NASKAH PUBLIKASI PERANCANGAN APLIKASI PENGENALAN BEBERAPA BAGIAN CANDI BOROBUDUR BERBASIS AUGMENTE REALITY Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Menyelesaikan Pendidikan Strata 1 Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta Disusun Oleh NAMA : SANDYARJO BINTARTO NIM : D 400 080 001 FAKULTAS TEKNIK JURUSAN ELEKTRO UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2013
SURAT PERNYATAAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH Bismillahirrohmannirrohim Yang bertanda tangan di bawah ini, saya Nama : Sandyarjo Bintarto NIM : D 400 080 001 Fakultas/Jurusan : Teknik/Elektro Jenis : Skripsi Judul : PERANCANGAN APLIKASI PENGENALAN BEBERAPA BAGIAN CANDI BOROBUDUR BERBASIS AUGMENTED REALITY Dengan ini menyatakan bahwa saya menyetujui untuk 1. Memberikan hak bebas royalti kepada Perpustakaan UMS atas penulisan karya ilmiah saya, demi pengembangan ilmu pengetahuan. 2. Memberikan hak menyimpan, mengalih mediakan/mengalih formatkan, mengelola dalam bentuk pangkalan data (database), mendistribusikannya, serta menampilkannya dalam betuk softcopy untuk kepentingan akademis kepada perpustakaan UMS, tanpa perlu meminta ijin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis/pencipta. 3. Bersedia dan menjamin untuk menanggung secara pribadi tanpa melibatkan pihak Perpustakaan UMS, dari semua bentuk tuntutan hukum yang timbul atas pelanggaran hak cipta dalam karya ilmiah ini. Demikian pernyataan ini saya buat dengan sesungguhnya dan semoga dapat digunakan sebagaimana mestinya. Surakarta, Januari 2013 Yang menyatakan (Sandyarjo Bintarto)
PERANCANGAN APLIKASI PENGENALAN BEBERAPA BAGIAN CANDI BOROBUDUR BERBASIS AUGMENTED REALITY Sandyarjo Bintarto*, Heru Supriyono, Dediary Prasetya Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta *Email: sandyarjo@yahoo.co.id ABSTRAKSI Augmented Reality (AR) saat ini telah banyak digunakan dalam pembuatan aplikasi virtual 3D yang menggabungkan benda maya dua dimensi dan tiga dimensi ke dalam sebuah lingkungan nyata lalu memproyeksikan benda-benda maya tersebut dalam waktu nyata. Banyak program yang bisa diaplikasikan untuk pembuatan aplikasi AR dengan flartoolkit dan ARToolkit sebagai library deteksi objek. Hal ini sangat memudahkan para pembuat aplikasi AR dalam membuat program aplikasi berbasi AR karena didalamnya telah tersedia file library yang dibutuhkan dalam pembuatan aplikasi AR. Tugas Akhir dibahas pengenalan objek candi Borobudur berbasis AR. AR memerlukan video streaming yang diambil dari kamera sebagai sumber masukan, kemudian aplikasi ini akan melacak dan mendeteksi marker (penanda) dengan menggunakan sistem tracking. Setelah marker dideteksi, model objek muncul di atas marker seolah-olah model tersebut nyata. Untuk membuat model objek candi borobubur ini, model harus dibuat terlebih dahulu dengan menggunakan perangkat lunak untuk membuat objek 3D, dalam tugas akhir ini menggunakan 3D Blender 2.49 kemudian diubah formatnya menjadi format yang didukung oleh aplikasi ArtToolKit. Setelah pengujian sistem, Sistem dapat mendeteksi marker dengan batasan jarak antara kurang lebih 6 dan kurang lebih 24 cm dari kamera, serta batasan kecerahan antara kurang lebih 50 nilai mean untuk maksimal gelap dan kurang lebih 200 nilai mean untuk maksimal terang. Sistem dapat mendeteksi marker dalam keadaan frontal dengan akurasi 100% dan waktu deteksi kurang dari 0.5 detik. Sistem menampilkan objek ketika marker terlihat oleh kamera dan ada beberapa kemiringan yang dapat dikenali dan tidak dikenali oleh sistem. Sistem tidak dapat menampilkan objek jika marker terhalang oleh objek lain. Kata Kunci: Augmented Reality, Pengenalan-bagian Candi Borobudur 1. PENDAHULUAN Perkembangan teknologi informasi khususnya teknologi game berkembang sangat pesat. Teknologi game merupakan sebuah inovasi teknologi sub bagian dari komputer grapis yang dapat menyajikan pendekatan visualisasi dan animasi dari sebuah pemodelan. Salah satu dari inovasi teknologi game yang akan digunakan dalam membangun aplikasi pengenalan bagianbagian candi Borobudur adalah augmented reality (AR), yaitu penggabungan antara dunia nyata dan dunia maya, di mana objek virtual overlayed pada dunia nyata. Dari segi teknis, teknologi AR merupakan teknologi transformatif, dimana sistem interaksi melingkupi keseluruhan lingkungan di luar tampilan layar. Dari segi strategis, pemanfaatan aplikasi pengenalan bagian-bagian candi Borobudur berbasis teknologi AR sangat bermanfaat dalam meningkatkan produk wisata dan budaya Indonesia karena teknologi augmented reality memiliki aspek-aspek hiburan yang dapat menggugah minat turis untuk mengenali bagian-bagian candi Borobudur melalui
representasi visual 3 dimensi dengan melibatkan interaksi user dalam frame AR. (Wibisono, 2011) Pengembangan model tiga dimensi (3D) dari suatu benda nyata telah dilakukan terutama pada objek benda, termasuk bangunan. Ada banyak bangunan candi di Indonesia dan candi Borobudur merupakan yang paling besar dan terkenal. Bagian utama dari candi Borobudur mencakup 3 bagian yaitu kamadhatu (bawah), rupadhatu (tengah), dan arupadhatu (bagian atas). Pemodelan 3D Kamadhatu hanya mencakup struktur bangunan penutup relief yang meliputi penyediaan tekstur sederhana. Pada bagian rupadhatu yang terdiri dari 4 lantai, model 3D mencakup struktur langkan di tepi setiap lantai, patungpatung Buddha di langkan, dan pembuatan relief tekstur pada bagian dalam bangunan utama. Bagian arupadhatu hanya mencakup susunan stupa lubang berlian, stupa lubang persegi dan sebuah stupa besar. Di dalam stupa lubang berlian dan stupa lubang persegi tidak ditempatkan patung Buddha di dalamnya kecuali dua stupa yang terbuka. (Prasetya, 2010) a. Pengertian AR Gambar 1. Contoh Penggunaan AR (http://www.hitl.washington.edu/artoolkit) AR merupakan suatu konsep perpaduan antara kenyataan virtual dengan dunia nyata. Sehingga obyekobyek virtual 2 Dimensi (2D) atau 3D seolah-olah terlihat nyata dan menyatu dengan dunia nyata. AR adalah variasi dari Virtual Reality (VR). Pada teknologi VR, pengguna berinteraksi dengan lingkungan yang diciptakan secara virtual yang merupakan simulasi dunia nyata, akan tetapi pengguna tidak bisa melihat dunia nyata yang ada di sekelilingnya. Pada teknologi AR, pengguna dapat melihat dunia nyata yang ada di sekelilingnya dengan penambahan obyek virtual yang dihasilkan oleh komputer. Supaya obyek AR 3D terlihat langsung pada medianya, maka diperlukan alat khusus yang disebut dengan head mounted display (HMD). (Thesaurir, 2008) b. Cara Kerja AR Gambar 2. Cara Kerja AR (http://augindonesia.org/augmented-realityperkembangan-part-2/) Video atau kamera yang digunakan pada aplikasi AR menangkap gambar marker yang lebih dulu diidentifikasi, setelah posisi dan orientasi marker terdeteksi maka hasil perhitungan tersebut dimasukkan ke dalam matriks. Matriks ini kemudian dipakai untuk menentukan virtual kamera relatif terhadap marker. Mesin OpenGL digunakan untuk menggambar objek virtual berdasarkan matriks 3x4 yang berisi koordinat dunia nyata relatif terhadap marker. c. Pengertian ARToolKit ArToolkit adalah software library, untuk membangun AR. Aplikasi ini adalah aplikasi yang melibatkan overlay pencitraan virtual ke dunia nyata. Untuk melakukan ini, ArToolkit menggunakan pelacakan video, untuk menghitung
posisi kamera yang nyata dan mengorientasikan pola pada kertas marker secara realtime. Setelah, posisi kamera yang asli telah diketahui, maka virtual camera dapat diposisikan pada titik yang sama, dan objek 3D akan digambarkan di atas marker. Jadi ArToolkit memecahkan masalah pada AR yaitu, sudut pandang pelacakan objek dan interaksi objek virtual. e. Marker Gambar 4. Contoh marker d. Cara Kerja ArToolkit Gambar 3. Cara kerja ARToolKit (http://www.hitl.washington.edu/artoolkit/documen tation) ArToolkit menggunakan teknik visi komputer untuk mengkalkulasikan sudut pandang kamera nyata ke marker yang nyata. Ada lima langkah, dalam proses kerja ArTookit. Pertama kamera mencari marker kemudian marker yang dideteksi dirubah menjadi binary, kemudian bingkai hitam akan terdeteksi oleh kamera. Langkah kedua adalah, kamera akan menemukan posisi marker 3D dan dikalkulasikan dengan kamera nyata. Langkah ketiga, kamera akan mengindentifikasi marker, apakah pola marker sesuai dengan templates memory. Langkah ke empat, dengan mentrasformasikan posisi marker. Langkah kelima, objek 3D di render diatas marker. Berikut, adalah gambar secara detail proses cara kerja ARToolkit. Marker atau penanda adalah ilustrasi hitam dan putih yang berbentuk persegi dengan batas hitam tebal dan latar belakang putih. Marker berfungsi sebagai penanda terhadap kamera untuk diinisialisasi dan akhirnya komputer akan mengenali posisi dan orientasi marker dan menciptakan dunia virtual 3D. Marker dalam AR menggunakan metode Marker Based Tracking. f. Blender 2.49b Gambar 5. Blender 2. 49b Secara umum, Blender tidak jauh berbeda dari aplikasi pengolahan citra 3D digital lainnya. Namun Blender tidak berbayar dan dapat dimiliki secara mudah dengan mengunduh langsung dari situsnya di www.blender.org. Aplikasi ini juga bersifat open-source sehingga dapat dikembangkan oleh siapa saja tanpa perlu dengan ijin atau sejenisnya. Blender telah dirilis hingga beberapa seri. Peneliti menggunakan aplikasi Blender 2.49b. Blender dapat digunakan untuk membuat model 3D, animasi 3D, sampai game 3D. Blender mampu digunakan untuk
membuat permainan atau game, maka peneliti menggunakannya untuk membuat aplikasi yang interaktif Pertama kali program dibuka, secara default tampilannya adalah seperti gambar 2.1, dengan obyek cube (kotak), lamp (lampu), camera (kamera) yang dilihat dengan top view (pandangan dari atas) secara orthograpik. g. Candi Borobudur Borobudur adalah nama sebuah candi Buddha yang terletak di Borobudur, Magelang, Jawa Tengah, Indonesia. Lokasi candi adalah kurang lebih 100 km di sebelah barat daya Semarang, 86 km di sebelah barat Surakarta, dan 40 km di sebelah barat laut Yogyakarta. Candi berbentuk stupa ini didirikan oleh para penganut agama Buddha Mahayana sekitar tahun 800-an Masehi pada masa pemerintahan Wangsa Syailendra. Monumen ini terdiri atas enam teras berbentuk bujur sangkar yang di atasnya terdapat tiga pelataran melingkar, pada dindingnya dihiasi dengan 2.672 panel relief dan aslinya terdapat 504 arca Buddha. Stupa utama terbesar teletak di tengah sekaligus memahkotai bangunan ini, dikelilingi oleh tiga barisan melingkar 72 stupa berlubang yang di dalamnya terdapat arca Buddha tengah duduk bersila dalam posisi teratai sempurna dengan mudra (sikap tangan) Dharmachakra mudra (memutar roda dharma). Monumen ini merupakan model alam semesta dan dibangun sebagai tempat suci untuk memuliakan Buddha sekaligus berfungsi sebagai tempat ziarah untuk menuntun umat manusia beralih dari alam nafsu duniawi menuju pencerahan dan kebijaksanaan sesuai ajaran Buddha. Para peziarah masuk melalui sisi timur memulai ritual di dasar candi dengan berjalan melingkari bangunan suci ini searah jarum jam, sambil terus naik ke undakan berikutnya melalui tiga tingkatan ranah dalam kosmologi Buddha. Ketiga tingkatan itu adalah Kāmadhātu (ranah hawa nafsu), Rupadhatu (ranah berwujud), dan Arupadhatu (ranah tak berwujud). Dalam perjalanannya ini peziarah berjalan melalui serangkaian lorong dan tangga dengan menyaksikan tak kurang dari 1.460 panel relief indah yang terukir pada dinding dan pagar langkan. 2. METODE PENELITIAN Suatu prosedur penelitian dibutuhkan agar pekerjaan dapat dilaksanakan secara berurutan dan berkelanjutan tanpa harus mengganggu jenis pekerjaan lainnya. Persiapan meliputi segala sesuatu yang berhubungan dengan proses perancangan, yakni: mempelajari dan memahami cara AR bekerja, perancangan untuk aplikasi dan flowchart, pembuatan sistem, kemudian menganalisis sistem. a. Persiapan yang dilakukan Persiapan yang dilakukan dengan mengumpulkan beberapa sumber data dan mempersiapkan beberapa alat dan bahan diantaranya: 1. PC/Laptop dengan processor min. 2.0 Ghz (Intel Pentium ataupun AMD) 2. Minimal Ram 512 Mb 3. Minimal VGA 128 Mb 4. Web Cam 5. Kamera Digital 6. Printer Serta beberapa kebutuhan perangkat lunak dalam proses pembuatan aplikasi diantaranya: 1. Microsoft Windows XP/Vista/Seven/Linux 2. ARToolkit 3. 3D Max/Blender 4. Adobe Photoshop/Gimp Bahan yang dibutuhkan dalam pembuatan aplikasi ini diantaranya adalah: 1. Kertas sebagai penampil marker AR. 2. File gambar hasil dari foto media candi Borobudur sebagai textur model 3D.
Gambar 6. Alur penelitian
Gambar 7. Diagram pembuatan program
3. HASIL DAN PEMBAHASAN PENELITIAN a. Hasil dan Pembahasan Sistem Gambar 8. Sistem AR Gambar 8 adalah gambaran pada scene arca singa yang telah dirender dalam bentuk AR menggunakan marker berbentuk huruf A. b. Hasil dan Pembahasan Pengujian Sistem Pengujian dilakukan dengan notebook yang memiliki webcam dengan resolusi 1.3 MP, dilakukan di ruangan dengan bersumberkan cahaya matahari yang masuk. Ada beberapa macam pengujian yang dilakukan: berdasarkan pencahayaan, jarak, kemiringan, marker terhalang objek lain, dan beberapa marker yang berbeda. Dari beberapa pengujian itu, didapat hasil pengujian sebagai berikut: 1. Pengujian berdasarkan Pencahayaan Sistem tidak mampu mendeteksi adanya marker. Hal ini karena intensitas cahaya terlalu gelap dan terlalu terang. Batasan terlalu gelap dan terang dapat diketahui dengan bantuan histogram, kurang lebih 50 nilai mean untuk maksimal gelap, dan kurang lebih 200 nilai mean untuk maksimal terang. Selain itu, pencahayaan juga kurang merata ke bagian marker, sehingga marker tidak dapat dibaca oleh sistem.. kamera. Jarak tersebut adalah jarak maksimal terjauh dan maksimal terdekat yang dapat dideteksi dengan marker dengan ukuran 4x4 cm. 3. Pengujian berdasarkan kemiringan AR mampu mendeteksi marker dalam posisi miring (non-frontal) dan marker tidak menampilkan objek secara stabil. berdasarkan sumbu x dan y terhadap kamera dan dalam keadaan frontal dengan akurasi 100% dan waktu deteksi kurang dari 0.5 detik. 4. Pengujian berdasarkan marker terhalang objek lain AR tidak mampu menampilkan objek karena tidak terhalang objek lain. 4. KESIMPULAN Berdasarkan perancangan dan penguji sistem maka peneliti dapat mengambil kesimpulan: a. Blender 2. 49b dapat digunakan untuk membuat obyek candi Borobudur dalam bentuk 3D dan dapat digabungkan dengan dunia nyata dalam bentuk aplikasi AR. b. Sistem dapat mendeteksi marker dengan batasan jarak antara kurang lebih 6 dan kurang lebih 24 cm dari kamera, serta batasan kecerahan antara kurang lebih 50 nilai mean untuk maksimal gelap dan kurang lebih 200 nilai mean untuk maksimal terang. c. Sistem dapat mendeteksi marker dalam keadaan frontal dengan akurasi 100% dan waktu deteksi kurang dari 0.5 detik. d. Sistem menampilkan objek ketika marker terlihat oleh kamera dan ada beberapa kemiringan yang dapat dikenali dan tidak dikenali oleh sistem. e. Sistem tidak dapat menampilkan objek ketika marker terhalang oleh objek lain. 2. Pengujian berdasarkan berdasarkan jarak Sistem dapat mendeteksi marker secara stabil dengan jarak 6-24 cm dari
5. DAFTAR PUSTAKA Andriyadi, Anggi. 2011. Augmented Reality With ARToolkit Reality Leaves a Lot Imagine. Bandar Lampung: ART Augmented Reality Team. Lamb, Philip. 2010. ARToolKit. http://www.hitl.washington.edu/ar toolkit/. Diakses 13 Maret 2012. 8.13 WIB. Milgram & Kishino. 1994. Virtuality Continuum. http://id.wikipedia.org/wiki/realit as_tertambah. Diakses 13 Maret 2012. 8.13 WIB. Prasetya, Dediary. 2011. Desain Model 3d Dan Aplikasi Jelajah Candi Borobudur. Makalah Rapi. Sadiman, Arif S dkk. 1984. Media Pendidikan. Jakarta: Pustekkom Dikbud Soekmono. 1978. Candi Borobudur- Pusaka Budaya Umat Manusia. Jakarta: Pustaka Jaya. Thesaurir, Nova Medyanthi. 2008. Pembuatan Augmented Reality Kampus H Universitas Gunadarma Menggunakan Dengan ARToolkit. Fakultas Teknologi Industri - Jurusan Teknik Informatika Universitas Gunadarma Wibisono, Endarmadi Kunto. 2011. Implementasi Aplikasi Augmented Reality Sebagai Alat Peraga Dalam Pelajaran Fisika Materi Tata Surya. Universitas Muhammadiyah Surakarta.