Sejarah dan Cara Pembuatan ARToolKit

 1.        Perkenalan

1.1  Perkenalan Singkat Dengan Augmented Reality

Teknologi Augmented Reality (AR) dan Peralatannya telah menghasilkan berbagai aplikasi sejak penampilan mereka dua dekade yang lalu. Saat ini, aplikasi-aplikasi tersebut dapat ditemukan dalam dunia game, industri film, periklanan, desain interior, fashion, pendidikan dan pembelajaran, operasi medis dan bedah, desain produk dan pemulihan manufaktur, konstruksi dan arkeologi, dan daerah lainnya yang tak terhitung jumlahnya. AR merupakan pengembangan alami dari virtual reality (VR), yang dikembangkan beberapa dekade sebelum AR. Dalam hal aplikasi, AR melengkapi VR dalam banyak cara. Karena keuntungan dari pengguna bisa melihat kedua benda-benda nyata dan virtual secara bersamaan, AR memiliki tangan atas, meskipun tidak sepenuhnya bebas dari faktor manusia dan pembatasan lainnya. AR juga tidak mengkonsumsi banyak waktu dan usaha dalam berbagai aplikasi karena itu tidak diperlukan untuk membangun seluruh adegan virtual, yang dapat membosankan dan memerlukan waktu yang banyak(Yeh Ching Nee,Andrew:2011).

Sedangkan 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.

1.2  Sejarah Augmented Reality

Selama beberapa dekade terakhir, Augmented Reality telah matang dari sebuah mainan ilmuwan untuk menjadi bagian dari kehidupan sehari-hari. Augmented reality didefinisikan sebagai pandangan komposit dari dunia yang diciptakan oleh komputer-gambar yang dihasilkan secara real time

Dimulai ketika Morton Heilig yang dikenal sebagai "Bapak Virtual reality" melakukan penelitian dan penemuan di tahun 50an dan 60an. Dia mematenkan Stimulator Sensorama (Gambar 1), yang ia disebut "experience theater" pada 28 Agustus 1962. Penemuan ini memberikan simulasi pengalaman dengan menggunakan gambar angin, visual dan getaran. 

                                                Gambar 1. (Stimulator Sensorama)

Pada tahun 1968, ilmuwan komputer dan profesor Harvard Ivan Sutherland, bersama dengan muridnya Bob Sproull, diciptakan "The Sword of Damocles."(gambar 2)

Perkembangan kecil lainnya terjadi sampai tahun 1990-an, ketika peneliti Tom Caudell menciptakan istilah "augmented reality," dan Australia Julie Martin membawa virtual reality televisi. Pada tahun 1997, Ronald T. Azuma dengan bukunya "A Survey of Augmented Reality" memeriksa penggunaan beragam augmented reality seperti medis, manufaktur, penelitian, operasi mekanis dan hiburan. Kemudian masuk ke tahun 2000-an, Hirokazu Kato ARToolKit grafis virtual mengkombinasikan dengan kehidupan nyata, yang menggunakan video pelacakan tumpang tindih komputer grafis pada kamera video.

                                                        Gambar 2. (The Sword of Damocles)

Sekarang, pada pertandingan sepak bola di televisi, game portabel dan smartphone meningkatkan realitas kita setiap hari. Bahkan media cetak mulai menggabungkan augmented reality dalam publikasi mereka (melihat edisi 2009 dari Esquire, yang memungkinkan pembaca untuk memindai penutup dan membuat Robert Downey Jr menjadi hidup)(Gambar 3).

Gambar 3. (Majalah Esquire dengan AR)

1.3 Jenis-jenis Augmented Reality

     1.3.1 Marker

                 1.3.1.1 Spesifikasi Minimun

                             1.3.1.1.1 Hardware

                                         - Pentium 4

                                         - Vga 512

                                         - Web Cam

                                         - Ram 1 gb

                                         - Marker

                             1.3.1.1.2 Software

                                         - Windows XP

                                         - ARTool Kit

                                         - Software pembuat 3D)

                 1.3.1.2 Penjelasan

                             AR dengan menggunakan Marker adalah Gabungan antara 2D dengan 3D, dimana 2D tersebut adalah Marker (Contoh : Kartu Nama), Menurut Siltanen, Sanni(2012) AR dengan Marker memiliki kemampuan yang cocok sekali sebagai media marketing.

     1.3.2 Tanpa Marker

                 1.3.2.1 Spesifikasi Minimum

                 Spesifikasi yang diperlukan AR tanpa marker sama dengan AR dengan Marker, hanya saja memerlukan Web Cam yang lebih bagus.

                 1.3.2.2 Penjelasan

                             AR Tanpa Marker (Markerless) merupakan AR yang tidak memerlukan marker untuk dapat mengeluarkan 3D nya, Tetapi dengan menggunakan tanda tanda alami dan bukan merupakan tanda yang dibuat (ex : photo asli, wajah dll)

2.        Pembahasan

2.1 Apa saja yang diperlukan

     Pada Kesempatan ini, kita akan membahas tentang AR menggunakan Marker, Untuk pembutanan 3D, kita menggunakan 3D Max dari autodesk. Sedangkan  Tool yang kita gunakan adalah ARToolKit yang dibuat oleh Hirokazo Kato. ArToolkit adalah software library, yang dapat kita gunakan untuk membuat augmented reality (AR). Untuk  melakukan ini, ArToolkit menggunakan pelacakan video melalui kamera untuk menangkap marker yang ada. Setelah, posisi marker diketahui, maka virtual camera dapat diposisikan pada titik yang sama, dan objek 3D akan digambarkan diatas marker.

Proses Kerja ArToolkit

1.    Kamera menangkap video dari dunia nyata dan mengirimkannya ke komputer.

2.    Perangkat lunak pada komputer pencarian melalui tiap Video Frame untuk setiap bentuk persegi.

3.    Jika persegi ditemukan, perangkat lunak menggunakan perhitungan matematika untuk menghitung posisi kamera relatif terhadap kotak hitam.

4.    Setelah posisi kamera diketahui, model komputer grafis diambil dari posisi yang sama.

5.    Model ini digambarkan di atas video dari dunia nyata dan terjebak pada penanda persegi(Marker).

6.    Hasil akhir ditampilkan kembali di layar, sehingga ketika pengguna melihat melalui layar mereka melihat grafis overlay pada dunia nyata.

Gambar 4 (Alur Kerja ARToolKit)

2.2 Pembuatan

     2.2.1 Pembuatan 3D

1. Setelah Kita install, dan buka 3D Max, kita buka project baru dengan memilih File>New maka tampilan new project adalah seperti digambar 5.

 
Gambar 5 (Membuka Lembar Kerja Baru pada 3D Max)

2. Kemudian Pada Layar disebelah kiri, kita akan menemukan Jenis-jenis 3D yang sudah disiapkan oleh Autodesk(Box, Cone, Sphere dll), dari sini kita akan membuat sebuah kotak yang nantinya akan kita gunakan untuk 3D AR Pilih tombol yang ada tulisan “Box”

Gambar 6 (Membuat Box)

                 3. Kemudian masuk ke layar yang terbagi menjadi 4, dan klik di layar sebelah kanan bawah dan tarik kearah yang diinginkan.

Gambar 7 (Membuat panjang dan lebar Box)

                 4. Setelah terbentuk sebuah segi empat, lepaskan tombol di mouse dan gerakkan mouse ke atas(untuk membuat gambar 3D yang mengarah ke atas) dan arah bawah untuk sebeliknya.

Gambar 8 (Membuat tinggi Box)

                 5. Jika bentuk kotak sudah selesai dibangun, maka selanjutnya adalah menyimpan file 3D ke Komputer dengan cara memilih File>Export

 Gambar 9 (Export file 3D)

                 6. Pilih Save As Type VRML97(*.WRL) sebagai extensinya (gambar 10) dan berikan nama untuk file yang telah kita buat (cth : kotak). Kemudian tekan tombol “Save” dan Pilih “OK” dipilihan yang muncul setelah kita tombol “save” kita tekan (Gambar 11).

Gambar 10 (Memilih extensi .WRL)

 Gambar 11 (VRML97 Exporter)

                 7. Hasil akhir yang kita dapatkan adalah sebagai berikut

     2.2.2 Pembuatan Augmented Reality

                 1. Extract File ARToolKit dan glut

.

                        2. Masuk ke folder glut dan copy file glut32.dll, kemudian masuk ke drive instalan windows(pada umumnya berada di C:/Windows/System) dan Paste kan file glut32.dll yang telah kita copy tadi.

                 3. Sekarang kita masuk ke folder ARToolKit dan masuk ke folder patterns (ARToolKit/patterns), kemudian kita print file yang bernama patthiro.pdf. File ini yang nantinya akan kita gunakan sebagai marker.

                 4. Ingat dengan File 3D yang kita buat sebelumnya, copy file tersebut dan masuk ke ARToolkit/bin/Wrl disini kita paste kan file tersebut, didalam folder ini sudah terdapat 2 contoh file 3D yang disediakan ARToolKit yang salah satunya nanti akan kita manipulasi agar dapat menjalankan AR milik kita.

                        5. Copy salah satu file yang ber ekstensi .dat (cth:bud_B.dat) dan langsung paste kan di folder yang sama.

                        6. File yang telah kita duplikat tadi kita rename menjadi nama yang sama dengan file 3D kita (pada kasus ini adalah kotak), sehingga menjadi seperti digambar

                        7. Sekarang buka wordpad/notepad dan open file kotak.dat, banyak cara untuk membuka file lain dengan wordpad/notepad. Kita bias menarik langsung file tersebut ke aplikasi notepad yang telah terbuka atau bisa dengan mengklik kanan file tersebut kemudian pilih “open with” dan pilih aplikasi notepad. Setelah terbuka, maka akan terdapat tulisan seperti digambar, dan kita ganti kata-kata “bud_B”(yang terblock) dengan nama file 3D kita yaitu “kotak” kemudian Save dengan menekan ctrl+s pada keyboard, ataupun dengan memilih File>save.

                        8. Setelah selesai mengubah file .dat kita beralih ke folder ARToolkit/bin/Data, disini kita akan mengubah object_data_vrml yang memungkinkan ARToolKit membaca 3D kita dengan marker yang kita tentukan, cara merubahnya sama dengan point ke 7, kita ubah #pattern 1 yang memiliki patt.hiro sebagai markernya, dan kita ganti namanya dengan nama kotak.dat (dapat dilihat digambar) kemudian save.

9. masuk ke folder ARToolKit/bin dan jalankan file yang bernama simpleVRML.exe, kemudian pilih OK di tambilan properties yang keluar, ambil marker yang telah kita print dan perlihatkan ke Kamera, dan AR berhasil dijalankan.

3.        Referensi

1.      Where Did Augmented Reality Come From?. Diakses 8 Januari 2013. 9:05 WIB.  http://ar-chive.com/where-did-augmented-reality-come-from/.

2.      Markerless Augmented Reality. Diakses 8 Januari 2013. 17:45 WIB. http://researchguides.dartmouth.edu/content.php?pid=227212&sid=1891183

3.      Yeh-Ching Nee, A., 2011, Augmented Reality – Some Emerging Application Areas, InTech, Rijeka, Croatia.

4.      Aruma, Ronald T., 1997, A Survey of Augmented Reality, Hughes Research Laboratories, Malibu.

5.      Siltanen, Sanni, 2012, Theory and applications of marker-based augmented reality, JULKAISIJA – UTGIVARE – PUBLISHER, Finland