Augmented Reality vs Virtual Reality

Sejarah

Sejarah berkembangnya teknologi Augmented Reality ini sendiri sudah dimulai cukup lama. Dimulai sekitar tahun 1957, ketika seorang peneliti yang bernama Morton Heilig, yang juga seorang cinematography menciptakan dan mempatenkan penemuannya akan sebuah simulator yang dilengkapi dengan visual, getaran dan bau yang kemudian dikenal dengan nama Sensorama. Kemudian pada tahun 1966 seorang ilmuan bernama Ivan Sutherland menemukan sebuah teknologi dengan nama Head-Mounted Display, yang kemudian dia anggap sebagai jendela menuju dunia maya (virtual).

Beberapa tahun kemudian, tepatnya pada tahun 1975 seorang ilmuan yang bernama Myron Kruger mengembangkan sebuah teknologi Video place yang memungkinkan seseorang untuk dapat berinteraksi dengan objek virtual. Selanjutnya pada tahun 1989, Jaron Lanier mengenalkan dan menciptakan bisnis komersial pertama di dunia maya dengan teknologi Virtual Reality (VR), dan kemudian pada tahun 1992 berdasarkan pengembangan teknologi yang ada, terutama Virtual Reality, Jaron kembali mengembangkan teknologi Augmented Reality untuk melakukan simulasi perbaikan pada sistem pesawat jenis boeing (besar). Pada tahun yang sama, LB Rosenberg mengembangkan salah satu sistem pada AR, yang kemudian disebut dengan Virtual Fixtures dan kemudian digunakan oleh Angkatan Udara Amerika Serikat, yaitu Armstong Labs. Kemudian pada tahun 1992 ini juga, Blair Maclntyre, Steven Feiner dan Doree Seligmann mengembangkan dan memperkenalkan cikal bakal dari Protype AR yaitu Major Paper.

Bisa dikatakan, awal mula berkembangnya teknologi AR adalah karena adanya perkembangan teknologi VR oleh Jaron Lanier pada tahun 1989.

Dewasa ini kita harus menguasai teknologi dikarenakan semakin hari semakin pesat perkembangannya. Jika kita tidak mengikuti perkembangan teknologi maka kita akan tertinggal dengan lingkungan masyarakat karena teknologi saat sudah melekat di setiap lapisan masyarakat.

Salah satu teknologi yang berkembang adalah teknologi Augemented Reality. Teknologi ini sudah mulai diterapkan di berbagai bidang. Sayang di Indonesia masih belum banyak yang membahas tentang ini, padahal potensi untuk mengembangkan teknologi ini cukup besar.

Nama lain dari Augmented Reality adalah Realitas Tertambah

Apa itu Augmented Reality?

Augmented Reality merupakan variasi dari Virtual Reality. Dalam bahasa inggris Augmented mempunyai beberapa arti seperti  Augmented = amplified, enhanced, improved, supplemented.

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 antarbenda 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.

Selain menambahkan benda maya 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 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.

Benda-benda maya menampilkan informasi yang tidak dapat diterima oleh pengguna dengan inderanya sendiri. Hal ini membuat realitas tertambah 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.

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

Adapun karakteristik dari AR adalah :

1. Menampilkan informasi yang tidak dapat diterima oleh pengguna dengan indranya sendiri.
2. Realitas yang diterima secara visual bergantung pada media yang digunakan.
3. Informasi yang ditampilkan oleh benda maya membantu pengguna melaksanakan kegiatan-kegiatan dalam dunia nyata.

Berikut perbedaan antara VR dan AR dalam penggunaannya: 

1. Perangkat yang digunakan VR biasanya diakses melalui perangkat seperti headset yang sepenuhnya berinteraksi dengan lingkungan vitual yang dihasilkan. Tidak hanya visual tetapi juga suara, sentuhan, bau, dan rasa jika perangkat yang digunakan adalah gawai yang sudah ditingkatkan seperti teater 4D. Sementara AR umumnya diakses melalui kamera ponsel yang menampilkan visual lapisan ke lingkungan sekitarnya di layar perangkat. Dengan kata lain, yang bekerja adalah bukanlah ponsel itu sendiri melainkan dibantu dengan afanya aplikasi pendukung.
2. Tingkat kedalaman pengalaman bermain VR dirancang untuk sepenuhnya berada di dunia virtual. Perangkat VR benar-benar memblokir lingkungan nyata dan menghasilkan tampilan virtual. Sehingga, VR sangat baik untuk media seperti video game atau film yang pengguna dapat fokus pada konten yang ditonton. Seperti namanya, AR tidak menggantikan lingkungan nyata ke virtual. Melainkan menambahakan konten vitual sehingga terlihat di lingkungan nyata. Dengan kata lain, AR mengekspresikan kontennya tidak bersifat mendalam. Lapisan di atas lingkungan fisik pengguna dan umumnya tergantung pada fitur dunia nyata.
3. Jenis media yang ditampilkan VR adalah sistem imersif yang biasanya menggunakan komputer untuk membuat lingkungan virtual. Video game dan film adalah bentuk media yang paling umum diadaptasi untuk relaitas virtual. Media AR tidak seintensif VR. AR hanya sebagai tambahan halus pada dunia nyata. AR biasanya menampilkan bentuk 3D yang dapat dilihat melalui aplikasi dengan kamera ponsel sehingga terlihat berada di dunia nyata.
4. Realitas yang dihasilkan VR dapat dihasilkan dalam beberapa cara berbeda tergantung pada media yang ditampilkan. Video game sering langsung ditampilkan saat pengguna bermain, jika ada mesin game, atau mereka dapat dibuat sebelumnya, dalam hal ini mereka statis dan mirip dengan gambar atau film. Beberapa orang juga menganggap video 360 derajat sebagai realitas virtual; ini sepenuhnya dibuat sebelumnya. AR sering dikodekan untuk aplikasi ponsel dan diterjemahkan secara reaktif tergantung pada lokasi pengguna. Ini dapat diprogram mirip dengan realitas virtual, tetapi umumnya tidak membutuhkan mesin canggih untuk membuat.
5. Terjadi langsung dunia VR dan dunia nyata merupakan lingkungan yang terpisah dan tidak reaktif. Hal ini terjadi kerena media VR diprogram sebelumnya. Sementara AR lebih berpotensi reaktif terhadap dunia nyata. Hal ini terjadi karena AR digabungkan dalam lingkungan nyata. Dengan kata lain, dunia AR terjadi secara langsung terhadap dunia nyata.

Cara Kerja Augmented Reality

AR dapat ditampilkan pada berbagai perangkat seperti kacamata, layar, ponsel, dan sebagainya. Agar perangkat berfungsi dengan baik, sejumlah data tertentu dalam bentuk video, gambar, animasi, dan model 3D perlu digunakan.

Sehingga, orang bisa melihat hasilnya dalam cahaya buatan dan alami. AR menggunakan teknologi SLAM (Simultaneous Localization and Mapping), sensor, dan pengukur kedalaman. Misalnya, mengumpulkan data sensor untuk menghitung jarak dari lokasi sensor ke objek.

Berikut adalah beberapa komponen AR:

Alan B. Craig (2013) menyebutkan ada 3 komponen utam untuk mendukung sistem AR. Ketiga komponen tersebut meliputi :

1. Kamera dan Sensor : Kamera dan sensor digunakan untuk mengumpulkan informasi kolaborasi pengguna dan mengirimkannya untuk diproses. Kamera pada gadget memiliki kemampuan untuk memeriksa lingkungan dan dengan data tersebut, akan mampu menemukan barang fisik dan menghasilkan model 3D.
2. Proyeksi/Processor : Komponen ini mengacu pada proyektor yang lebih kecil dari yang biasa ada pada headset AR, yang mengambil informasi dari sensor dan memproyeksikan konten yang terkomputerisasi ke permukaan untuk dilihat. For your information, sebenarnya, pemanfaatan proyeksi di AR belum sepenuhnya dirancang untuk dapat digunakan dalam barang atau layanan komersial.
   Processor untuk mengevaluasi data sensor, untuk melaksanakan “laws of nature” dan aturan lain dari dunia maya, dan untuk menghasilkan sinyal yang diperlukan untuk mengendalikan layar.
3. Refleksi : Sebuah tampilan yang sesuai untuk menciptakan kesan bahwa dunia maya dan dunia nyata yang hidup berdampingan dan menyangkutkan pada indera pengguna sehingga merasakan perpaduan dunia fisik dan dunia maya.
   Beberapa gadget AR memiliki cermin untuk membantu mata manusia melihat gambar virtual. Beberapa darinya memiliki variasi cermin kecil yang ditekuk dan beberapa lagi memiliki cermin sisi ganda untuk memantulkan cahaya ke kamera dan mata pengguna. Tujuan dari cara refleksi tersebut adalah untuk memainkan pengaturan gambar yang tepat.

Jenis Teknologi Augmented Reality

Ada beberapa kategori teknologi augmented reality, masing-masing memiliki perbedaan dan kegunaan dalam pengaplikasiannya sebagai berikut.

Marker-Based Augmented Reality

Marker-based AR menggunakan kamera dan beberapa jenis penanda visual, seperti kode QR/2D. Teknologi ini akan menghasilkan output hanya ketika marker dirasakan oleh pembaca. Aplikasi marker-based menggunakan kamera pada perangkat untuk membedakan marker dari objek dunia nyata lainnya. Pola sederhana seperti kode QR digunakan sebagai marker karena dapat dengan mudah dikenali dan tidak memerlukan banyak effort untuk membaca. Posisi dan orientasi juga dihitung, di mana beberapa jenis konten atau informasi kemudian dibebani banyak marker.

Markerless Augmented Reality (MAR)

Markerless digunakan dalam pelacakan objek yang ada pada dunia nyata untuk diproyeksikan ke dalam dunia maya tanpa memiliki marker yang spesial. Untuk dapat melakukan pelacakan dan perekaman pola objek, markerless sangat tergantung kepada Natural-Feature-Tracking.

Dalam metode markerless penggunaan tanda marker dan frame marker sebagai tracking object sudah digantikan dengan pengenalan pola (Pattern Recognition) pada objek. Ketika melakukan pelacakan, markerless akan melakukan perhitungan posisi antara kamera atau lensa yang digunakan oleh pengguna dengan objek pada dunia nyata, lalu merefleksikan hanya dengan menggunakan titik-titik pada fitur alami MAR seperti: edge, corner, garis ataupun objeck 3D. Selanjutnya dilakukan langkah priori manual, serta penggambaran model sebagai referensi untuk inisialisasi objek. Dengan demikian, keakuratan objek yang didapat serta objek yang akan divisualisasikan dari proses tracking dan pattern recognition akan lebih baik dan tinggi.

Sebagai salah satu aplikasi AR yang diimplementasikan secara luas, markerless augmented reality menggunakan GPS, kompas digital, pengukur kecepatan, atau akselerometer yang tertanam dalam perangkat untuk menyediakan data berdasarkan lokasi kamu. Kekuatan di balik teknologi markerless augmented reality adalah ketersediaan fitur pendeteksian lokasi pada smartphone. Ini paling umum digunakan untuk memetakan arah, menemukan bisnis terdekat, dan aplikasi seluler berbasis lokasi lainnya.

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, dengan tool yang disediakan Qualcomm untuk pengembangan Augmented Reality berbasis mobile device, mempermudah pengembang untuk membuat aplikasi yang markerless.

Seperti yang saat ini dikembangkan oleh perusahaan Augmented Reality terbesar di dunia Total Immersion dan Qualcomm, mereka telah membuat berbagai macam teknik Markerless Tracking sebagai teknologi andalan mereka, seperti Face Tracking, 3D Object Tracking, dan Motion Tracking.

• Face Tracking : Algoritma pada computer terus dikembangkan, hal ini membuat komputer dapat mengenali wajah manusia secara umum dengan cara mengenali posisi mata, hidung, dan mulut manusia, kemudian akan mengabaikan objek-objek lain di sekitarnya seperti pohon, rumah, dan lain – lain.
• 3D Object Tracking : Berbeda dengan Face Tracking yang hanya mengenali wajah manusia secara umum, teknik 3D Object Tracking dapat mengenali semua bentuk benda yang ada disekitar, seperti mobil, meja, televisi, dan lain-lain.
• Motion Tracking : Komputer dapat menangkap gerakan, Motion Tracking telah mulai digunakan secara ekstensif untuk memproduksi film-film yang mencoba mensimulasikan gerakan.
• GPS Based Tracking : Teknik GPS Based Tracking saat ini mulai populer dan banyak dikembangkan pada aplikasi smartphone (iPhone dan Android), dengan memanfaatkan fitur GPS dan kompas yang ada didalam smartphone, aplikasi akan mengambil data dari GPS dan kompas kemudian menampilkannya dalam bentuk arah yang kita inginkan secara realtime, bahkan ada beberapa aplikasi menampikannya dalam bentuk 3D.

Projection Based Augmented Reality

Projection based AR bekerja dengan cara memproyeksikan cahaya buatan ke permukaan riil. Aplikasi teknologi ini memungkinkan interaksi manusia dengan mengirimkan cahaya ke permukaan riil dan kemudian merasakan interaksi manusia (sentuhan) dari cahaya yang diproyeksikan. Pendeteksian interaksi pengguna dilakukan dengan membedakan antara proyeksi yang diharapkan dan proyeksi yang diubah. Aplikasi lain yang menarik dari teknologi ini adalah penggunaan teknologi plasma laser untuk memproyeksikan hologram interaktif tiga dimensi (3D) di udara.

Superimposition Based Augmented Reality

Superimposition based AR mampu mengganti sebagian atau seluruh tampilan asli dari suatu objek dengan pandangan yang baru dan ditambah dari objek yang sama. Pendeteksian objek memainkan peran penting karena aplikasi tidak dapat menggantikan tampilan asli dengan augmented jika tidak dapat menentukan apa objek itu. Contoh yang dihadapi konsumen akan augmented reality berbasis superimposisi dapat ditemukan dalam katalog furnitur augmented reality IKEA. Dengan mengunduh aplikasi dan memindai halaman yang dipilih dalam katalog cetak atau digital mereka, pengguna dapat menempatkan furnitur IKEA virtual di rumah mereka sendiri dengan bantuan augmented reality.

Penerapan Augmented Reality di Berbagai Bidang

Berikut ini adalah beberapa contoh penerapan teknologi augmented reality di beberapa bidang yang telah dilakukan.

Games

Pokemon Go! rupanya masih memiliki penggemar. Tetapi, bagian utama dari daya tarik permainan ini adalah cara menggabungkan dunia nyata dengan karakter Pokemon favorit kamu.

Games ini adalah definisi AR yang menyenangkan untuk di-boot. Sebenarnya, banyak game lain yang telah menyalin konsep yang sama, misalnya Jurassic Park dan game AR bertema Harry Potter.

Meskipun contoh-contoh ini murni untuk rekreasi, visual yang ditunjukkan akan membuat kamu seolah-olah masuk dalam dimensi lain.

Pelatihan Medis

AR sekarang digunakan dalam pelatihan medis. Aplikasinya berkisar dari penggunaan peralatan MRI hingga melakukan operasi yang sangat rumit.

Di Klinik Cleveland, Case Western Reserve University, siswa diajarkan seluk beluk anatomi menggunakan headset AR.

Teknologi ini memungkinkan mereka mempelajari tubuh manusia tanpa perlu membedah mayat atau menonton operasi langsung.

Namun, hal ini tidak terbatas pada pelatihan saja. AR juga memiliki aplikasi yang dapat diterapkan selama operasi tanpa perlu kamera dan probe invasif yang masih tradisional.

Helm F-35

Helm ini dirancang khusus untuk melapisi fitur AR seperti rekaman real time dari jajaran kamera eksternal pejuang secara langsung ke bidang pandang pilot.

Sistem ini memungkinkan pilot untuk melihat pemandangan 360 derajat di sekitar pesawat mereka. Pilot juga dapat memperbesar area yang diamati dan juga di-ping oleh pesawat jika potensi ancaman terdeteksi.

Teknologi ini juga memberi pilot “penglihatan malam digital”, HUD (Head-Up Display) virtual, informasi sistem senjata, penargetan fungsi sistem, dan memiliki kapasitas untuk menambahkan fitur baru di masa depan.

TV Broadcast

Dari siaran cuaca hingga acara olahraga, AR menjadi semakin umum di TV kamu. AR sangat cocok untuk aplikasi semacam ini dan benar-benar menawarkan pelajaran baru bagi masyarakat umum.

AR dapat digunakan dalam film dokumenter pendidikan, acara olahraga langsung, atau pelaporan berita langsung lainnya untuk membantu kamu memahami subjek yang lebih esoteris. Misalnya, liputan berita Pemilihan Umum BBC.

Manfaat AR untuk Bisnis

1. Informasi lebih banyak dan rinci
2. Membuat promosi lebih menarik
3. Meningkatkan brand image
4. Meningkatkan penjualan

Membangun Aplikasi Augmented Reality

Augmented Reality dapat dibangun menggunakan ARToolkit, Aurasma atau Vuforia, Unity dan masih banyak yang lainnya. Pada sofware Unity dan Vuforia penggunaan aplikasi menjadi jauh lebih mudah.

1. Unity : Dalam buku Patrick Felicia (2013), Unity3D adalah aplikasi pembuat game dan cocok untuk pengembang game, penggemar game dan dapat digunakanuntuk membuat program, mendesain, mengembangkan video game, fokus pada hal-hal yang menjadi kebutuhan game. Aplikasi pembuat game biasanya merupakan Integrated Development Environment (IDE), dimana semua aktivitas yang berkaitan dengan pengembangan game secara kasat mata terintegrasi menggunakan coding, objek dan lingkungan yang dibuat. Unity dapat digunakan sebagai alat pengembanga aplikasi game berbasis 3D maupun 2D. Saat ini bahkan Unity sudah terintegrasi dengan Vuforia yang mendukung pengembangan teknologi Augmented Reality. Dengan Unity kita menggunakan bahasa pemrograman C# dan javascript untuk membuat script yang digunakan dalam project. Terdapat beberapa fitur pada Unity ini diantaranya :
   1. Build and Manipulating Object
   2. Collision Detection
   3. Texture
   4. Scripting
   5. Audio
   6. Particle Effect
   7. Path Finding
2. Vuforia : Vuforia adalah sebuah software platform yang digunakan untuk membuat aplikasi Augmented Reality. Pengembang dapat dengan mudah menambha fungsi dari aplikasi yang dibuat, serta menyediakan fasilitas untuk mendeteksi gambar dan objek, atau menyusun lingkungan di dunia nyata. Vuforia memiliki beberapa fitur diantaranya sebagai berikut :
   1. Image Target
   2. VuMarks
   3. Multi-Target
   4. Cylinder Target
   5. Text Recognition
   6. Smart Terrain

Vuforia memiliki komponen platform utama yang menunjang serta mendukung pembuatan aplikasi AR diantaranya:

1. The Vuforia Engine : Vuforia Engine merupakan perangkat yang dapat menghubungkan berbagai macam platform ke dalam aplikasi. Contohnya seperti SDK dan Android, IOS dan UWP. Selain itu kita dapat menggunakan Andriod Studio, Xcode, Visual Studio atau Unity untuk membantun aplikasi

2. Tools : Vuforia menyediakan tools untuk membuat targets, mengurus database dari target dan mengamankan aplikasi dengan lisensi.

Tools

Beberapa tools yang terdapat pada Vuforia diantaranya :

1. Vuforia Object Scanner yang dapat membantu mempermudah men-scan objek 3D ke dalam format target yang sesuai dengan Vuforia Engine
2. Target Manager adalah aplikasi portal web pengembang yang disedikan untuk membuat database dari target yang akan digunakan pada device dan cloud. Target Manager digunakan untuk :

• Membuat database untuk device, VuMark dan Cloud

• Memberikan license key untuk database

• Menambah target pada database

• Mengedit dan menghapus target

• Mengatur databse

• Mendownload database

• Cloud Recognition Service

Vuforia juga menyediakan fasilitas Cloud Recognition ketika aplikasi kita membutuhkan pendeteksi untuk gambar dengan resolusi tinggi atau jika database sering di update.

 

Merged Reality

Konsep mixed reality pada 1994 dirumuskan oleh Paul Milgram dan Fumio Kishino dalam makalah berjudul “A Taxonomy of Mixed Reality Visual Displays.” Dalam makalah ini, mereka memperkenalkan konsep virtually continuum yang fokus pada pengkategorian taksonomi pada tampilan belaka. Namun, pada penerapannya kedepan, MR tak sekadar tampilan, tapi juga memasukkan input lingkungan, suara, dan lokasi.

Selama beberapa dekade, hubungan antara input manusia dan komputer dikembangkan lagi secara lebih baik. Input manusia terjadi melalui keyboard, mouse, sentuhan, ink, suara, bahkan Kinect tracking. Hubungan keduanya kemudian berinteraksi membentuk persepsi lingkungan (environmental input) dalam bentuk API. Environmental input menangkap berbagai hal yang dilakukan seseorang, mulai dari posisi & lokasinya, permukaan tanah dan pembatas jalan, ambiens lighting, suara lingkungan, dan pengenalan objek. Secara sederhananya, MR merupakan penggabungan interaksi ketiga input tersebut.

Ref : [1][2][3][4][5][6][7]