TSUNAMI AUGMENTED REALITY : INTERAKSI BERBASIS MARKER SEBAGAI POINTER

Transkripsi

1 TSUNAMI AUGMENTED REALITY : INTERAKSI BERBASIS MARKER SEBAGAI POINTER TESIS Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister dari Institut Teknologi Bandung Oleh IWAN KUSTIAWAN NIM : Program Studi Teknik Elektro SEKOLAH TEKNIK ELEKTRO DAN INFORMATIKA INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008

2 TSUNAMI AUGMENTED REALITY : INTERAKSI BERBASIS MARKER SEBAGAI POINTER Oleh Iwan Kustiawan Bandung,... Menyetujui Pembimbing I, Pembimbing II, Dr. Ir. Arief Syaichu Rohman Dr. Ir. Aciek Ida W.D., MT.

3 ABSTRAK TSUNAMI AUGMENTED REALITY : INTERAKSI BERBASIS MARKER SEBAGAI POINTER Oleh Iwan Kustiawan NIM : PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO Fenomena alam seperti tsunami dapat divisualisasikan secara interaktif sebagai sebuah game berbasis augmented reality (AR). Augmented Reality adalah bidang penelitian komputer yang menempatkan obyek virtual ke dalam dunia nyata. ARToolKit adalah library perangkat lunak yang dapat digunakan untuk mengembangkan aplikasi AR. Interaksi pengguna dengan marker digunakan untuk mengubah atribut suatu obyek virtual. Terdapat sejumlah metoda interaksi pengguna dengan marker yaitu melalui teknik array marker, sistem menu, dan marker sebagai switch toggle. Sedangkan teknik untuk melakukan seleksi dan manipulasi terhadap obyek virtual 3D dapat dilakukan dengan magic pen, central pointing device, atau marker sebagai pointer. Pada tesis ini dilakukan pengembangan beragam metafora interaksi fisik seperti grabbing, moving, dan dropping obyek secara alami dan intuitif menggunakan marker sebagai pointer. Selain itu, pengujian pada penggunaan teknik interaksi seleksi dan manipulasi dalam sistem berbasis AR juga dilakukan. Hasil pengujian usability terhadap sistem ini menunjukkan bahwa penggunaan marker sebagai pointer pada sistem AR tsunami memberikan kemudahan kepada pengguna untuk melakukan interaksi secara alami dan intuitif. Masalah-masalah yang teridentifikasi dari hasil pengujian usability memerlukan rekomendasi untuk perbaikan perancangan antarmuka berikutnya. Kata kunci : augmented reality, marker, pointer, seleksi dan manipulasi, pengujian usability. i

4 ABSTRACT TSUNAMI AUGMENTED REALITY : INTERACTION BASED ON MARKER AS A POINTER By Iwan Kustiawan NIM : ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM Natural phenomenon such as tsunami can be interactively visualized as a game based on augmented reality (AR). Augmented reality is a field of computer research which overlays virtual objects on the real world. ARToolKit is a software library that is usually used to develop AR applications. User interaction with fiduciary marker is used to change attribute of virtual objects. There are several user interaction methods with fiduciary marker, namely array marker, menu system, and marker as a switch toggle. Meanwhile, technique for doing selection and manipulation of 3D virtual objects can be done with magic pen, central pointing device, or marker as a pointer. In this thesis, the development of various physical interactions such as grabbing, moving, and dropping of objects with natural and intuitive using marker as a pointer is done. In addition, user usability test on the use of interaction techniques for selection and manipulation in this AR system is done as well. The usability test results show that the use of marker as a pointer on tsunami AR system gives the user an ease of having natural and intuitive interaction. The identified problems obtained from usability test need recommendation to improve future interface design. Keywords : augmented reality, marker, pointer, selection and manipulation, usability test. ii

5 PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS Tesis S2 yang tidak dipublikasikan, terdaftar dan tersedia di Perpustakaan Institut Teknologi Bandung, dan terbuka untuk umum dengan ketentuan bahwa hak cipta ada pada pengarang. Referensi kepustakaan diperkenankan dicatat, tetapi pengutipan atau peringkasan hanya dapat dilakukan seizin pengarang dan harus disertai dengan kebiasaan ilmiah untuk menyebutkan sumbernya. Memperbanyak atau menerbitkan sebagian atau seluruh tesis haruslah seizin Direktur Program Pascasarjana, Institut Teknologi Bandung. Perpustakaan yang meminjam tesis ini untuk keperluan anggotanya harus mengisi nama dan tanda tangan peminjam dan tanggal pinjam. iii

6 DAFTAR ISI Halaman ABSTRAK... i ABSTRACT... ii PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS... iii KATA PENGANTAR... iv DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR SINGKATAN... x BAB I. PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Batasan Masalah Metodologi Penelitian Sistematika Penulisan... 4 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA Sistem Augmented Reality (AR) Marker-based AR ARToolKit Sistem Koordinat Prinsip Dasar ARToolKit Deteksi Marker pada ARToolKitPlus Deteksi Border Outline Interaksi AR Rancangan Interaksi pada AR Penggunaan Fiducial Marker Switching Atribut menggunakan Fiducial Marker v

7 Halaman BAB III. PERANCANGAN INTERAKSI Interaksi User Penyajian Informasi Teknik Interaksi Skenario Interaksi Metoda Perancangan Strategi Perancangan Skenario Game 29 BAB IV. PENGUJIAN DAN ANALISIS Pengujian antarmuka AR tangible Rancangan Pengujian Lingkungan AR Seleksi dan Manipulasi Obyek Pengujian akhir Hasil Lingkungan AR Seleksi dan Manipulasi Obyek Hal-hal Umum Tanggapan keseluruhan Pembahasan Lingkungan AR Seleksi dan Manipulasi Obyek Hal-hal Umum Tanggapan keseluruhan vi

8 Halaman BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA vii

9 DAFTAR GAMBAR Halaman Gmb 2.1 Contoh sistem AR Gmb 2.2 Diagram konsep optical see-through HMD 7 Gmb 2.3 Dua optical see-through HMD Gmb 2.4 Diagram konsep video see-through HMD... 8 Gmb 2.5 Aktual dari video see-through HMD... 8 Gmb 2.6 AR untuk penyiaran peristiwa olahraga 10 Gmb 2.7 Contoh marker 13 Gmb 2.8 Sistem koordinat pada ARToolKit Gmb 2.9 Skema prinsip kerja ARToolKit Gmb 2.10 Deteksi marker pada ARToolKit Plus Gmb 2.11 Gambar hitam putih yang telah diinversi untuk deteksi tepian marker Gmb 2.12 Taksonomi seleksi manipulasi pada teknik interaksi Gmb 2.13 Fiducial marker dengan tiga tahapan komputasi Gmb 2.14 Array marker 21 Gmb 2.15 Sistem menu. 21 Gmb 2.16 Switch toggle 22 Gmb 3.1 Contoh marker sebagai pointer.. 25 Gmb 3.2 Alat interaksi marker sebagai pointer Gmb 3.3 Rancangan tampilan menu Gmb 3.4 Skema game flow 30 Gmb 3.5 Screen flow Gmb 3.6 Main menu screen Gmb 3.7 Rancangan visualiasasi 2D lansekap pantai Gmb 4.1 Grafik hasil kuesioner item 1 sampai dengan item Gmb 4.2 Tampilan tombol virtual menu game dan alat interaksi Gmb 4.3 Tampilan obyek mobil dan gedung serta alat interaksi Gmb 4.4 Pengguna melakukan grabbing terhadap obyek gedung yang diperbesar Gmb 4.5 Pengguna melakukan grabbing terhadap obyek mobil yang diperbesar viii

10 Halaman Gmb 4.6 Pengguna memindahkan obyek gedung yang nempel pada marker interaksi 45 Gmb 4.7 Pengguna memindahkan obyek mobil yang nempel pada marker interaksi 45 Gmb 4.8 Pengguna menaruh (dropping) obyek gedung di posisi baru dengan cara memiringkan alat interaksi Gmb 4.9 Pengguna menaruh (dropping) obyek mobil di posisi baru dengan cara memiringkan alat interaksi Gmb 4.10 Grafik hasil kuesioner item 4 sampai dengan item Gmb 4.11 Grafik hasil kuesioner item 9 sampai dengan item Gmb 4.12 Grafik hasil kuesioner item 14 sampai dengan item ix

11 SINGKATAN Nama DAFTAR SINGKATAN Pemakaian pertama kali pada halaman AR Augmented Reality i AVG Average 42 HMD Head Mounted Display 1 LED Light Emitting Dioda 18 STDEV Standard Deviation 42 VR Virtual Reality 1 3D 3 Dimensi 1 x