Desain Sistem Augmented Reality dengan Marker di Dalam Film Pendek Beranimasi yang Mengadopsi Cerita Rakyat Sangkuriang

Transkripsi

1 Desain Sistem Augmented Reality dengan Marker di Dalam Film Pendek Beranimasi yang Mengadopsi Cerita Rakyat Sangkuriang Anissa Nur Amalina, Muhammad Salman Departemen Teknik Elektro, Universitas Indonesia Kampus Baru UI-Depok,16424, Indonesia Abstrak Di dalam penelitian ini akan digunakan teknologi Augmented Reality di dalam sebuah film animasi. Pendeteksian berbasis Computer Vision pada penelitian ini akan menggunakan ARToolKit dan 3dSMax. ARToolKit yang digunakan membutuhkan marker. Marker sendiri adalah visual tag yang dimasukkan ke dalam real scene yang bisa dikenali dalam Augmented Reality. Kamera yang digunakan untuk mengenali marker, akan merubah pola pada marker ke dalam biner. Setelah kamera mengidentifikasi marker, maka dilakukan transformasi posisi marker dan melakukan render objek 3D di atas marker, sehingga akan terlihat film animasi pada desktop. Dari segi fungsionalitas, pengguna melihat animasi sudah bekerja dengan cukup baik. Inti sari dari materi pun juga tersampaikan. Jadi, keberhasilan implementasi cukup besar, dengan beberapa perbaikan di masa depan diharapkan bisa mencapai ekspektasi. Tujuan pembuatannya adalah untuk memberikan pengetahuan mengenai pembuatan sebuah film pendek beranimasi yang ditampilkan pada layar komputer secara realtime dengan markers sebagai implementasi Augmented Reality. Film beranimasi ini mengadopsi cerita rakyat Sangkuriang, yang berasal dari Jawa Barat, Indonesia. In this research we design Augmented Reality System inserted inside an animated movie. Computer Vision based tracking in this research work uses ARToolKit and 3dSMax. ARToolKit needs marker. The marker itself is a visual tag inserted into real scene and it could be recognized in Augmented Reality. The camera used to recognize the marker and detect it to be changed to the binary form. After identifying the marker, the position transforming of the marker and the rendering part will follow as the 3D objects show up on the marker. The result is an animated movie get started. The animation functions quite well. The point of the story is delivered enough. Overall, the implementation turns out considerably good, by correcting some points it could reach the

2 expectation. The purpose of this project is to share the techique to present an animated movie on the desktop using markers as the implementation of Augmented Reality. The animated movie adopting Sangkuriang folk story, originated from West Java, Indonesia. Kata Kunci Augmented reality; ARToolkit; Marker; Computer Vision 1. PENDAHULUAN Beberapa tahun terakhir dunia teknologi dikesankan oleh sebuah penemuan system yang menggabungkan informasi realita dan virtual. Istilahnya lebih dikenal sebagai Augmented Reality (AR). AR adalah teknologi yang mempersilahkan interaksi antara pengguna dengan objek yang dibuat dalam komputer yang ditampilkan dengan latar belakang lingkungan yang sebenarnya. Peneliti tertarik untuk membawa system Augmented Reality di dalam film animasi berdurasi pendek. Melihat film animasi bisa dijadikan media pendidikan untuk mengajarkan anak-anak tentang kebudayaan, maka diambillah tema untuk film animasi yaitu cerita rakyat nusantara. Perangkat lunak yang digunakan untuk membuat animasi dalam bentuk tiga dimensi ini adalah 3D Studio Max. Menggunakan library dari ARToolkit dan CV, sebuah film animasi berbasis Augmented Reality ini mampu untuk dibuat. 2. TEKNOLOGI AUGMENTED REALITY, LIBRARY SISTEM PENDETEKSI ARTOOLKIT BESERTA APLIKASINYA, DAN FILM PENDEK BERANIMASI Bagian ini menceritakan beberapa teori dasar yang digunakan dalam implementasi ini. 2.1 Augmented Reality (AR) Definisi dari Augmented reality (AR) adalah penggabungan antara objek nyata dan objek virtual yang dioperasikan dengan computer [1]. Alat yang dibutuhkan untuk mengoperasikan AR ada 4 macam, yaitu: displays, input devices, tracking, dan komputer. Dalam penelitian ini displays yang digunakan adalah desktop komputer, kamera web, CPU yang powerful dan komputer. merupakan salah satu teknologi yang memanfaatkan virtual reality di dalamnya, virtual reality adalah teknologi yang mempersilahkan penggunanya untuk berinteraksi dengan suatu lingkungan yang telah disimulasikan dengan komputer [1]. Lingkungan yang disimulasikan dengan komputer ini memberikan dukungan berupa persepsi atau nilai tambah dari penglihatan, pendengaran dan sentuhan. Dengan menggunakan teknologi virtual reality, lingkungan virtual bisa dihasilkan dalam suatu ruangan yang spesifik dengan memanfaatkan integrasi dari penglihatan, pendengaran dan sentuhan yang memungkinkan penggunanya melakukan interaksi dengan objek yang ada di dalam lingkungan virtual [2]. Metode yang dipakai dalam AR terdiri dari dua stage yaitu tracking dan reconstructing. Tracking merupakan pelacakan terhadap masukan yang

3 disebut marker, citra optik dan titik acuan di depan kamera ataupun penangkap video yang akan dideteksi. Setelah dilakukan pelacakan terhadap titik acuan tertentu maka hasil tersebut akan diolah dan di cek dalam database apakah titik acuan tersebut memiliki id yang sesuai dengan data/informasi dalam database dan bila ada kecocokan maka akan dimunculkan suatu objek atau lingkungan virtual yang cocok tersebut, proses ini disebut reconstructing [3]. 2.2 Library ARToolkit Beserta Aplikasinya Untuk mengembangkan sebuah system Augmented reality (AR), maka dibutuhkan sebuah sistem library. Dalam penelitian ini, peneliti menggunakan ARToolkit v2.71. ARToolkit adalah tracking system library yang bersifat open-source yang memungkinkan pemrogram dengan mudah mengembangkan aplikasi AR. Karena kemudahan pengembangan tersebut, peneliti membawa ARToolkit ke tingkat yang berbeda dengan mengambil source-code untuk menambahkan suara di dalam film beranimasi. ARToolkit menggunakan teknik visi komputer untuk menghitung posisi kamera nyata dan hubungannya terhadap marker, sehingga memungkinkan programmer untuk menampilkan objek virtual ke penanda ini. Metode yang dipakai dalam AR terdiri dari empat tahap, yaitu penangkapan adegan, identifikasi adegan, pemrosesan adegan, dan visualisasi adegan. Untuk penangkapan adegan bias dilakukan dengan kamera atau perekam video yang dalam hal ini merupakan photogram single yang bisa diproses. Pada identifikasi adegan terjadi pengidentifikasian scenario dan pengenalan marker. Pada pemrosesan adegan, mulai dilakukan penggabungan objek nyata dan virtual. Dimana digunakan open software library opengl sebagai graphical library. Baru yang terakhir adalah visualisasi adegan yang telah selesai diproses dan ditampilkan pada desktop komputer. 2.3 Film Pendek Beranimasi Animasi adalah proses menghidupkan benda/karakter yang tidak bergerak sehingga menjadi lebih hidup. Animasi tersebut disajikan dalam bentuk film pendek. Dalam pembuatan film beranimasi, ada 3 pembagian tahap, yaitu praproduksi, produksi, dan pasca-produksi. Tahapan pra-produksi yang penulis jalankan adalah terdiri dari storyboarding, layout, dan animatics. Storyboarding yang dilakukan adalah dengan membuat comic strip, yang digunakan baik untuk membantu memvisualisasikan animasi dan untuk mengkomunikasikan ide dengan jelas. Meskipun hanya berguna saat bekerja secaa berkelompok di suatu lingkungan (daerah yang biasanya ada di industri animasi), tetapi storyboard juga menghasilkan suatu ingatan visual dair rencana aslinya, yaitu sesuatu yang bisa menjadi acuan selama produksi. Pada saat membuat layout, penulis lebih memperhatikan kepada pemilihan setting. Baru selanjutnya dilakukan proses animatics untuk membantu merencanakan efek

4 visual yang akan diintegrasikan di tahapan akhir. Tahapan produksi yang dilakukan adalah modelling, texturing, rigging, dan animation. Penulis tidak mengikutsertakan lighting di dalam tahapan produksi. Karena untuk Augmented Reality, tidak berpengaruh terhadap tampilan animasi nantinya. Pencahayaan akan bergantung kepada yang real, bukan saat memproses animasi. Pada bagian modelling akan dilakukan pembuatan karakter dan freeform lainnya. Texturing dilakukan setelahnya sehingga permukaan tiap karakter sesuai dengan yang diinginkan. Proses penambahan kerangka atau yang disebut dengan rigging dilakukan untuk mendefinisikan pergerakan dari sebuah objek mekanik, dan berpusat kepada proses animasi. Tahapan paska-produksi yang dilakukan hanya sound-editing. Video-editing tidak dilakukan karena hal tersebut bisa diatur dengan penggunaan beragam marker. Untuk memberikan manfaat sebagai media edukasi, peneliti memilih untuk mengadopsi skenario dari cerita rakyat nusantara, yaitu Sangkuriang. Bagian cerita yang diambil adalah saat Dayang Sumbi menemukan dua syarat supaya pernikahannya dengan Sangkuriang tidak terjadi. Syarat pertama yang diajukannya adalah Dayang Sumbi ingin supaya sungai Citarum terbendung. Syarat yang kedua adalah dengan meminta Sangkriang membuat sampan yang sangat besar untuk menyebrangi sungai. Aplikasi yang dirancang dalam sistem ini disajikan menjadi satu versi yaitu aplikasi nonportable. 3.1 Deskripsi Sistem Aplikasi versi portable ini adalah aplikasi yang memiliki fitur dan fungsi yang cukup baik. Kelebihannya adalah bisa digunakannya kapan dan dimana saja diperlukan karena tidak membutuhkan koneksi internet untuk menampilkan visualisasi dari gambar 3D. Sistem aplikasi berada di komputer pengguna sehingga sistem akan memproses dengan cepat. Ilustrasi bisa dilihat melalui Gambar 2. Alasan dibuatnya Alur kerja sistem bisa dilihat melalui Gambar 3. Gambar 3. Diagram Alur Kerja Sistem 3.2 Diagram Unified Modelling Languange (UML) 3. PERANCANGAN SISTEM

5 Unified Modelling Language (UML) adalah sejumlah diagram dengan beberapa tipe berbeda yang bisa digunakan secara sendiri atau bersama untuk memvisualisasi atau mendeskripsikan semua bagian dari sistem [5]. UML memiliki beberapa tipe model, model yang digunakan dalam sistem ini adalah use case diagram, state diagram, sequence diagram, deployment diagram dan activity diagram. suatu operasi. Gambar 5 dibawah ini merupakan activity diagram pembuatan film beranimasi. 1) Use Case Diagram Use case diagram adalah diagram yang menunjukkan pengguna dan juga fungsi / interaksi yang disediakan oleh sistem untuk pengguna. Interaksi yang bisa dilakukan oleh pengembangan system dan pengguna dalam sistem ini ditunjukkan melalui Gambar 1. Gambar 5. Activity Diagram Pembuatan Film Beranimasi 4. IMPLEMENTASI Gambar 4. Use Case diagram untuk Pengembang Sistem dan Pengguna 2) Activity Diagram Activity diagram berfungsi untuk mendeskripsikan aktifitas yang dibentuk dalam 4.1 Implementasi Modul pada Aplikasi berbasis Augmented Reality Pengembangan modul ini dilakukan dalam lingkungan pengembangan terintegrasi (Integration Development Environment, IDE). Modul program akan diimplementasikan dengan bahasa

6 pemrograman C++ dengan menggunakan library pada ARToolkit yang berbasis CV. Dimana sebelumnya akan didesain karakter 3D di 3dSMax. Implementasi sistem berbasis CV dilakukan dengan menggunakan notepad++ dengan bahasa pemrograman C++. 1) Implementasi Pembuatan Penanda Dalam library ARToolkit yang dibuat oleh Dr. Hirokazu Kato didukung oleh Human Interface Technology Laboratory (HIT Lab) dan ARToolworks, Inc., penanda (marker) yang bisa dideteksi oleh sistem memiliki spesifikasi yang harus dipenuhi, spesifikasi tersebut adalah sebagai berikut [8], Penanda berupa Persegi Hanya 50 % dari area yang di tengah yang digunakan dalam proses penyepadanan (matching) Pola penanda (marker) secara default adalah 16 x 16 dot bitmap. Sistem pembacaan yang dilakukan oleh library ARToolkit adalah mengenali penanda berbentuk persegi lalu mengenali pola yang terdapat di dalam persegi tersebut. Dengan demikian target permodelan yang dilakukan dalam sistem ini adalah membuat satu disain bingkai sebagai master bingkai dan beberapa pola. Gambar 9 di bawah ini menunjukkan bagian bingkai dan pola dari penanda (marker). Pola Gambar 9. Bingkai dan Pola dari Penanda (Marker) Hasil dari pengolahan pola bisa dilihat melalui Gambar 10. Gambar 10. Pola Penanda 2) Implementasi Pengenalan Penanda (Marker) oleh library Sistem ARToolkit dengan Proses Pengolahan Citra menggunakan ARToolkit Marker Generator Penanda (Marker) baru belum dikenali oleh sistem sehingga diperlukan proses pengolahan citra untuk mengubah formatnya agar dikenali oleh sistem. Proses pengolahan citra ini dilakukan dengan menggunakan aplikasi ARToolkit Marker Generator. Proses ini bisa dilihat melalui Gambar 11.

7 4) Implementasi Pemasukkan Tekstur pada Objek 3D Gambar 11. Pengenalan Penanda Baru Hasil pengolahan ini akan menghasilkan bilangan hasil pengolahan citra yang bernilai Bilangan ini dipengaruhi oleh resolusi dari kamera, cahaya di sekitar penanda dan ketebalan dari penanda. Hasil pengolahan citra ini bisa dilihat pada Gambar 12. Proses memasukkan tekstur pada objek 3D juga dilakukan di 3dsMax. Tekstur untuk planet yang digunakan disini merupakan tekstur yang berasal dari [11]. Tekstur ini bebas digunakan selama bukan untuk kepentingan komersial. Tekstur objek yang digunakan dalam sistem ini bisa dilihat melalui Gambar 14. Gambar 14. Tekstur dari karakter 3D Di dalam 3dsMax, berkas tekstur ini dimasukkan melalui menu material 3dsMax. Gambar 12. Bilangan Hasil Pengolahan Citra dari Pola Citra/Penanda 3) Implementasi Pembuatan Objek 3D Pembuatan model objek 3D. Hasil dari pembuatan model objek 3D bisa dilihat pada Gambar PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM Pengujian dilakukan untuk mendapatkan tingkat kestabilan dari sistem. Pengujian yang dilakukan meliputi pengujian terhadap ukuran penanda, terhadap jarak diantara kamera dan penanda, terhadap cahaya dan pengujian kualitatif oleh pengguna. Hasil pengujian terhadap ukuran penanda bisa dilihat melalui Tabel 1. Tabel 1. Data Hasil Pengujian Ukuran Penanda No Perihal Gambar 13. Pembuatan Karakter 3D Sangkuriang 1. Tampilan animasi bagus dan menarik x 2. Tulisan bisa dibaca dengan jelas x 3. Penempatan posisi objek cukup baik x 4. Apakah informasi yg perlu saja yg ditampilkan(efektif) x

8 No Perihal Semua animasi bekerja dengan baik x 2. Materi Augmented Reality berjalan dengan x baik No Perihal Materi ditampilkan bagian inti sari saja x 2. Materi dikemas dengan menarik x 3. Materi dikemas dengan menyenangkan x 4. Materi cukup jelas x 7. PENGEMBANGAN SELANJUTNYA Pada pengembangan selanjutnya diharapkan sistem ini mampu melakukan pengenalan terhadap gesture sehingga interaksi yang diberikan lebih menarik. Penggunaan ARToolkit tanpa marker juga akan membuat simulasi dari cerita menjadi lebih praktis. Berdasarkan Gambar 21 diatas dapat ditarik kesimpulan bahwa system.. 6. KESIMPULAN Teknologi Augmented Reality (AR) bisa diterapkan dalam film pendek beranimasi. Untuk menampilkan model yang detil dan disertai animasi dengan baik, 3DsMax adalah pilihan yang tepat. Untuk menghindari kesalahan yang ditimbulkan oleh marker, sebaiknya marker yang digunakan adalah marker dengan pola asimetris karena dapat membantu proses pose and position estimation. Sistem tracking pada ARToolKit masih termasuk belum robust karena masih mengandalkan proses corner detection sehingga marker tidak bisa dikenali ketika berada di lingkungan yang kurang cahaya, atau ketika ada benda yang menutupi bagian kecil dari marker.pengujian kualitatif oleh pengguna didapatkan hasil yang cukup bagus, yaitu 7.5 dari skala 1-10 terhadap tampilan animasi, kinerja sistem, dan juga materi. DAFTAR REFERENSI [1] Lopez, H., Navarro, A., & Relano, J., An Analysis of Augmented Reality Systems, 5th International Multi-conference on Computing in the Global Information Technology, IEEE Computer Society. [2] terakhir diakses pada November 201., [3] terakhir diakses November 2011, [4] Tedy Gorbala, B. & Hariadi, M. Aplikasi Augmented Reality untuk Katalog Penjualanan Rumah. [5] terakhir diakses jam 8:48 [6] terakhir diakses [7] terakhir diakses [8] terakhir diakses , 9:16 [9] terakhir diakses [10] Daniel Wagner, Tobias Langlotz, Dieter Schmalstieg: Robust and Unobtrusive Marker Tracking on Mobile Phones, IEEE and ACM International Symposium on Mixed and Augmented Reality (ISMAR 2008), 2008