antara objek-objek di dunia nyata dan dunia
maya yang berjalan secara interaktif karena dapat memberikan
informasi dan pengertian yang lebih maksimal karena tampilan 3D
yang lebih interaktif sehingga pengguna bisa mendapatkan informasi
dan pengertian yang lebih jelas. Pada dunia medis sendiri,
teknologi ini berguna dalam melakukan latihan sebelum melakukan
operasi yang sebenarnya, sehingga dapat mengurangi kesalahan pada
saat operasi.
Daftar Referensi [1] Kurniawan Teguh Martono.(2010, Oktober).
Augmented Reality Sebagai Metafora Baru dalam Teknologi Interaksi
Manusia dan Komputer. Volume 1. No 2.
Availabale:http://jsiskom.undip.ac.id/index.php/jsk/ar
ticle/download/13/13 [2] Ully Asfari, Bambang Setiawan, dan Nisfu
Asrul Sani.(2012, September). Pembuatan Aplikasi Tata Ruang Tiga
Dimensi Gedung Serba Guna Menggunakan Teknologi Virtual Reality
[Studi Kasus: Graha ITS Surabaya]. Volume 1, No. 1.