Teknologi Virtual Reality Melihat perkembangan teknologi Virtual Reality terutama dalam bagian visual Diajukan sebagai tugas final mata kuliah Grafika Komputer Disusun Oleh : Billy Limpo 52013006 Jurusan Teknik Informatika Sekolah Tinggi Manajemen Informatika dan Komputer (STMIK) Kharisma Makassar 2015 1
KATA PENGANTAR Puji dan Syukur kita panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa. karena atas karunia- Nyalah paper ini dapat diselesaikan. Paper ini disusun atas tugas yang diberikan oleh bapak dosen Moh. Sofyan S. Thayf, S.T., M.Cs. dalam mata kuliah Grafika Komputer. Paper ini berisikan tentang Perkembangan Teknologi Virtual Reality dalam bagian visual. Penulis memohon kepada bapak dosen khususnya, umumnya para pembaca apabila menemukan kesalahan atau kekurangan pada penulisan Paper ini, baik dari segi penggunaan bahasa yang baik dan benar, maupun materi yang terkandung. Penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca demi perbaikan untuk karya tulis yang akan datang. Makassar, 2 Juli 2015 Penulis, Billy Limpo 2 i
Daftar Isi Kata Pengantar...i Daftar Isi...ii BAB I Pendahuluan...1 BAB II Landasan Teori...1 2.1 Persepsi Manusia akan Kedalaman (Depth)...1 2.2 Perangkat Display...2 2.3 Teknik Stereoskopi...4 BAB III Pembahasan...6 3.1 Apa itu Virtual Reality...6 3.2 Piranti Virtual Reality di bagian Visual...6 3.3 Piranti Virtual Reality di bagian Lain...7 3.4 Dampak Positif dan Negatif Teknologi Virtual Reality...7 BAB IV Saran Implementasi...8 Daftar Pustaka...9 3 ii
I. Pendahuluan Teknologi Virtual Reality atau Realitas Maya sudah mulai muncul dan terus berkembang di jaman sekarang ini, salah satu contohnya adalah teknologi Oculus Rift, yang menyediakan kesan Virtual Reality bagi penggunanya dengan menggabungkan teknologi tampilan layar terkini dan teknik stereoskopi untuk mensimulasikan efek 3 dimensi, sehingga pengguna seakan akan masuk di dalam dunia maya yang diciptakan oleh komputer. Semenjak diciptakannya perangkat tampilan komputer Monitor CRT (Cathode Ray Tube), teknologi tampilan komputer terus berkembang hingga suatu layar mampu menampilkan gambar yang begitu detail dan jernih. Tapi dikarenakan Sistem penglihatan manusia, Gambar yang ditampilkan pada sebuah layar komputer tidak terasa nyata, karena gambar tersebut bersifat 2 dimensi. Stereoskopi, merupakan suatu teknik yang digunakan untuk menciptakan kedalaman (depth) dari sebuah gambar 2 dimensi dengan cara mengambil 2 buah gambar dari suatu subjek yang sama namun terdapat sedikit perbedaan pada sudut pandangnya, serupa dengan cara kerja mata manusia yang menggabungkan 2 gambar yang memiliki perbedaan sudut pandangnya untuk menciptakan gambar 3 dimensi yang memiliki kedalaman 2. Landasan Teori 2.1 Persepsi Manusia akan Kedalaman (Depth) Sistem penglihatan manusia memanfaatkan banyak petunjuk untuk menentukan posisi suatu benda di lingkungan 3 dimensi. Petunjuk petunjuk ini terbagi dalam 2 kategori, secara Fisiologis dan secara Psikologis. Petunjuk Kedalaman secara Fisiologis Akomodasi Mata (Accomodation) Yaitu perubahan jarak fokus lensa mata ketika mata mengubah fokus nya untuk melihat benda lain di ruang 3 dimensi. Penumpuan Mata (Convergence) Yaitu rotasi bola mata yang terjadi ketika mengikuti suatu benda yang semakin mendekat ke pengamat. Perbedaan Binokuler (Binocular Disparity) Yaitu perbedaan derajat penglihatan dari gambar yang ditangkap oleh masing masing bola mata kiri dan kanan, penggabungan kedua gambar inilah yang esensial bagi manusia dalam menciptakan kedalaman. Gerakan Paralaks (Motion Parallax) 4
Yaitu pergeseran yang tampak dari suatu objek terhadap latar belakang, yang disebabkan oleh pergerakan sang pengamat. Petunjuk Kedalaman secara Fisiologis Perspektif Linier (Linear Perspective) Yaitu perubahan ukuran suatu objek yang seakan akan mengecil jika objek bergerak menjauh dari pengamat Shading dan Pembayangan (Shading and Shadowing) Yaitu perbedaan intensitas cahaya yang dipantulkan oleh suatu objek menciptakan petunjuk akan bentuk dan kedalaman objek, begitupun bayangan yang dibentuk oleh objek. Perspektif Udara (Aerial Perspective) Objek yang jauh cenderung terlihat kurang detail, menjadi kabur. Sedangkan warna biru yang memiliki gelombang yang pendek, mampu menembus atmosfir lebih mudah dibanding dengan warna lain. Sehingga benda yang nampak dari jauh terkadang terlihat berwarna biru. Perantaraan (Interposition) Jika suatu objek terselubung atau menyelubungi objek lain, kita berasumsi bahwa objek yang menutupi objek lain berada lebih dekat. Ukuran Gambar Retina (Retinal Image Size) Manusia menggunakan pengetahuan akan lingkungan, perspektif linier, dan ukuran relatif dari suatu objek untuk menentukan kedalaman relatif. Contoh jika kita melihat gambar dimana seekor Gajah memiliki ukuran yang sama dengan seorang Manusia, maka kita berasumsi bahwa Gajah tersebut terletak jauh dari manusia tersebut karena kita mengetahui bahwa Gajah berukuran lebih besar dibanding Manusia. Gradien Tekstur (Texture Gradient) Manusia dapat memperhatikan detail suatu objek lebih mudah jika objek berada di dekat kita, semakin jauh suatu objek maka tekstur nya terlihat semakin kabur. Warna Cairan di dalam mata merefraksi panjang gelombang yang berbeda pada sudut yang berbeda pula. Maka, objek dengan bentuk dan ukuran yang sama pada jarak yang sama dari pengamat akan seringkali terlihat memiliki kedalaman yang berbeda karena perbedaan pada warna objek. Ditambah lagi, objek dengan warna yang terang akan terlihat lebih dekat dibanding objek dengan warna yang gelap. 5
2.2 Perangkat Display Cathode Ray Tube (CRT) Merupakan teknologi display yang pertama diciptakan untuk memberikan sebuah tampilan visual yang baik dari komputer. Sebuah layar CRT mengandung jutaan fosfor fosfor kecil berwarna merah, hijau, dan biru yang akan menyala jika terkena pancaran sinar elektron. Cara kerja CRT serupa dengan katoda dan anoda di elektronika. Katoda nya adalah sebuah filamen yang dipanaskan. Kemudian sebuah penembak elektron menghasilkan elektron yang akan tertarik ke layar fosfor, dimana fosfor akan menyala jika terkena elektron tersebut. Kemudian agar dapat menampilkan gambar secara terstruktur, CRT menggunakan Metode Raster Scanning dimana gambar akan ditampilkan per baris mulai dari ujung kiri teratas monitor, metode Raster Scanning inilah yang menjadi patokan dalam pengembangan teknologi display kedepannya 6
LED dan OLED (Organic - Light Emitting Diodes) LED merupakan komponen elektronik yang mampu menghasilkan cahaya ketika dialiri oleh arus listrik. Cara kerja nya adalah dengan memanfaatkan 2 bahan semikonduktor yang diletakkan diantara katoda dan anoda, dimana ketika bahan semikonduktor ini dialiri arus listrik maka elektron berlebih dari sisi anoda akan berpindah ke sisi katoda. Perpindahan elektron ini akan melepaskan energi dalam bentuk cahaya. Cara kerja OLED mirip seperti LED, namun OLED menggunakan molekul organik sebagai penghasil Elektron nya menggantikan bahan semikonduktor pada LED. 7
Sebuah OLED sederhana terdiri dari 6 lapisan berbeda. Di lapisan paling atas dan paling bawah terdapat lapisan pelindung (biasanya dibuat dari kaca atau plastik), diantaranya terdapat sisi katoda dan anoda. Kemudian diantara katoda dan anoda terdapat 2 molekul organik yang disebut lapisan konduktif (bahan yang melepaskan elektron) dan lapisan emisif (bahan yang dilewati elektron dan menerima energi untuk menghasilkan cahaya). 2.3 Teknik Stereoskpi Anaglyph Technique Sebuah gambar anaglyph terdiri dari 2 gambar yang diberi filter warna yang berbeda (umumnya warna merah dan biru) yang masing masing gambar diperuntukkan untuk mata yang berbeda. Jika gambar tersebut dipandang melalui sebuah kacamata anaglyph yang terdiri dari filter warna yang berhubungan, maka gambar stereoskopis akan terlihat. Kekurangan dari teknik ini adalah warna yang diproduksi oleh sebuah layar berbeda dari layar lain, sehingga akan sulit untuk memunculkan warna yang dapat di filter dengan sempurna oleh kacamata anaglyph. Polarization Technique Cara kerja nya mirip dengan Teknik Anaglyph, perbedaannya adalah Teknik polarisasi memanfaatkan sudut datangnya cahaya dari gambar yang ditampilkan pada layar. Kedua gambar yang diperuntukkan bagi mata yang berbeda ditampilkan dengan sudut cahaya yang berbeda, kemudian menggunakan sepasang kacamata dengan filter 8
polarisasi cahaya, hanya gambar dengan sudut cahaya yang sama dengan filter dapat masuk ke mata pengamat. Kekurangan dari teknik ini adalah intensitas cahaya dapat mempengaruhi sudut cahaya dari gambar sehingga terjadi pengurangan kualitas gambar dan jika posisi pengamat gambar tidak mendatar maka dapat menghasilkan efek gambar duplikat. Head Mounted Display (HMD) HMD umumnya terdiri dari 2 tampilan, yang terbuat dari layar LCD, CRT, maupun OLED yang dipasang di kerangka menyerupai helm. Tampilan HMD bersifat binokuler, dimana masing masing tampilan menampilkan gambar yang sedikit berbeda berdasarkan sudut pandangnya yang kemudian diterima oleh pengamat sebagai gambar yang stereoskopis. Namun, perlu diketahui bahwa kualitas gambar yang diterima sangat bergantung pada resolusi gambar dan layar juga pada keleluasaan pandang (Field of View) gambar. 3. Pembahasan 3.1 Apa itu Virtual Reality Virtual reality adalah sebuah teknologi yang memungkinkan seseorang melakukan simulasi terhadap suatu objek nyata dengan menggunakan komputer (Computer Generated) yang mampu membangkitkan suasana 3 dimensi sehingga membuat pemakai seolah-olah terlibat secara fisik. Virtual Reality atau VR mampu untuk mensimulasikan apapun yang diinginkan oleh pengguna, selama program yang dibutuhkan dan kemampuan komputer tersedia. Mulai dari animasi objek sederhana hingga simulasi menyerupai dunia nyata seperti medan perang atau ruang operasi di rumah sakit dapat diciptakan. Teknologi VR yang baik harus bisa membuat penggunanya merasa tenggelam ke dalam dunia maya yang diciptakan oleh komputer. Persepsi akan realismenya harus mencakup seluruh indera yang dimiliki pengguna seperti Penglihatan, Pendengaran, Pengecap, 9
Penciuman, Sentuhan. Jika suatu saat teknologi VR telah mampu mensimulasikan ke 5 indera ini dengan baik maka dapat dikatakan pintu menuju dunia baru telah terbuka, dimana dunia maya akan menjadi seperti dunia nyata. Sampai saat ini, teknologi VR masih terus berkembang di berbagai bidang. Perkembangan di bagian penglihatan dapat dilihat dengan penyempurnaan teknologi Head Mounted Display yang mampu menyediakan tampilan 3 dimensi selayaknya dunia nyata 3.2 Piranti Virtual Reality di bagian Visual Oculus Rift, merupakan piranti VR yang tercanggih dibidang visual pada saat ini. Oculus menggunakan tampilan layar OLED di kedua sisi mata karena layar OLED yang tipis dan ringan dan bisa dibengkokkan agar tercipta sudut pandang yang terasa alami juga untuk meminilmalisir berat perangkat itu sendiri. Layar OLED ini memiliki resolusi 1080 x 1020 untuk setiap mata, refresh rate 90 Hz dan melakukan pergantian gambar tiap frame, dibandingkan dengan teknik raster yang mengganti tiap baris. Ditambah lagi layar hanya menyala selama 2 milisekon setiap frame, menghasilkan tampilan yang jelas tanpa ada motion blur. Oculus Rift menggunakan teknik stereoskopis untuk menghasilkan efek gambar 3 dimensi yang memiliki kedalaman (depth) dari gambar 2 dimensi yang tampil pada masing masing layar, semakin menunjang efek realita yang diciptakan secara visual. Untuk Audio terdapat sepasang headphone yang menggunakan teknik spasial audio, dimana suara yang diterima pada telinga kanan dan kiri akan berbeda sesuai dengan posisi pengguna di dunia maya. Tampilan dunia maya melalui oculus rift akan mengikuti orientasi pandangan pengguna, artinya jika kepala pengguna bergerak, tampilan di oculus rift juga akan ikut bergerak. 3.3 Piranti Virtual Reailty di bagian lain 10
Agar dapat berinteraksi dengan dunia maya, dibutuhkan sebuah alat input yang dapat menerjemahkan sentuhan pengguna ke dunia maya. Saat ini sudah banyak diciptakan sensor sensor sentuhan yang mampu membaca sentuhan jari manusia sebagai inputan ke dalam komputer, perangkat input sentuhan ini umumnya dibentuk menyerupai sebuah sarung tangan. Selain sentuhan, gerakan manusia pun sudah bisa diterjemahkan ke dalam komputer. Untuk Gerakan kaki misalnya, bisa menggunakan teknologi Omnidirectional Treadmill. Teknologi ini mmebaca pergerakan manusia menggunakan treadmill yang bertumpu diatas sensor sensor berbentuk bola 3.4 Dampak Positif dan Negatif Teknologi Virtual Reality Beberapa Dampak Positif Teknologi VR seperti : Memudahkan Pelatihan Profesi karena membuat simulasi komputer lebih menghemat waktu dan uang dibanding pelatihan nyata. Membuka berbagai cara berpikir dan pendekatan baru terhadap masalah yang mungkin dapat diselesaikan melalui simulasi virtual reality Beberapa Dampak negatif teknologi VR seperti : Teknologi VR yang masih bisa tergolong baru, masih belum diketahui secara pasti dampak psikologis yang dapat ditimbulkan kepada pengguna nya Karena sifat VR yang tidak terbatas, apapun bisa diwujudkan dalam sebuah simulasi virtual reality termasuk konten yang berbau pornografi 4. Saran Implementasi Implementasi teknologi Virtual Reality saat ini seperti : Penerapan Oculus Rift dalam video game untuk memberikan sensasi yang lebih nyata bagi penggunanya 11
Pelatihan Militer menggunakan simulasi virtual yang dibantu dengan Oculus Rift dan Omnidirectional Treadmill Simulasi Penerbangan menggunakan Kokpit Latihan yang dirancang menggunakan teknologi VR Di masa depan, teknologi VR akan terus berkembang dan implementasi yang lebih luas akan bisa terwujud. Tujuan penerapan Virtual Reality di kedepannya seperti : Menunjang kualitas edukasi bagi generasi baru karena dengan virtual reality berbagai materi pembelajaran bisa di simulasikan Memudahkan berbagai pekerjaan manusia, seperti mendesain bangunan, mengoperasi pasien, karena dengan virtual reality situasi situasi tersebut bisa disimulasikan dan seseorang bisa dilatih untuk menghadapi pekerjaan nyata tersebut Mungkin suatu saat teknologi VR akan menjadi sangat canggih sehingga dunia nyata itu sendiri dapat disimulasikan ke dalam dunia maya Contoh Penerapan Virtual Reality di kedepannya seperti : Simulasi berbagai Prosedur Operasi rumit untuk pelatihan Dokter Simulasi benda benda dan lokasi sejarah untuk pembelajaran generasi muda Simulasi luar angkasa untuk pelatihan astronot Simulasi medan perang untuk kepentingan militer Daftar Pustaka Blundell, Barry G.. 2008. An Introduction to Computer Graphics and Creative 3-D Environments. New Zealand: Springer. 12
McAllister, David F.. Stereo and 3D Display Technologies, North Carolina State University, Department of Computer Science. Fauster, loris. 2007. Stereoscopic Techniques in Computer Graphics http://www.explainthatstuff.com/how-oleds-and-leps-work.html 13