PERANCANGAN AUGMENTED REALITY SEBAGAI MEDIA PEMBELAJARAN PENGENALAN ALAT TRANSPORTASI UNTUK ANAK TK SRINI NGOMBOL KABUPATEN PURWOREJO NASKAH PUBLIKASI

Transkripsi

1 PERANCANGAN AUGMENTED REALITY SEBAGAI MEDIA PEMBELAJARAN PENGENALAN ALAT TRANSPORTASI UNTUK ANAK TK SRINI NGOMBOL KABUPATEN PURWOREJO NASKAH PUBLIKASI diajukan oleh Bambang Tri Pamungkas kepada SEKOLAH TINGGI MANAJEMEN INFORMATIKA DAN KOMPUTER AMIKOM YOGYAKARTA YOGYAKARTA 2014

2

3 DESIGNING AUGMENTED REALITY AS LEARNING MEDIA TO INTRODUCE TRANSPORTATION MODE FOR SRINI NGOMBOL PURWOREJO KINDERGARTEN PERANCANGAN AUGMENTED REALITY SEBAGAI MEDIA PEMBELAJARAN PENGENALAN ALAT TRANSPORTASI UNTUK ANAK TK SRINI NGOMBOL KABUPATEN PURWOREJO Bambang Tri Pamungkas Hanif Al Fatta Jurusan Sistem Informasi STMIK AMIKOM YOGYAKARTA ABSTRACT Augmented Reality (AR) is a technology that includes 3D virtual objects into the real environment. The system is different from the virtual reality of a fully virtualized environment. AR allows users to interact in real time with the system. The use of AR has now been extended to most aspects of life and is projected to experience significant growth. This is because the use of AR is very exciting and allows users to learn something in three dimensions and in real time. Introduce something to the kids is not easy as well as to introduce transportation such as cars, motorcycles, buses and more. Likewise in the kindergarten Ngombol Srini, who still use two-dimensional images to introduce the transportation to their students. To facilitate them in identifying and considering the means of transportation that can be helped with a virtual 3D display and animations are loaded by using the computer, it is more interesting for the children to learn and they transport much easier to understand or know the range of existing transportation and how the shape of the vehicle. This prompted the author tries to show the models of transportation in a 3D augmented reality techniques that can help the children to study transportation. Keywords: Augmented Reality, Virtual, 3D, Transport, Animation, Realtime, Children

4 1. PENDAHULUAN Augmented Reality (AR) saat ini lebih banyak digunakan dalam pengolahan grafika komputer. Dengan dasar pemikiran untuk menggabungkan dunia maya dan dunia nyata. Banyak diperoleh ide-ide untuk memudahkan seseorang dalam menciptakan visualisasi yang lebih bagus, efisien, dan imajinatif. Augmented reality menggunakan kamera (realtime) yang akan mendeteksi marker untuk menampilkan sebuah modelling visualisasi objek tiga dimensi (3D) diatasnya. Hal ini membuat ilmu ini menarik untuk dipelajari dan ditekuni. Karena itu, unsur reality lebih diutamakan pada sistem ini. Sistem ini berbeda dengan virtual reality (VR) yang sepenuhnya merupakan virtual environment. Augmented reality mengijinkan penggunanya untuk berinteraksi secara real-time dengan sistem. Perkembangan dalam pemanfaatan aplikasi membangun augmented reality yang dikembangkan dalam berbagai bidang, salah satunya mencangkup bidang media pembelajaran bagi anak TK. Sehingga bertujuan untuk mengenalkan berbagai macam alat transportasi dalam bentuk 3D kepada anak TK secara interaktif dan sekaligus membuat para anak untuk tertarik lebih dekat dengan komputer. Dengan sentuhan sebuah inovasi baru, model alat transportasi ini akan divisualisasikan menjadi 3D yang ditampilkan di layar monitor melalui media webcam. Dalam bentuk visualisasi tiga dimensi (3D) model transportasi, media pembelajaran untuk anak TK akan terlihat lebih menarik dan user friendly. Penerapan augmented reality pada buku media pembelajaran ini dilakukan dengan menggunakan software ARToolKit untuk menampilkan produk tiga dimensi (3D) alat transportasi yang akan dipelajari, sehingga dapat mempermudah para guru TK untuk mengenalkan alat transportasi kepada anak TK tanpa harus membeli model yang asli. Selain untuk mempermudah para guru dalam proses pembelajaran, augmented reality ini juga mempermudah para anak TK untuk mempelajari atau mengenali alat transportasi yang ada di buku. 2. LANDASAN TEORI 2.1 Pengertian Augmented Reality Augmented Reality (AR) adalah suatu teknologi yang menggabungkan benda maya dua dimensi (2D) ataupun tiga dimensi (3D) kedalam sebuah lingkungan nyata, lalu memproyeksikan benda-benda maya tersebut dalam waktu nyata. Sistem ini lebih dekat dengan lingkungan real. Karena itu, unsur reality lebih diutamakan pada sistem ini. Sistem ini berbeda dengan virtual reality yang sepenuhnya merupakan virtual environtment. Augmented reality mengijinkan penggunanya untuk berinteraksi secara real-time dengan sistem.

5 Menurut Stephen Cawood & Mark Fiala dalam bukunya yang berjudul Augmented reality: a practical guide, mendefinisikan bahwa Augmented reality merupakan cara alami untuk mengekplorasi objek 3D dan data, AR merupakan suatu konsep perpaduan antara virtual reality dengan world reality. Sehingga objek-objek virtual 2 dimensi terlihat nyata dan menyatu dengan dunia nyata. Pada teknologi AR, pengguna dapat melihat dunia nyata yang ada disekelilingnya dengan menambahkan objek virtual yang dihasilkan oleh komputer. Dalam buku Handbook of Augmented reality, Augmented reality bertujuan menyederhanakan hidup pengguna dengan membawa informasi maya yang tidak hanya untuk lingkungan sekitarnya, tetapi juga untuk setiap melihat langsung dunia nyata, seperti live-streaming video. Augmented reality meningkatkan presepsi pengguna dan interaksi dengan dunia nyata. 2.2 Deteksi Marker Deteksi marker dengan menggunakan metode Houge Transform mendeteksi parameter-parameter geometri. Representasi garis dari marker yang ditangkap kamera webcam menggunakan (r = x cos(θ) + y sin(θ), r: jarak antar garis dalam kalibrasi kamera, ϴ: sudut antara garis normal dengan sumbu-x). Input merupakan nilai biner sudut (edge) yang menghubungkan antar garis dimana semua titik sudut tersebut ditentukan sebagai pixel. Hough Transform membutuhkan array yang disebut accumulator array, array ini hanya mempunyai satu nilai balik untuk setiap kombinasi parameter (r, ϴ) yang memungkinkan. Marker yang dapat dideteksi adalah marker berwarna hitam dan putih, jika menggunakan warna lain maka 3D yang muncul tidak presisi atau bahkan sama sekali gagal terdeteksi. 3. ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM 3.1 Analisis SWOT Kekuatan ( Strengths ) Penggabungan antara obyek-obyek virtual 2 Dimensi atau 3 Dimensi sehingga seolah-olah terlihat nyata dan menyatu dengan dunia nyata. Menjadikan buku pembelajaran menjadi lebih menarik, interaktif, dan memiliki nilai tambah dari sekedar buku belajar biasanya karena menyediakan suatu pengalaman yang lebih banyak dan modern.

6 Kelemahan ( Weakness ) Aplikasi ini hanya dapat dijalankan melalui bantuan webcam yang memiliki ketentuan spesifikasi tertentu atau lebih praktis bisa menggunakan laptop atau netbook yang terdapat webcamnya. Yang dimaksud disini adalah apabila webcam dan komputer yang digunakan berada di bawah syarat spesifikasi minimal bahkan tidak kompatibel, maka AR tidak dapat digunakan. Sebaliknya, jika spesifikasi komputer yang digunakan tinggi maka hasil yang ditampilkan akan semakin bagus kualitasnya. Peluang ( Oportunity ) Alat transportasi merupakan sarana yang digunakan oleh setiap orang untuk menuju kesuatu tempat ataupun mengirim barang kesuatu daerah. Alangkah baiknya jika berbagai macam alat transportasi yang digunakan dikenalkan kepada anak-anak mulai dari usia dini. Sehingga mereka dapat mengetahui berbagai macam serta bentuk dari alat transportasi tersebut. Dengan sentuhan sedikit inovasi baru yaitu augmented reality, alat transportasi yang terdapat pada buku akan divisualisasikan secara nyata dan realtime menjadi sebuah bentuk 3D melalui media webcam. Cara ini akan menjadi semakin menarik untuk anak-anak karena mereka dapat melihat secara nyata bentuk dari alat transportasi tersebut dibandingkan dengan mereka hanya melihat gambargambar alat transportasi yang ada di buku. Ancaman ( Threats ) Dikarenakan augmented reality berkembang sangat pesat, maka akan banyak muncul berbagai aplikasi menarik lainnya yang menggunakan aplikasi ini. Dilihat dari segi pembuatannya, augmented reality ini membutuhkan komputer dan webcam dengan spesifikasi khusus dan juga beberapa software pendukung berjalannya Augmented Reality. 3.2 Kebutuhan Fungsional (Functional requirement) Analisis kebutuhan fungsional dilakukan untuk memberikan gambaran mengenai permasalahan dan prosedur yang sedang berjalan saat ini di dalam penerapan Augmented Reality pada buku pembelajaran. Fitur dan Informasi yang akan ditampilkan adalah sebagai berikut : 1. Realtime 3D Alat Transportasi yaitu, Mobil, Pesawat, Kapal Induk, Bis, Truk, Kereta api. 2. Buku pembelajaran anak anak TK yang dihiasi oleh beberapa tokoh kartun. 3. Animasi sederhana untuk membuat media pembelajaran lebih atraktif terhadap anak - anak.

7 3.3 Kebutuhan Nonfungsional (Nonfunctional Requirements) Analisis kebutuhan nonfungsional dilakukan untuk mengetahui spesifikasi kebutuhan untuk sistem. Spesifikasi kebutuhan melibatkan analisis perangkat keras / hardware, analisis perangkat lunak / software, analisis sumber daya manusia / brainware. 1. Kebutuhan Perangkat Keras Perangkat keras adalah alat yang digunakan untuk mengolah data dan penyajian laporan. Perangkat keras yang dibutuhkan terdiri dari : a. Hardware yang digunakan dalam membangun sistem 1. PC dengan Processor Quad-Core 2.4Ghz 2. VGA 1GB 128Bit 3. Hardisk berkapasitas 2,5 TB 4. RAM 4 GB DDR 3 5. Webcam b. Kebutuhan minimal hardware untuk menjalankan sistem 1. PC atau Laptop Processor 1Ghz atau lebih 2. Kapasistas RAM 128Mb 3. Hardisk dengan ruang kosong 120 Mb 4. VGA Onboard 5. Camera atau Webcam 1,3 megapixel 2. Kebutuhan Perangkat Lunak Perangkat lunak yang dibutuhkan dalam sistem ini adalah perangkat lunak yang digunakan untuk pembuatan Augmented Reality pada buku pembelajaran, antara lain: 1. Adobe Photoshop CS3 2. Adobe Flash Professional CS5 3. Corel Draw X4 4. Blender v Microsoft Windows 7 Ultimate (32 Bit) 6. FLARToolKit Software Library 7. ARToolKit Marker Generator 8. Collada 3. Kebutuhan Sumber Daya Manusia Aspek ini merupakan individu yang akan terlibat langsung dalam pembuatan Augmented Reality pada buku pembelajaran. Manusia sebagai pencipta dan pengguna sistem atau user, sehingga sistem ini bisa digunakan sesuai dengan fungsi dan kegunaannya. Oleh karena itu tanpa adanya sumber daya manusia yang berkualitas maka ketersediaan hardware dan software tidak akan berarti.

8 Disini yang dibutuhkan adalah hanya sebatas sumber daya manusia yang dapat menjalankan sistem tanpa perlu menguasai pembuatan sistem tersebut. 3.4 Perancangan Desain Model Perancangan desain model digunakan untuk merancang dan membuat sketsa tampilan desain yang akan dibangun dalam penelitian ini. Sketsa yang dibuat ini pada tahap produksi nantinya akan dibuat dalam bentuk 3D. Dalam augmented reality pembelajaran ini, user akan menggunakan media buku sebagai pendeteksi marker. Sebelum melakukan implementasi, terlebih dahulu merancang device yang akan diimplementasikan. Berikut rancangan yang digunakan : Gambar 3.1 Konsep dan Ukuran Cover Buku Gambar 3.2 Konsep dan Ukuran Halaman Buku

9 Gambar 3.3 Konsep 3D Mobil dan Markernya Gambar 3.4 Konsep 3D Pesawat dan Markernya Gambar 3.5 Konsep 3D Kereta dan Markernya Gambar 3.6 Konsep 3D Truk dan Markernya

10 Gambar 3.7 Konsep 3D Bis dan Markernya Gambar 3.8 Konsep 3D Kapal Induk dan Markernya 4. Implementasi Sistem Sebelum memulai pada pengimplementasian sistem, terlebih dahulu mendownload semua library yang dibutuhkan dan juga software yang digunakan, karena program tidak akan dapat dijalankan jika librarynya tidak ada. Berikut merupakan alasan mengapa penulis menggunakan FLArToolkit yaitu: 1. Tracking kode hanya merupakan buku pembelajaran yang setiap halamannya mempunyai marker di bagian kanan. 2. Framework yang terorganisir untuk membuat aplikasi augmented reality. 3. Sebuah library grafis yang simpel. 4. Open Source dengan Lisensi GPL. 4.1 Desain Marker Pembuatan marker pada penelitian ini menggunakan software Corel Draw X4 dan marker yang akan dibuat adalah marker yang sudah dirancang pada bab sebelumnya. Ada 6 marker yang akan dibuat, antara lain :

11 1. 1 marker untuk Alat Transportasi Mobil 2. 1 marker untuk Alat Transportasi Bis 3. 1 marker untuk Alat Transportasi Pesawat 4. 1 marker untuk Alat Transportasi Truk 5. 1 marker untuk Alat Transportasi Kapal 6. 1 marker untuk Alat Transportasi Kereta Gambar 4.1 Proses Pembuatan Marker 4.2 Pembuatan Objek 3D Alat Transportasi Peneliti menggunakan software Blender versi 2.60 dalam pembuatan model 3D Alat Transportasi. Sebagai langkah awal membuat bentuk-bentuk dasar dengan menggunakan objek Cube yang telah di sediakan oleh Blender. Kemudian dilanjutkan dengan memodifikasi bentuk-bentuk tertentu yang dibutuhkan. Dibawah iniadalah salah satu gambar tentang proses pembuatan 3D. Karena dalam aplikasi ini terdapat 6 Model 3D yang dibuat. Gambar 4.2 Objek 3D pada Blender 2.60

12 4.3 Pengujian Sistem Pengujian sistem ini dilakukan dengan tujuan untuk mengetest apakah sistem aplikasi yang dibuat sudah berjalan dengan baik dan sesuai harapan atau belum. Hal ini dilakukan agar nantinya sistem yang dibuat tidak menimbulkan masalah dikemudian hari. Berikut disajikan table pengujian aplikasi multimedia untuk mengimplementasikan media pembelajaran pengenalan Alat Transportasi dengan teknologi Augmented Reality. No Teknik Pengujian Hasil Diharapkan Hasil Pengujian Keterangan 1 Mengakses webcam Main menu dapat Main menu dapat Sukses melalui main menu berjalan dengan berjalan dengan yang sudah dibuat baik pada Flash baik pada Flash dengan Adobe Flash Player. Player. CS 6. 2 Mengakses opsi Video hasil Video hasil Sukses pilihan alat tangkapan webcam tangkapan transportasi yang ada dapat ditampilkan webcam dapat pada main menu. melalui web ditampilkan melalui browser untuk web browser untuk setiap objeknya. setiap objeknya. Tabel 4.1 Tabel Pengujian Sistem 4.4 Pengujian Marker Untuk mendeteksi sebuah marker diperlukan beberapa tahapan uji coba, yaitu uji coba marker, uji coba jarak, uji coba resolusi webcam, dan uji coba pencahayaan. Uji coba tersebut harus dilakukan untuk keberhasilan proses deteksi marker pada tahap implementasi. Berikut adalah 4 uji coba yang dilakukan : 1. Uji coba marker Pada penelitian ini penulis hanya menggunakan sistem deteksi single marker. Sehingga program tidak dapat mendeteksi marker ganda. Jika pengguna menggunakan marker ganda maka yang akan tampil hanya satu Objek 3D.

13 Gambar 4.3 Tampilan jika Marker Ganda 2. Uji coba jarak Pada uji coba jarak, semakin dekat jarak kamera dengan marker tentunya akan mengakibatkan ukuran marker yang terdeteksi semakin besar sehingga marker dapat tertangkap dengan baik. Berikut akan diuji coba layout marker dengan jumlah marker 1 buah dengan ukuran 8cm x 8cm. Hasil uji coba dapat dilihat pada tabel 4.2. Jarak Hasil Tracking Marker 100 Cm Terdeteksi namun kurang presisi 50 Cm Terdeteksi dengan baik 30 Cm Terdeteksi dengan baik 15 Cm Terdeteksi dengan baik Tabel 4.2 Tabel Pengujian Jarak Marker 3. Uji Coba resolusi webcam Pada uji coba resolusi webcam, semakin besar resolusi kamera maka semakin banyak pixel yang tertangkap oleh webcam. Semakin banyak pixel yang tertangkap, gambar akan semakin tajam dan webcam dapat mendeteksi marker dengan baik. 4. Uji Coba Pencahayaan Dalam uji coba faktor pencahayaan, dalam melakukan deteksi marker, tidak dibutuhkan pencahayaan yang sangat terang. Dalam pengujian ini penulis menggunakan lampu kamar sebanyak 2 buah lampu berwarna kuning dan putih yang terletak di belakang dan di atas webcam. Hasil pengujian pencahayaan adalah sebagai berikut :

14 a. Pengujian dengan dua lampu kuning dan putih Gambar 4.4 Pencahayaan melalui 2 cahaya (Atas dan Belakang) b. Pengujian dengan lampu kuning 40 watt Gambar 4.5 Pencahayaan melalui 1 cahaya (Belakang Webcam)

15 c. Pengujian dengan lampu putih 40 watt Gambar 4.6 Pencahayaan melalui 1 cahaya (Atas Webcam) d. Pengujian tanpa menggunakan lampu Gambar 4.7 Tanpa Pencahayaan 5. Penutup 5.1 Kesimpulan Dari hasil pengujian dan analisa pada bab sebelumnya maka dapat diambil kesimpulan, sebagai berikut: 1. Fitur yang baru dan berbeda dari lainnya membuat buku pembelajaran dengan teknologi augmented reality ini dapat memberi kesan yang berbeda dan meningkatkan ketertarikan para anak TK untuk mempelajari alat transportasi

16 2. Pola marker dapat mempengaruhi tampilan virtual. Marker dengan pola sederhana menampilkan objek dengan posisi pengelihatan tetap. 3. Selain pola marker, Jarak marker dengan kamera juga sangat berpengaruh dalam proses berjalannya program ini, bila terlalu dekat atau terlalu jauh maka kamera tidak dapat mengenali marker tersebut. 4. Aplikasi yang dibuat dengan metode pendeteksian pola (marker detection) dapat dikembangkan menjadi sebuah aplikasi yang real time dan menarik, dan dapat diimplementasikan secara luas dalam berbagai media di bidang pendidikan. Sebagai contoh dalam media pembelajaran pengenalan alat transportasi untuk anak TK. 5.2 Saran Augmented Reality pada buku pembelajaran ini masih jauh dari sempurna. Selama perancangan terlihat adanya kekurangan yang terletak pada detail dan kualitas obyek 3D, Ukuran objek yang terlalu kecil ataupun terlalu besar, ataupun posisi menghadapnya yang kurang tepat. Hal tersebut disebabkan kurangnya kemampuan teknis dari sumber daya manusia. Salah satu pengembangan yang dapat dilakukan adalah perbaikan pada animasi dan objek 3D Alat Transportasi, serta pengembangan dan penambahan desain masingmasing objek yang bisa lebih baik lagi. Peneliti berharap, pengembangan augmented reality tidak difokuskan hanya pada software library FLArToolKit, tetapi dikembangkan lagi dari software library yang lain, seperti: NYARToolkit, OpenSpace 3d Editor, ARToolKitPlus atau ARTag yang memiliki Tracking System yang lebih baik. Perangkat keras yang digunakan tidak lagi menggunakan webcam tetapi HMD (Head Mounted Display) agar dalam di dalam penggunaannya, para pemakai teknologi AR lebih nyaman dalam berinteraksi dengan setiap model Alat Transportasi.

17 DAFTAR PUSTAKA Azuma, Ronald T. (August 1997). A Survei of Augmented Reality. Presence: Teleoperators and Virtual Environments. Borko, Furht. Handbook of Augmented Reality. Springer diakses 15 Januari 2014 jam 22:46:49 diakses 15 Januari 2014 jam 22:53: Januari 2014 jam 23:02:08 diakses 28 November 2013 jam 16:23:14 diakses 20 Mei 2012 jam 22:02:50 Komputer, Wahana Adobe Flash CS 5 untuk Membuat Animasi Kartun. Andi Offset. Yogyakarta. R.Silva, J.C Oliveira, G.A. Giraldi. Introduction to Augmented Reality. National Laboratory for Scientific Computation. Stephen Cawood and Mark Fiala. Augmented reality: a practical guide. Raleigh, N.C. : Pragmatc Bookshelf, Wartman, Carsten Panduan Lengkap Menggunakan Blender Software Grafik 3D Gratis untuk Web dan Video. Elex Media Komputindo. Jakarta.