Tugas Esai Ujian Akhir Semester
Topik Khusus Fisika Bangunan

Program Magister Teknik Fisika
Fakultas Teknologi Industri
Institut Teknologi Bandung

Rifqi Ikhwanuddin (23315304)

Bandung, 11 Mei 2016

Manusia dianugerahi dengan rasa ingin tahu dan kreativitas untuk menciptakan sesuatu. Manusia juga berhasrat untuk dapat melihat sesuatu yang melampaui kemampuan matanya. Berabad-abad yang lalu, manusia menciptakan teleskop untuk melihat benda langit yang bercahaya redup apabila diamati dengan mata telanjang. Tidak hanya itu dari yang terjauh manusia juga ingin melihat benda yang paling kecil, terciptalah mikroskop. Hari ini manusia ingin menciptakan satu mimpi yang dapat dinikmati dengan mata terbuka, maka terciptalah augmented reality atau dalam bahasa Indonesia sebagai realitas tertambah.

Apa itu Augmented Reality (atau Realitas Tertambah)?
Augmented reality secara mudahnya dapat didefinisikan sebagai sebuah demonstrasi atau pertunjukan dari komputer yang memproduksi suatu karya visual pada keadaan waktu dan tempat secara langsung di dunia nyata.

Jika merujuk pada definisi teknis, dapat kita gunakan satu definisi yang ditawarkan Ronald T. Azuma[1] pada tahun 1997 yang isinya:

Realitas tertambah adalah tentang menambahkan tampilan lingkungan dunia nyata dengan informasi-informasi virtual yang dapat meningkatkan kepekaan indera dan kemampuan manusia. Terdapat tiga karakter umum dari adegan realitas tertambah: kombinasi dari lingkungan dunia nyata dengan karakter komputer, cuplikan interaktif, dan pertunjukan berwujud tiga dimensi.

Gambar 1. Realitas tertambah pada pertandingan sepak bola siaran langsung di televisi. [2]

Berangkat dari definisi tersebut, sebenarnya semua orang sudah banyak yang tahu dan ikut menikmati pengalaman realitas tertambah ini, hanya saja tidak sadar jika ini termasuk dari teknologi realitas tertambah. Sebuah gambaran umum dan paling familier tentang realitas tertambah ini adalah papan angka yang ditampilkan di layar televisi pada pertunjukan sepak bola dan badminton misalnya. Pada pertunjukan siaran langsung, penonton disuguhi sebuah informasi grafis, angka, dan perubahan warna misalnya dari pertandingan atau permainan yang sedang berlangsung. Dapat dipahami ini adalah adegan kombinasi, gabungan antara dunia nyata dan grafis virtual yang diproduksi dari komputer. Inilah augmented reality atau realitas tertambah.

Realitas tertambah dapat dianggap juga sebagai perpanjangan dari realitas virtual ke dunia nyata. Kunci perbedaannya adalah pada realitas tertambah menyisipkan objek virtual ke konteks dunia nyata sedangkan realitas virtual benar-benar menggantikan dunia fisik dengan menciptakan sebuah dunia tiruan menggunakan hardware dan software komputer.

Perangkat Augmented Reality
Disebabkan oleh meningkatnya popularitas ponsel pintar dan tablet, AR juga mengikuti perkembangan tersebut dan secara luas mulai digunakan di mana-mana dibandingkan kapan pun sebelumnya. AR yang sebelumnya hanya bisa digunakan pada satu tempat, maka ke depan tantangannya adalah dapat digunakan di mana saja dan kapan pun berada. Aplikasi yang menggunakan AR biasanya mengambil manfaat atas keberadaan fitur GPS, kompas, internet dan kamera internal.

Beberapa aplikasi populer dari AR secara umum menggunakan teknik-teknik berikut: pengembang aplikasi memanfaatkan fitur GPS untuk menemukan lokasi spasial pengguna, mencari informasi dari jaringan internet, dan menampilkan informasi tersebut sebagai teks atau gambar dengan mengintegrasikannya pada tampilan dunia nyata melalui kamera.

Dipandang dari perangkat keras, AR ikut menikmati buah dari kemajuan teknologi berupa pemampatan ukuran perangkat-perangkat pengendali terintegrasi (IC) dan semakin besarnya ukuran baterai. Prosesor keluaran terbaru selain berukuran semakin kecil juga semakin hemat energi, untuk itu AR tidak lama lagi akan membanjiri pasar dan digunakan untuk keperluan yang betul-betul nyata.


Gambar 2. Head-up display dari Microsoft HoloLens.

Penggunaan AR dengan ponsel memiliki keterbatasan, di antaranya ialah tidak cukup kuatnya sistem proses grafis yang bekerja di dalamnya. Sebab pada dasarnya ponsel digunakan untuk berkomunikasi melalui suara dan teks dan bukan gambar dengan animasi real-time yang berkualitas tinggi. Untuk itu berdasar cara penggunaannya yang semakin portabel dan mandiri, AR dikembangkan dengan beberapa bentuk perangkat lain yaitu: headset, kaca mata, head-up display, lensa kontak, dan banyak lainnya. Dengan pengembangan ke arah sana, harapannya AR dapat lebih mandiri dan memiliki fokus yang berbeda dibandingkan ponsel. Tentu saja agak berbeda dari prinsip penggunaan ponsel yang menggunakan GPS dan internet, pada perangkat-perangkat pengembangan terbaru ini punya cara sendiri untuk mengenali ruang. Biasanya ia juga memerlukan penginderaan dan pengaturan ruang terlebih dahulu untuk mengenali bidang-bidang yang tersedia.

Potensi AR di Masa Depan
Jawabannya adalah sangat menjanjikan, mengingat perkembangan teknologi untuk pengembangan hardware maupun software yang terus berlangsung saat ini. Pada satu episode TEDx yang berjudul “A Futuristic Vision of The Age of Holograms” oleh Alex Kipman didemonstrasikan penggunaan AR untuk hal-hal yang belum pernah dilakukan manusia sebelumnya. Alex menunjukkan pada hadirin melalui screen di belakangnya tentang apa yang ia lihat dari perangkat AR yang terpasang di kepalanya. AR dapat mengubah bagaimana kita melihat lingkungan sekitar.

Tujuan dan kemungkinannya menjadi tak terbatas, seluas kreativitas dan rasa ingin tahu manusia. Pada episode ini juga divisualisasikan koleksi data permukaan planet Mars yang diubah secara visual dengan mengubah realitas panggung di mana Alex sedang berbicara. Melalui AR, seorang astronot dapat mengevaluasi pengetahuan dan ekspektasinya terhadap apa yang akan ia jumpai entah di Mars atau di stasiun komunikasi luar angkasa. Pada episode ini Alex juga mencoba menghadirkan kawannya (Dr. Jeffrey Norris) yang juga mengenakan AR dari kantornya Jet Propulsion Laboratory NASA ke atas panggung TEDx. Semua orang terpesona, persepsi suara dapat ditunjukkan dari sumber di atas panggung tapi secara visual ia tidak dapat disaksikan kecuali dengan headset AR. Menurut Alex, komunikasi semacam ini akan biasa di masa depan dan akan menggantikan yang sudah ada sekarang.

Lalu bagaimana potensinya untuk lingkungan terbangun? Pada dasarnya manusia adalah makhluk yang merasakan lingkungan sekitarnya melalui banyak persepsi, di antaranya pendengaran, penglihatan, pergerakan, dan penciuman. Kehadiran satu aspek dan mengabaikan yang lain akan membuat manusia kehilangan keseimbangan dari sifat normalnya yang mempertimbangkan segala sesuatu melalui indera-indera tersebut. Pada awalnya AR atau realitas tertambah yang manusia inginkan hanya sebatas visual, namun dengan ketersediaan teknologi yang ada nanti akan merambah pada indera-indera lainnya.

Lingkungan terbangun diciptakan untuk manusia di mana ia bisa beraktivitas, berlindung, dan tinggal. Kepentingan sebagai insinyur yang mendesain dan mengerjakan proses pembangunan di lingkungan tersebut, belakangan AR mulai diperkenalkan sebagai saran yang amat membantu dalam pendokumentasian dan pengambilan keputusan. Aspek-aspek visual dan perhitungannya dapat dipresentasikan melalui AR, sehingga antara insinyur dan investor dapat menyelesaikan urusannya tanpa waktu yang lama. Pada tahun 2012 Xiangyu Wang, dkk. mempublikasikan paper berjudul “A conceptual framework for integrating building information modeling with augmented reality”.

Selama dua dekade belakang, para desainer bangunan telah menerima kehadiran building information modeling (BIM) untuk meningkatkan kualitas pendokumentasian. Sementara BIM telah menjadi fitur yang benar-benar menyatu dengan proses desain pada industri konstruksi, masih ada beberapa masalah dan tantangan terkait bagaimana mengintegrasikan satu data dengan data lain secara real-time di satu tempat. Pada artikel ini, AR ditawarkan agar menjadi solusi yang dapat diandalkan dengan disajikannya framework yang sistematis. Dengan demikian pengambil keputusan dapat memonitor seluruh perkembangan mulai dari konteks fisik tiap bagian konstruksi, aktivitas dan tugas para pekerja, dan lain-lain yang divisualisasikan secara real-time. Untuk itu menurut penulisnya, dibutuhkan beragam teknologi sensor terpasang di lapangan untuk mengoleksi data secara real-time. Sensor tersebut di antaranya adalah radio frequency identification (RFID), laser pointing, motion tracking, dan sensor-sensor lain.

Selain pertimbangan konstruksi fisik yang bersifat struktur, AR juga dapat digunakan untuk mempertimbangkan kondisi ruang sebelum ruang itu ada. Hal ini menjadi amat krusial karena berimplikasi pada pengeluaran biaya material dan permintaan akan kualitas ruang yang nyaman. Untuk sampai pada visi semacam itu perlu dipertimbangkan aspek sensorik selain visual minimal yaitu suara, lebih baik lagi bila AR dapat memberikan sensasi temperatur yang nyata di realitas nyata. Dengan AR memberikan sensasi yang lengkap, manusia dapat memastikan keinginannya terpenuhi sesuai penginderaan alami yang ia lakukan terhadap ruang.

Semisal pada satu bangunan kosong yang baru memiliki tiang-tiang penyangga, lantai dan langit-langit masih beton, seorang pemilik bangunan dapat mengevaluasi desainnya seperti berapa tebal temboknya, seberapa lebar bukaan jendelanya, jenis perabot apa saja yang ia inginkan berada di ruangan, jumlah lampu, kabel listrik, pipa air, pipa udara, dan lain-lain semua dapat disimulasikan di lokasi secara langsung atau di ruang simulasi. Bila pemilik ruang ingin memasang wallpaper tertentu di dalam ruang maka ia dapat memanfaatkan AR untuk menguji kecocokannya dengan mempertimbangkan jumlah cahaya yang mengenai dinding, cahaya alami yang masuk ke ruang, ukuran ruang, jenis perabot yang cocok dengan wallpaper-nya, pengaruh akustik berupa serapan tertentu yang dihasilkan wallpaper, dan lain sebagainya. Artinya AR mengizinkan eksplorasi tanpa batas dan pengguna tentu saja dapat mencoba-coba tanpa perlu mengeluarkan biaya instalasi di awal. Selain itu dapat juga diprogram satu kasus kecelakaan di dalam bangunan, bunyi alarm disimulasikan, apakah dapat menjangkau satu ruang dan ruang lainnya. Keberadaan pipa gas, saluran listrik, dan air dapat dievaluasi kembali bila hal itu berpengaruh semakin destruktif saat kecelakaan bangunan terjadi semisal kebakaran.

Selain mendesain dari nol hingga jadi, di masa depan harapannya manusia juga dimungkinkan untuk mengevaluasi kondisi yang sudah ada dengan AR. Semisal luasan jendela yang terpasang sekarang dapat dikalkulasikan berapa cahaya yang masuk, diketahui instalasi jenis kaca ini meloloskan berapa derajat panas atau dingin, dan dibandingkan pengaruh akustiknya berupa bocor bising lingkungan dari luar ingin seperti apa. Dan yang paling penting adalah perhitungan kemungkinan biaya yang keluar bila pemilik bangunan menyetujui evaluasi dari perangkat AR ini. Karena AR juga terkoneksi internet, maka seluruh data yang tersedia di jaringan dunia juga dapat diakses dan divisualisasikan di realitas nyata yang ada.

Microsoft HoloLens untuk Pengguna Rumahan
Bila sebelumnya bagi insinyur konstruksi, lain lagi penggunaannya bagi penghuni rumah atau apartemen biasa. Pada Januari 2015, Microsoft memperkenalkan HoloLens sebagai sejenis unit kaca mata terpasang di kepala yang independen. Produk ini hadir untuk menyaingi Google Glass yang belakangan gagal memenuhi ekspektasi pengguna teknologi. Ditawarkan dengan harga $3000, alat ini memiliki spesifikasi yang lumayan dapat diandalkan berupa memory 2 GB RAM dan 1 GB Holographic Processing Unit RAM dan ruang penyimpan 64 GB. HoloLens juga disenjatai sensor accelerometer, gyroscope, magnetometer, dan kamera 120°×120°. Konektivitasnya dilengkapi dengan wifi dan bluetooth, belum dengan kartu seluler.

Pada satu iklan komersial HoloLens, ditunjukkan bagaimana AR akan menggantikan semua teknologi yang berwujud fisik. HoloLens dapat menghadirkan sesuatu yang tidak ada menjadi ada. Seperti tampak pada gambar di atas televisi dimunculkan menempel pada tembok, ramalan cuaca dan folder resep masakan di atas meja dapur, dan sticky-note di daun pintu kulkas. Manusia didorong untuk lebih aktif berinteraksi dengan sekitarnya. Manusia memutuskan urusan hidupnya dengan data, dan data itu tersedia dengan cara ia merasakan sekitarnya melalui pancaindera.

Sebagaimana gambar di atas, televisi menggantung di dinding, AR HoloLens akan mengubah kualitas cahaya dinding untuk menghasilkan layar dan sekaligus mengeluarkan suara darinya. Masalah akan muncul bila AR tidak memahami kondisi ruang di mana televisi virtual tersebut berada. Sebuah ruang memiliki waktu dengung dan karakteristik bunyi pantul tertentu. Pada generasi AR yang sekarang mungkin hal ini belum dipertimbangkan. Speaker disediakan secara portabel di dekat telinga dan tidak disertai pengkodean yang melibatkan kualitas jarak, arah, dan ruang. Akan aneh terdengar bila wujud objek yang dikehendaki ada di depan tapi ia terdengar dari samping, atau saat pengguna sibuk mempersiapkan masakan dan membelakanginya tapi suara terdengar dari depan. Pertimbangan ini juga belum sampai pada variabel jarak, semisal pengguna bergerak menjauh dari televisi virtual yang ada di dapur ke arah ruang tamu untuk membuka pintu tapi suara dari televisi masih sama lantangnya seakan ia masih di dapur. Hal ini menjadi kurang alami sebagaimana telinga manusia bekerja merasakan lingkungan sekitarnya, dan itu akan mempengaruhi keputusannya pada banyak hal.

Dengan AR, manusia tidak lagi berinteraksi dengan layar sempit ponsel atau tablet, melainkan dengan seluruh realitas di sekitarnya yang tertambah. Contoh lain bermain game, AR perlu betul-betul menyediakan perubahan untuk seluruh aspek inderawi yang berkaitan dengan kesadaran ruang manusia. Sebuah permainan AR yang mengubah tampilan visual (entah yang diam maupun bergerak) dalam ruang perlu untuk mempertimbangkan paling tidak aspek akustik dari keberadaan objek-objek virtual dari segala arah. Akan sulit bila bermain untuk mengalahkan robot yang datang dari segala arah namun bunyinya tidak memiliki arah spesifik. Keputusan manusia untuk bergerak mendekat dan menjauhi objek permainan amat ditentukan juga dari kualitas bunyi ini.

Berkaitan dengan kehadiran AR yang menggantikan objek fisik, AR bisa jadi menggantikan kertas, sticky-note, buku, dan segala sesuatu yang dicetak dan diproduksi dari menebang pohon. Ini dapat menjadi keputusan yang besar, manusia dapat menghindari penggunaan kertas yang tidak perlu dengan menghematnya dalam bentuk catatan digital. Tantangan berikutnya adalah seberapa handal AR ini untuk secara independen bekerja dengan tenaganya sendiri. Atau seberapa aman ia digunakan seharian tanpa istirahat, sebagaimana kita tahu semua perangkat listrik pasti meradiasikan panas dan efeknya belum diketahui bila AR meradiasi kepala dalam jangka waktu lama. Sementara itu kertas yang fisik akan tetap selalu ada tanpa perlu energi pendukung, tapi ia perlu diproduksi dengan beberapa dampak lingkungan.

Di atas meja dapur AR tampak ramalan cuaca dengan didemonstrasikannya kondisi cahaya dan suhu suatu lokasi semisal pantai, dapat juga berubah menjadi hutan pegunungan, gedung perkotaan, dan lain sebagainya. Apabila rumah memiliki sistem otomasi yang terintegrasi dengan AR, maka pengguna dapat mengendalikan perangkat-perangkat yang terintegrasi seperti pengondisi udara (AC), Smart Glass, dan lampu ruangan. Semua ini didekati melalui AR agar manusia dapat tinggal dalam ruang huni yang nyaman. Cahaya yang masuk, temperatur ruang, dan cuaca yang berlangsung di luar ruang dapat diprediksi dan divisualisasikan termasuk biaya listrik yang harus pengguna keluarkan apabila ia mempertimbangkan untuk melakukannya. Semisal hari sedang bersalju maka ia dapat memastikan isolasi di semua bagian dan menyalakan penghangat ruang, tapi seberapa hangat dan area ruang mana saja yang perlu hangat dapat dikendalikan secara intuitif melalui AR. Besarnya daya listrik yang akan dikeluarkan dapat diketahui dengan AR, sehingga ia bisa saja melokalkan penghangatan pada ruang-ruang tertentu seperti kamar tidur.


  1. Ronald T. Azuma, Ph.D. ↩︎

  2. How augmented reality can be deployed in sport ↩︎