Ossy Dwi Endah Wulansari dan Yunda Heningtyas

Transkripsi

1 J. Sains MIPA, Desember 2010, Vol. 16, No. 3, Hal.: ISSN IMPLEMENTASI TEKNOLOGI AUGMENTED REALITY PADA GEDUNG-GEDUNG DI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS LAMPUNG, BANDAR LAMPUNG, INDONESIA Ossy Dwi Endah Wulansari dan Yunda Heningtyas PS Ilmu Komputer, Jurusan Matematika, FMIPA Universitas Lampung, Bandar Lampung, ABSTRACT Augmented reality can be utilized for various fields, such as the layout of city planning in the field of architecture, volcanic lava flows in the field of volcanology, and so forth. One method that can be used in augmented reality is a tangible interface. This method can reflect physical based on digital data. Applications used the functions in the ARToolKit library to display a desired virtual object. Objects created using 3D design software and then are loaded to add virtual objects in a real environment and in the real time. In this research, augmented reality technology is applied to form the buildings environment at the Faculty of Mathematics and Science (FMIPA) Lampung University. This application can view the virtual building from all side, the information direction, and location of each building. The result of analysis indicated that the augmented reality technology can be applied to build of virtual FMIPA environment. Keywords: AR Applications, ARMIPA, ARToolKit, Augmented Reality, Virtual ABSTRAK Teknologi augmented reality merupakan teknologi grafis komputer yang dapat diterapkan pada berbagai bidang antara lain simulasi tata letak perencanaan kota dalam bidang arsitektur, petunjuk atau informasi gedung di lingkungan kampus, dan sebagainya. Dalam penelitian ini, teknologi augmented reality diterapkan pada gedung-gedung di lingkungan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA) Universitas Lampung, dengan tujuan untuk membuat aplikasi yang dapat memberikan petunjuk dan informasi tentang Lingkungan FMIPA secara interaktif dan menarik. Aplikasi dirancang kemudian direalisasikan menggunakan fungsi-fungsi dalam library ARToolKit untuk aktifasi kamera, tracking marker dan menampilkan objek virtual yang telah ditentukan. Objek dibuat dengan perangkat lunak desain 3D kemudian diload untuk menambahkan objek virtual pada lingkungan nyata secara real time. Aplikasi ini memungkinkan user dapat melihat gedung virtual dari segala arah, menampilkan informasi gedung, dan petunjuk lokasi setiap gedung dalam bentuk animasi. Hasil analisis yang diperoleh adalah teknologi ini dapat diterapkan dan dimanfaatkan untuk meningkatkan sisi informasi gedunggedung di FMIPA Unila. Kata kunci: Aplikasi AR, ARMIPA, ARToolKit, Augmented Reality, virtual 2010 FMIPA Universitas Lampung 163

2 Ossy Dwi Endah Wulansari dan Yunda Heningtyas Implementasi Teknologi Augmented Reality 1. PENDAHULUAN Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA) merupakan salah satu fakultas yang berada di bawah naungan Universitas Lampung dengan wilayah yang cukup luas. FMIPA memiliki 10 gedung utama yang letaknya tersebar di seluruh wilayah FMIPA dan batasan lokasi antar jurusan juga tidak ditunjukkan oleh arah yang teratur. Selain itu, terdapat lokasi gedung yang letaknya sedikit menjorok ke dalam atau gedung dikelilingi oleh gedung-gedung lainnya. Tidak terdapat petunjuk jalan, papan nama gedung, maupun peta lokasi gedung FMIPA menambah daftar kesulitan dalam pencarian gedung di FMIPA ini. Dengan wilayah yang luas dan banyaknya gedung yang dimiliki, masyarakat yang belum mengenal FMIPA membutuhkan denah atau petunjuk lokasi gedung-gedung FMIPA sehingga pengujung yang memiliki keperluan dengan salah satu jurusan dalam FMIPA tidak harus mencari gedung terlebih dahulu dan tidak perlu menghabiskan waktu extra untuk menemukan gedung tersebut. Seiring dengan kemajuan teknologi dan munculnya teknologi-teknologi baru, masalah tersebut dapat sedikit teratasi. Salah satu teknologi yang dapat digunakan untuk mempermudah pengunjung menemukan gedung tertentu dalam FMIPA adalah teknologi Augmented Reality (AR) 1). Teknologi ini dapat digunakan dalam berbagai bidang dimana teknologi ini merubah objek virtual menjadi file berekstensi wrl yang digunakan dalam sistem AR untuk menampilkan objek virtual sehingga sistem ini dapat menambahkan objek virtual ke lingkungan nyata dengan menambahkan beberapa interaksi tertentu sehingga user dapat berkomunikasi secara langsung dengan sistem dalam dunia nyata. Dengan adanya teknologi ini, gedung-gedung pada FMIPA dapat dibuat menjadi objek 3D dalam dunia maya (vritual) dan diletakkan pada satu tempat sebagai perwakilan dari keadaan yang sebenarnya Interaksi Manusia dan Komputer Interaksi manusia dan komputer adalah hubungan antara manusia dan komputer yang mempunyai karakteristik tertentu untuk mencapai suatu tujuan tertentu dengan menjalankan sebuah sistem yang menggunakan sebuah antarmuka (interface) 2). Komponen Interaksi Manusia dengan Komputer a. User User adalah pengguna secara individu, suatu group dari pengguna yang bekerja sama, atau sekelompok pengguna dalam organisasi yang berhubungan dengan bagian yang sama dari suatu kerja atau proses 3). b. Komputer Komputer adalah suatu teknologi yang digunakan untuk mengontrol suatu proses atau sebuah sistem 3). Komputer dapat juga berupa suatu teknologi yang dapat ditempelkan atau dicangkokkan (embedded system) ke suatu benda. c. Interaksi Interaksi merupakan komunikasi antara pengguna (user) dengan komputer baik secara langsung maupun tidak langsung 3). d. Manusia (Human) Manusia terbagi ke dalam 4 kriteria yaitu a. Pengguna atau User FMIPA Universitas Lampung

3 J. Sains MIPA, Desember 2010, Vol. 16, No. 3 b. Salah satu yang membuat rancangan sistem komputer itu ada c. Pengguna yang seharusnya menjadi prioritas utama d. Brainware adalah orang yang menggunakan kemampuan logikanya untuk bekerja dengan komputer 3) Augmented Reality Augmented Reality (AR) adalah teknologi yang menggabungkan benda virtual 3 dimensi ke dalam lingkungan nyata dan menampilkannya secara realtime 4). Sistem AR adalah sistem yang menciptakan tampilan dari tempat nyata dengan menggabungkan objek virtual computer-generated ke tempat tersebut. Idealnya, objek virtual harus saling berhubungan dengan pengguna dan objek nyata pada tempat tersebut secara alami 5). Tujuan AR adalah untuk menambahkan informasi dan memberikan arti pada benda nyata atau tempat. Tidak seperti virtual reality (VR), AR tidak membuat tiruan dari dunia nyata. Bahkan, mengambil benda nyata sebagai pondasi dan menyatukan teknologi dengan menambahkan data kontekstual untuk memperdalam pemahaman seseorang tentang objek. Perbedaan VR dengan AR adalah VR membawa user ke dalam dunia virtual sehingga user tidak dapat melihat lingkungan disekitarnya sedangkan AR membawa dunia virtual ke dalam dunia nyata sehingga user tetap dapat melihat lingkungan sekitar saat menggunakan aplikasi ini ARToolKit ARToolKit adalah sebuah library perangkat lunak berbahasa C yang memberikan kesempatan kepada pembuat program untuk membangun aplikasi Augmented Reality dengan mudah. Salah satu bagian yang paling sulit dalam membangun aplikasi AR adalah menghitung sudut pengguna dengan tepat sesuai dengan waktu nyata sehingga gambar virtual tepat berada di atas objek dalam dunia nyata. ARToolKit menggunakan teknik daya pandang komputer untuk menghitung posisi kamera dan orientasi yang berhubungan dengan kartu marker, mengijinkan pembuat program untuk meletakkan objek virtual di atas kartu ini. Beberapa langkah ditunjukkan dalam Gambar 1-3 6). Gambar 1. Input Video Gambar 2. Thresholded Video Gambar 3. Lapisan Virtual Gambar live video (Gambar 1) dirubah menjadi sebuah gambar biner (hitam atau putih) dalam nilai penerangan thresholded (Gambar 2). Kemudian gambar ini mencari wilayah persegi. ARToolKit menemukan semua persegi dalam gambar biner. Untuk masing-masing persegi, pola persegi ditangkap dan dibandingkan kembali dengan beberapa pola template sebelum diatur. Jika terdapat kesamaan, ARToolKit menemukan salah satu dari jejak marker AR. ARToolKit menggunakan ukuran persegi yang telah diketahui dan berorientasi pada pola untuk menghitung letak kamera video yang berhubungan dengan marker fisik. Sebuah 2010 FMIPA Universitas Lampung 165

4 Ossy Dwi Endah Wulansari dan Yunda Heningtyas Implementasi Teknologi Augmented Reality matrik 3x4 berisi kordinat kamera video yang berhubungan dengan marker. Matrik ini digunakan untuk mengatur letak koordinat kamera virtual. Pada saat kamera virtual dan kamera fisik menunjukkan koordinat yang sama, gafik komputer dapat menampilkan gambar tepat di atas marker fisik. OpenGL API digunakan untuk mengatur koordinat kamera virtual dan menampilkan gambar virtual. 2. METODE PENELITIAN Aplikasi ARMIPA ini dikembangkan dengan menggunakan metode Tangible Interface. Tangible interfaces merupakan salah satu metode dalam Human Computer Interaction (HCI) dimana user dapat berinteraksi dengan informasi digital melalui lingkungan fisik. Objek fisik yang dimaksud berupa marker dimana marker tersebut akan memberikan tampilan virtual objek tiga dimensi gedung FMIPA melalui sebuah layar monitor. Penggunaan Tangible Interface dalam aplikasi ini terletak pada konsep interaksi yang menggunakan direct manipulation. Interaksi direct manipulation adalah interaksi yang memungkinkan user dapat berkomunikasi secara langsung dengan sistem. Konsep interaksi yang digunakan sebagai berikut: Marker Balik, Set back marker, spoon marker, collision marker. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Dalam proses pengembangan aplikasi, ARMIPA dibuat dengan menggunakan software Microsoft Visual C Express Edition. Penerapan metode Tangible Interface, dimaksudkan untuk menambah fitur interaksi pada aplikasi ini. Interaksi yang telah diterapkan adalah sebagai berikut : Marker balik (Gambar 4) merupakan interaksi dimana user dapat membalik marker untuk menampilkan objek virtual pada marker yang berada dibawahnya. Marker yang berada di atas menampilkan nama untuk masing-masing fakultas sedangkan marker dibawahnya menampilkan informasi umum tentang fakultas yang dimaksud. Gambar 4. Marker Balik SetBack marker (Gambar 5) merupakan interaksi yang memungkinkan user untuk memutar objek gedung sejauh 360 derajat, baik searah jarum jam maupun berlawanan arah jarum jam. Interaksi dilakukan dengan cara menarik tali yang ada pada salah satu sisi setback marker untuk memutar objek gedung dan menarik tali pada sisi yang berlainan untuk menampilkan bagian gedung seperti semula FMIPA Universitas Lampung

5 J. Sains MIPA, Desember 2010, Vol. 16, No. 3 Gambar 5. SetBack Marker Interaksi buka tutup marker merupakan interaksi sederhana dimana user dapat menarik spoon marker yang terletak di sebelah kanan bawah dari beberapa halaman marker yang menyediakan spoon marker. Spoon marker (Gambar 6) yang tertangkap oleh kamera menampilkan denah lokasi 3 dimensi yang menunjukkan letak gedung yang dimaksud. Gambar 6. Spoon Marker 3.1. Evaluasi Aplikasi Tujuan dari evaluasi ini adalah untuk menngambil kesimpulan dari seluruh fungsi utama sistem yang terdapat pada aplikasi ARM. Evaluasi ini dilakukan pada lingkungan yang ideal sehingga performance aplikasi tidak dipengaruhi lingkungan eksternal. Evaluasi perangkat keras yang dilakukan terhadap aplikasi ARMIPA ini meliputi unit input dan unit interaksi yang telah dikembangkan. Pengujian unit yang pertama kali dilakukan adalah menguji apakah kamera yang digunakan telah berjalan dengan baik. Pengujian dilakukan dengan mengambil gambar menggunakan kamera yang telah terkoneksi pada komputer. Aplikasi ARMIPA menyediakan pengaturan kamera otomatis yang menghubungkan kamera dengan sistem. Untuk melakukan pengujian spesifikasi hardware, sistem ARMIPA harus dijalankan terlebih dahulu. Dengan webcam terhubung pada komputer, spesifikasi hardware dapat terlihat pada waktu yang dibutuhkan aplikasi untuk menampilkan jendela ARMIPA. Setelah jendela aplikasi tampil, kamera mengambil gambar marker dan mendeteksinya. Selanjutnya marker diidentifikasi dan objek akan tampil diatas marker. Hasil terbaik yang diperoleh menggunakan spesifikasi hardware menggunakan prosesor core-2-dou, RAM 2 GB, VGA ATI Radeon HD GB, dan webcam prolink. Perbedaan waktu tersebut semakin sedikit dengan spesifikasi hardware yang semakin tinggi Analisis Sistem Berdasarkan evaluasi dari beberapa kali uji coba pada masing-masing komponen yang digunakan, seperti yang tercantum pada Tabel FMIPA Universitas Lampung 167

6 Ossy Dwi Endah Wulansari dan Yunda Heningtyas Implementasi Teknologi Augmented Reality Tabel 1. Evaluasi Aplikasi No. Peralatan dan SD yang Diuji Hasil Pengujian 1. Kamera a. Built in camera Acer Menampilkan Objek 3D 4730z Respon pergerakan objek 3D lambat pada saat marker gedung diputar b. Xtech USB Camera Menampilkan Objek 3D Respon pergerakan objek 3D lebih cepat pada saat marker gedung diputar namun masih kurang sesuai dengan pergerakan marker c. Logitech USB Camera Menampilkan Objek 3D Respon pergerakan objek 3D hampir mendekati pergerakan marker d. Prolink USB Camera 2. Prossesor dan RAM a. Dual-Core RAM 1.5 GB Menampilkan Objek 3D Respon pergerakan objek 3D sesuai dengan pergerakan marker (realtime) Rata-rata waktu yang diperlukan untuk menjalankan aplikasi adalah 8 menit 48 detik b. Core-2-Dou dengan RAM 1 GB Rata-rata waktu yang diperlukan untuk menjalankan aplikasi adalah 4 menit 17 detik c. Core-2-Dou dengan RAM 2 GB 3. VGA a. VGA : Mobile Intel Graphics Media Accelerator X3100 b. VGA : ATI Radeon HD GB Rata-rata waktu yang diperlukan untuk menjalankan aplikasi adalah 4 menit 31 detik. Pergerakan objek 3D tidak sesuai dengan gerakan marker. Objek memerlukan waktu lama untuk mengikuti pergerakan marker Objek membutuhkan waktu lebih cepat untuk mengikuti pergerakan marker. Berdasarkan hasil uji coba di atas, dapat diperoleh kesimpulan bahwa aplikasi ini memiliki beberapa kelebihan dan keterbatasan antara lain FMIPA Universitas Lampung

7 J. Sains MIPA, Desember 2010, Vol. 16, No. 3 a. Kelebihan Sistem 1. Menambahkan informasi digital pada dunia nyata secara real time. 2. Objek gedung berbentuk 3D sehingga dapat dilihat dari segala arah sejauh Menambahkan data atau informasi pada gedung virtual yang diinginkan. Informasi yang ditambahkan seperti nama gedung dan informasi lokasi gedung. 4. Dapat ditambahkan beberapa interaksi yang digunakan oleh user sehingga sistem lebih interaktif. b. Keterbatasan Sistem Aplikasi AR membutuhkan dukungan perangkat yang memenuhi spesifikasi minimal, serta dukungan kondisi lingkungan, misalnya pencahayaan dan kejelasan marker. Berikut adalah tinjauan keterbatasan sistem yang dikaitkan dengan komponen pendukungnya, antara lain : 1. Kamera Kamera tidak dapat menangkap garis tepi marker dan terdapat lebih dari empat sudut marker dapat menyebabkan kegagalan sistem dalam mengenali marker. Pengguna juga tidak boleh menutupi pola yang ada pada marker dengan benda apapun. Jika kamera tidak dapat menangkap pola marker dengan sempurna, maka objek virtual tidak muncul. Selain itu, marker dengan kamera harus terletak pada jarak tertentu. Ketika marker bergerak menjauhi kamera, piksel yang ditangkap kamera semakin sedikit dan tidak cukup detail untuk dapat mengidentifikasi pola marker. Jarak yang tidak sesuai dapat menyebabkan objek 3 dimensi yang muncul tidak stabil (kadang muncul, kadang tidak muncul). Jarak terpendek antara marker dengan kamera ditentukan dengan jenis resolusi dan frame rate dari webcam yang digunakan. Semakin tinggi resolusi yang digunakan, jarak terpendek antara marker dengan kamera semakin bertambah jauh dan pergerakan objek virtual semakin sesuai dengan pergerakan marker (realtime). 2. Spesifikasi Hardware Penggunaan VGA yang rendah menyebabkan pergerakan objek 3D lebih lambat daripada pergerakan marker. Hal ini disebabkan banyaknya jumlah poligon yang digunakan pada objek 3D. Penggunaan poligon mempengaruhi spesifikasi hardware yang digunakan. Penggunaan prosesor dan RAM tidak berpengaruh kepada output yang ditampilkan. 3. Marker Pola marker yang mirip dapat menyebabkan objek yang muncul tidak sesuai dengan objek yang sebenarnya. Kemiripan objek tersebut menimbulkan kesalahan dalam proses pattern normalization dan template matching. Pola marker yang simetris menyebabkan objek virtual sering berganti posisi dengan sendirinya. Hal ini disebabkan sistem yang kurang dapat menentukan arah dan posisi objek virtual ketika melakukan proses pose and position estimation. Input marker yang terlalu banyak dapat menyebabkan penumpukan objek virtual. Penumpukan ini yang disebabkan oleh kapasitas buffer memori yang kurang besar FMIPA Universitas Lampung 169

8 Ossy Dwi Endah Wulansari dan Yunda Heningtyas Implementasi Teknologi Augmented Reality 4. Objek 3D Masalah yang muncul pada saat render objek adalah bagian objek tampil secara terpisah dan objek yang muncul pada aplikasi tidak sempurna seperti pada objek 3Ds MAX. Hal ini disebabkan proses rendering objek 3D menjadi file wrl tidak sempurna. 5. Environment Cahaya lingkungan sangat menentukan tampil atau tidaknya objek. Objek tidak dapat muncul pada kondisi cahaya lingkungan yang kurang dan kondisi cahaya lingkungan yang terlalu terang. Hal ini disebabkan ARToolKit menggunakan metode threshold untuk sistem tracking. 4. KESIMPULAN Berdasarkan uraian di atas dapat disimpulkan bahwa aplikasi ARMIPA ini telah berhasil dikembangkan dengan menerapkan teknologi Augmented Reality. Selain bentuk gedung tiga dimensi, aplikasi ini juga menyediakan informasi jurusan dan fasilitas dari masing-masing gedung yang telah ditambahkan pada objek gedung virtual FMIPA. DAFTAR PUSTAKA 1. Eli things you should know about Augmented Reality. 23 Desember Hestiningsih, Idhawati. Interaksi Manusia dan Komputer. 3 Februari Soetanto, H Diktat kuliah Interaksi Manusia dengan Komputer. April Prisanti, I Augmented Reality: Melihat dengan Mata Kedua. 23 Desember Vallino, J.R Interactive Augmented Reality. New York: University of Rochester. 6. Katoa, H. and Poupyrev, I ARToolKit. Kyoto: MIC Research Labs. ATR International, Hikaridai, Seika, Souraku-gun, Kyoto FMIPA Universitas Lampung