BAB 2 LANDASAN TEORI 2.1 - Implementasi Augmented Reality Pada Perancangan Sistem Katalog Digiprocreative Berbasis Android

BAB 2 LANDASAN TEORI

2.1 Augmented Reality

Augmented Reality (AR) adalah kombinasi antara dunia maya (virtual) dan dunia

nyata (real) yang dibuat oleh komputer. Obyek virtual dapat berupa teks, animasi, model 3D atau video yang digabungkan dengan lingkungan sebenarnya sehingga pengguna merasakan obyek virtual berada dilingkungannya. AR adalah cara baru dan menyenangkan dimana manusia berinteraksi dengan komputer, karena dapat membawa obyek virtual ke lingkungan pengguna, memberikan pengalaman visualisasi yang alami dan menyenangkan. Augmented Reality (AR) merupakan salah satu cabang di bidang teknologi yang belum terlalu lama, namun memiliki perkembangan yang sangat cepat. Perkembangan Augmented Reality pada industri

mobile phone juga mempunyai perkembangan yang paling cepat[7].

Menurut penjelasan Haller, Billinghurst, dan Thomas (2007), riset Augmented

Reality bertujuan untuk mengembangkan teknologi yang memperbolehkan

penggabungan secara real-time terhadap digital content yang dibuat oleh komputer dengan dunia nyata. Augmented Reality memperbolehkan pengguna melihat objek maya tiga dimensi yang diproyeksikan terhadap dunia nyata. (Emerging Technologies of Augmented Reality: Interface and Design )[8].

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[2].

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. Selain menambahkan benda maya dalam lingkungan nyata, realitas tertambah juga berpotensi menghilangkan benda-benda yang sudah ada. Menambah sebuah lapisan gambar maya dimungkinkan untuk menghilangkan atau menyembunyikan lingkungan nyata dari pandangan pengguna. Misalnya, untuk menyembunyikan sebuah meja dalam lingkungan nyata, perlu digambarkan lapisan representasi tembok dan lantai kosong yang diletakkan di atas gambar meja nyata, sehingga menutupi meja nyata dari pandangan pengguna[1].

Menurut penjelasan Lester Madden (2011), definisi Augmented Reality sebagai suatu teknologi yaitu:

1. Kombinasi dunia nyata dengan komputer grafis.

2. Memberikan interaksi dengan objek secara real-time.

3. Tracks objek secara real-time.

4. Memberikan pengenalan gambar atau objek.

5. Memberikan konteks real-time atau data[9].

Ada dua langkah dalam proses aplikasi Augmented Reality, yaitu: 1. Aplikasi perlu menentukan keadaan dunia nyata saat ini dan menentukan keadaan dunia maya saat ini.

2. Aplikasi perlu untuk menampilkan dunia maya dalam registration (pendaftaran) dengan dunia nyata dengan cara yang akan menyebabkan peserta untuk merasakan elemen dunia maya sebagai bagian dari dunia nyatanya dan kemudian kembali ke langkah 1 untuk beralih ke langkah selanjutnya[4].

Menurut Saphiro dan Stockman (2001, p530-p532) Pembuatan sistem Augmented Reality membutuhkan : 1. Model 3D dari objek untuk digabungkan dengan dunia nyata.

2. Korespondensi antara dunia nyata dengan model 3D melalui kalibrasi.

3. Tracking digunakan menentukan sudut pandangan pengguna terhadap dunia nyata.

4. Real-Time Display yang digabungkan dengan citra asli dan juga grafik komputer yang dibuat berdasarkan model.

5. Waktu respon terhadap gerakan dan akurasi antara gambar dan grafik sangat mempengaruhi keefektifan sistem[8].

Gambar 2.1 Desain Antar Muka Aplikasi Perkusi AR (Sumber: [5])

2.1.1 Marker

Marker merupakan wadah untuk menampilkan objek 3D yang akan kita

munculkan. Ada beberapa jenis marker yang sudah berkembang hingga saat ini seperti Marker Based Tracking dan Markerless.

1. Marker Based Tracking

Marker Based Tracking merupakan ilustrasi hitam dan putih persegi dengan batas

hitam tebal dan latar belakang putih. Komputer akan mengenali posisi dan orientasi marker dan menciptakan dunia virtual 3D yaitu titik (0,0,0) dan 3 sumbu yaitu X,Y,Z.

Marker Based Tracking ini sudah lama dikembangkan sejak 1980-an dan pada awal 1990-an mulai dikembangkan untuk penggunaan Augmented Reality.

2. Markerless

Salah satu metode Augmented Reality yang saat ini sedang berkembang adalah metode “Markerless Augmented Reality”, dengan metode ini pengguna tidak perlu lagi menggunakan sebuah marker untuk menampilkan elemen-elemen digital. Seperti yang saat ini dikembangkan oleh perusahaan Augmented Reality terbesar di dunia Total Immersion, mereka telah membuat berbagai macam teknik Markerless

Tracking sebagai teknologi andalan mereka, seperti Face Tracking, 3D Object

Tracking , dan Motion Tracking[15].

Dalam penelitian ini penulis menggunakan markerless sebagai marker untuk menampilkan objek 3D. Untuk membuat marker tersebut pada Vuforia, kita harus mendaftarkan terlebih dahulu objek yang akan dijadikan sebagai marker ke website Vuforia. Hal ini dilakukan karena belum tersedia tool untuk membuat marker sendiri pada ide eclipse atau unity. Langkah-langkah pendaftaran marker adalah sebagai berikut: 1.

4. Klik database yang telah kita buat tadi untuk menambahkan objek kedalamnya.

5. Pilih add target 6.

Isi setiap field pada form add new target sesuai dengan ketentuan yang ada.

7. Klik add.

8. Selesai. Untuk mendownload objek yang sudah kita daftarkan sebagai marker dapat dilakukan dengan cara:

1. Centang objek yang akan digunakan sebagai marker.

2. Klik download selected targets.

3. Pada form download selected target pilih sesuai dengan yang dibutuhkan.

4. Klik create.

5. Tunggu beberapa saat hingga proses pembuatan database untuk objek yang dipilih selesai.

Gambar 2.2 Contoh Marker

2.1.2 Vuforia Qualcomm Augmented Reality

Vuforia Qualcomm merupakan library yang digunakan sebagai pendukung

adanya Augmented reality pada android. Vuforia menganalisa gambar dengan menggunakan pendeteksi marker dan menghasilkan informasi 3D dari marker yang sudah dideteksi via API. Programmer juga dapat menggunakannya untuk membangun objek 3D virtual pada kamera. Contoh pembuatan objek 3D dengan menggunakan vuforia adalah seperti pada Gambar 2.3 dibawah ini.

Gambar 2.3 Hasil Augmentasi Objek 3D Menggunakan VuforiaGambar 2.3 adalah pengembangan aplikasi menggunakan platform Qualcomm

AR . Platform tersebut terdiri dari 2 komponen diantaranya adalah : 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

Mengijinkan pengembang untuk melakukan koneksi antara aplikasi yang sudah dibuat dengan library static i.e libQCAR.a pada iOS atau libQCAR.so pada android.

Gambar 2.4 di bawah ini 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 mendownload sumber daya target, yang dibundel dengan App. SDK QCAR menyediakan sebuah objek yang terbagi - libQCAR.so - yang harus dikaitkan dengan app[5].

Gambar 2.4 Arsitektur Library QCAR SDK Vuforia adalah Augmented Reality Software Development Kit (SDK) untuk perangkat mobile yang memungkinkan pembuatan aplikasi Augmented Reality. Dulunya lebih dikenal dengan QCAR (Qualcomm Company Augmented Reality). Ini menggunakan teknologi Computer Vision untuk mengenali dan melacak gambar planar (Target Image) dan objek 3D sederhana, seperti kotak, secara real-time. Vuforia menyediakan Application Programming Interface (API) di C++, Java, Objective-C. SDK mendukung pembangunan untuk IOS dan Android menggunakan Vuforia karena itu kompatibel dengan berbagai perangkat mobile termasuk iPhone(4/4S), iPad, dan ponsel Android dan tablet yang menjalankan Android OS versi 2.2 atau yang lebih besar dan prosesor ARMv6 atau 7 dengan FPU (Floating

Point Unit ) kemampuan pengolahan. Qualcomm Augmented Reality memberikan

beberapa keuntungan seperti : a.

Teknologi computer vision untuk menyelaraskan gambar yang tercetak dan objek 3D.

Mendukung beberapa alat development seperti Eclipse, Android, Xcode.

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 : a.

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.

Image Converter Mengkonversi format kamera (misalnya YUV12) kedalam format yang dapat dideteksi oleh OpenGL (misalnya RGB565) dan untuk tracking (misalnya

luminance ).

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 sangat bergantung pada device yang digunakan.

video background renderer

e. Application Code Menginisialisai 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 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 [8].

Natural Features Tracking

2.1.3 Qualcomm sebagai salah satu pengembang Augmented Reality melakukan proses

pendeteksian marker menggunakan pengenalan pola gambar. Metode yang digunakan dalam QCAR adalah Natural Features Tracking dengan metode FAST Corner

Detection yaitu pendeteksian dengan mencari titik-titik (interest point) atau sudut-

sudut (corner) pada suatu gambar. Istilah corner dan interest point sering digunakan secara bergantian. Pertama-tama dilakukan pendeteksian tepi (edge), kemudian dilakukan analisa tepi untuk mendapatkan pendeteksian sudut (corner) secara tepat. Algoritma ini kemudian dikembangkan, sehingga deteksi tepi secara eksplisit tidak lagi diperlukan. Misalnya mendeteksi kelengkungan dalam gradient gambar. Pada saat itu juga ternyata bagian-bagian yang tidak berbentuk sudut (corner) terdeteksi juga sebagai bagian dari gambar, misalnya titik-titik kecil pada latar belakang gelap mungkin terdeteksi[8].

Feature tracking adalah proses untuk menemukan posisi yang sesuai pada

gambar berturut-turut ke titik-titik gambar pada gambar pertama. Ukuran korespondensi didasarkan pada kesamaan pada lingkungan gambar jendela ukuran tetap.

Feature tracking merupakan langkah proses awal yang diperlukan dari

masalah struktur dari gerak yang menemukan struktur 3D yang diambil dari gambar dari waktu ke waktu. Karena fitur yang cocok adalah satu-satunya informasi awal untuk penglihatan lebih lanjut berbasis inferensi, skema pelacakan berbasis titik konvensional mencoba untuk mencari banyak poin fitur sebanyak mungkin. Kebanyakan skema sebelumnya Natural Feature Tracking telah difokuskan pada deskripsi dan pencocokan fitur antara dua gambar berturut-turut. Metode mereka mengekstrak satu set baru fitur titik dari masing-masing gambar yang baru muncul, bukannya mempertimbangkan fitur yang dicocokkan sebelumnya. Ekstraksi dan pencocokan titik yang baru ditetapkan memakan waktu dan harus dihindari terutama ketika metode ini digunakan untuk aplikasi real-time.

Dalam penglihatan aplikasi berbasis augmented reality tujuan Natural

Features Tracking adalah untuk menghitung homograpi antara adegan planar dan

gambar yang diproyeksikan. Untuk memastikan adanya pola, harus ada sejumlah besar titik fitur untuk pola planar dan juga jumlah titik fitur yang cukup harus disesuaikan dengan poin dalam gambar yang diproyeksikan. Untuk mengidentifikasi wilayah persegi panjang pola diproyeksikan, homograpi yang dihitung dari titik pasang dicocokkan. Sebuah aplikasi memanfaatkan homograpi untuk layanan lebih lanjut pengolahan tertentu[9].

2.1.4 Qualcomm Company Augmented Reality (QCAR)

Qualcomm Company Augmented Reality (QCAR) merupakan sebuah SDK yang

memberikan pengalaman menarik kepada para developer untuk menciptakan AR

mobile . Dengan memberikan generasi baru yaitu interaktif 3D, Qualcomm Augmented

Reality memberikan beberapa keuntungan, seperti:

a. Teknologi komputer vision untuk menyelaraskan gambar yang tercetak dan object 3D.

TM b. Mendukung beberapa alat development seperti Eclipse, (Android ), Xcode.

Selain itu, QCAR juga menawarkan development dan distribusi yang gratis[3].

2.1.4.1 QCAR API Reference

API reference berisi informasi tentang hirarki kelas dan fungsi member dari QCAR SDK. Sistem dari QCAR SDK ditampilkan seperti pada gambar 2.4, menyediakan : callbackevent. Contoh : sebuah image baru yang tersedia.

a. High-level access ke perangkat keras. Contoh : Kamera start/ stop.

b. MultipleTrackables 1) ImageTargets 2) Multi Targets 3) FrameMarkers c. Interaksi secara langsung dengan dunia nyata[3].

2.2 Android

Android adalah sebuah sistem operasi untuk perangkat mobile berbasis linux yang mencakup sistem operasi, middleware, dan aplikasi. Android menyediakan platform terbuka bagi para pengembang untuk menciptakan aplikasi mereka. Android merupakan sistem operasi mobile open source dan dapat dimanufaktur untuk dikustomisasi sehingga tidak ada konfigurasi yang pasti mengenai software dan hardware-nya[12].

Sejak pertama kali muncul sampai sekarang, Android telah memiliki sejumlah pembaharuan. Pembaharuan ini dilakukan untuk memperbaiki bug dan menambah fitur-fitur yang baru.

Terdapat beberapa versi android yaitu mulai dari versi 1.1 yang dirilis pada 9 Februari 2009, versi 1.5(Cupcake) pada 30 April 2009, versi 1.6(Donut) pada 15 September 2009, versi 2.0/2.1(Eclair) pada 26 Oktober 2009, versi 2.2(Froyo) pada

20 Mei 2010, versi 2.3(Gingerbread) pada 6 Desember 2010, versi 3.0(Honeycomb) pada Februari 2011, hingga versi yang terbaru yaitu versi 4.0(Ice Cram Sandwich) pada 19 Oktober 2011[13].

Versi-versi yang ada pada android yaitu :

1. Android versi 1.1 Pada tanggal 9 Maret 2009, Google merilis Android versi 1.1. Android ini dilengkapi dengan pembaruan estetis pada aplikasi, jam alarm, voice search, pengiriman pesan dengan Gmail, dan pemberitahuan email.

2. Android versi 1.5 (Cupcake) Pada pertengahan Mei 2009, Google kembali merilis telepon seluler dengan menggunakan Android dan SDK (Software Development Kit). Terdapat beberapa pembaruan termasuk juga penambahan beberapa fitur dalam seluler versi ini, yaitu kemampuan merekam dan menonton video dengan kamera, mengunggah video ke

youtube dan gambar ke Picasa langsung dari telepon, dukungan Bluetooth A2DP,

kemampuan terhubung secara otomatis ke headset Bluetooth, animasi layar, dan keyboard pada layar yang dapat disesuaikan sistem.

3. Android versi 1.6 (Donut) Donut (versi 1.6) dirilis pada September 2009 dengan menampilkan proses pencarian yang lebih baik dibanding sebelumnya, penggunaan baterai indikator dan kontrol applet VPN. Fitur lainnya adalah galeri yang memungkinkan pengguna untuk memilih foto yang akan dihapus, kamera, camcorder dan galeri yang dintegrasikan,

CDMA/EVDO, 802.1x, VPN, Gestures, dan Text-to-speech engine, kemampuan

dial kontak, teknologi text to change speech 18 (tidak tersedia pada semua ponsel,

pengadaan resolusi VWGA.

4. Android versi 2.0/2.1 (Eclair) Pada 3 Desember 2009 kembali diluncurkan ponsel Android dengan versi 2.0/2.1 (Eclair), perubahan yang dilakukan adalah pengoptimalan hardware, peningkatan Google Maps 3.1.2, perubahan User Interface (UI) dengan browser baru dan dukungan HTML5, daftar kontak yang baru, dukungan flash untuk kamera 3,2 MP,

digital Zoom , dan Bluetooth 2.1.

5. Android versi 2.2 (Froyo: Frozen Yoghurt) Pada 20 Mei 2010, Android versi 2.2 (Froyo) diluncurkan. Perubahan-perubahan umumnya terhadap versi-versi sebelumnya antara lain dukungan Adobe Flash 10.1, kecepatan kinerja dan aplikasi 2 sampai 5 kali lebih cepat, intergrasi V8 JavaScript

engine yang dipakai Google Chrome yang mempercepat kemampuan rendering pada

browser , pemasangan aplikasi dalam SD Card, kemampuan WiFi Hotspot portabel,

dan kemampuan pembaruan secara otomatis dalam aplikasi Android Market.

6. Android versi 2.3 (Gingerbread) Pada 6 Desember 2010, Android versi 2.3 (Gingerbread) diluncurkan. Perubahan- perubahan umum yang didapat dari Android versi ini antara lain peningkatan kemampuan permainan (gaming), peningkatan fungsi copy paste, desain 19 ulang layar antar muka (User Interface), dukungan format video VP8 dan WebM, efek audio baru (reverb, equalization, headphone virtualization, dan bass boost), dukungan kemampuan Near Field Communication (NFC), dan dukungan jumlah kamera yang lebih dari satu.

7. Android versi 3.0/3.1 (Honeycomb) Android Honeycomb dirancang khusus untuk tablet. Android versi ini mendukung ukuran layar yang lebih besar. User Interface pada Honeycomb juga berbeda karena sudah didesain untuk tablet. Honeycomb juga mendukung multi-processor dan juga akselerasi perangkat keras (hardware) untuk grafis. Tablet pertama yang dibuat dengan menjalankan Honeycomb adalah Motorola Xoom. Perangkat tablet dengan Android 3.0 telah banyak hadir di Indonesia. Perangkat yang pertama

platform

muncul bernama Eee Pad Transformer produksi dari Asus yang masuk pasar Indonesia pada Mei 2011.

8. Android versi 4.0 (ICS: Ice Cream Sandwich) Diumumkan pada tanggal 19 Oktober 2011, membawa fitur Ice Cream Sandwich untuk smartphone dan menambahkan fitur baru termasuk membuka kunci dengan pengenalan wajah, jaringan data pemantauan penggunaan dan kontrol, terpadu kontak jaringan sosial, perangkat tambahan fotografi, mencari email secara offline, dan berbagi informasi dengan menggunakan NFC. Ponsel pertama yang menggunakan sistem operasi ini adalah Samsung Galxy Nexus.

9. Android versi 4.1 (Jelly Bean) Android Jelly Bean yang diluncurkan pada acara Google I/O lalu membawa sejumlah keunggulan dan fitur baru. Penambahan baru diantaranya meningkatkan input

keyboard , desain baru fitur pencarian, user interface yang baru dan pencarian melalui voice search yang lebih cepat[3].

2.3 Objek 3 Dimensi

Benda 3 dimensi (3D) adalah sebuah objek/ruang yang memiliki panjang, lebar dan tinggi yang memiliki bentuk. 3D tidak hanya digunakan dalam matematika dan fisika saja melainkan dibidang grafis, seni, animasi, komputer dan lain-lain. Konsep tiga dimensi atau 3D menunjukkan sebuah objek atau ruang memiliki tiga dimensi geometris yang terdiri dari: kedalaman, lebar dan tinggi. Contoh tiga dimensi suatu objek/benda adalah bola, piramida atau benda spasial seperti kotak sepatu. Istilah "3D" juga digunakan untuk menunjukkan representasi dalam grafis komputer (digital), dengan cara menghilangkan gambar stereoscopic atau gambar lain dalam pemberian bantuan, dan bahkan efek stereo sederhana, yang secara konstruksi membuat efek 2D (dalam perhitungan proyeksi perspektif, shading).

Karakteristik 3D, mengacu pada tiga dimensi spasial, bahwa 3D menunjukkan suatu titik koordinat Cartesian X, Y dan Z. Penggunaan istilah 3D ini dapat digunakan di berbagai bidang dan sering dikaitkan dengan hal-hal lain seperti spesifikasi kualitatif tambahan (misalnya: grafis tiga dimensi, 3D video, film 3D, kacamata 3D, suara 3D). Istilah ini biasanya digunakan untuk menunjukkan relevansi jangka waktu tiga dimensi suatu objek, dengan gerakan perspektif untuk menjelaskan sebuah "kedalaman" dari gambar, suara, atau pengalaman taktil. Ketidakjelasan istilah ini menentukan penggunaannya dalam beberapa kasus yang tidak jelas juga yaitu penggunaannya tidak hanya pada contoh-contohdi atas melainkan (sering dalam iklan dan media).

Saat ini 3D digambarkan untuk mensimulasikan perhitungan berdasarkan layar proyeksi dua dimensi dan efek tiga-dimensi seperti monitor komputer atau televisi. Perhitungan ini memerlukan beban pengolahan besar sehingga beberapa komputer dan konsol memiliki beberapa tingkat percepatan grafis 3D untuk perangkat yang dikembangkan untuk tujuan ini. Komputer memiliki kartu grafis panggilan/tambahan untuk meningkatkan akselerasi 3D. Perangkat ini dibentuk dengan satu atau lebih prosesor (GPU) yang dirancang khusus untuk mempercepat perhitungan yang melibatkan tiga dimensi gambar yang mereproduksi pada layar dua dimensi dan dengan melepaskan beban pengolahan pada CPU atau Central

Processing Unit komputer. Dalam komputasi, model tiga dimensi (angka atau

grafis) dibuat tanpa membutuhkan perhitungan yang sangat kompleks, tetapi sangat banyak. 3D dapat direpresentasikan baik oleh prospek dari berbagai arah pada layar dua dimensi (yang membuat istilah "3D" tidak benar, layar dengan hanya dua dimensi), atau pada jenis perangkat atau kacamata film yang timbul dari LCD untuk melihat gambar yang berbeda pada setiap pandangan mata[1]. mata[1].

BAB 2 LANDASAN TEORI 2.1 - Implementasi Augmented Reality Pada Perancangan Sistem Katalog Digiprocreative Berbasis Android