PRO S ID IN G 20 1 2 HASIL PENELITIAN FAKULTAS TEKNIK PENGONTROLAN WEBCAM UNTUK APLIKASI SISTEM MONITORING RUANGAN A. Ejah Umraeni Salam 1), Rhiza S. Sadjad 2), Muh. Tajrian Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Jl. Perintis Kemerdekaan Km. 10 Tamalanrea - Makassar, 90245 Telp./Fax: (0411) 588111 Hp. 081342117772/(0411) 491085 1) e-mail: ejah.umraeni@yahoo.com 1), rhiza@unhas.ac.id 2) Abstrak Penelitian ini berupa sistem monitoring ruangan menggunakan webcam yang dilengkapi rangkaian aktuator dari dua motor stepper untuk menggerakkan webcam. Sistem pengontrolan menggunakan joystick sebagai pengendali dengan basis bahasa pemrograman Borland Delphi 7. Program dijalankan pada main komputer (komputer utama) yang telah terhubung dengan joystick, webcam serta rangkaian penggeraknya. Program yang dibuat dapat melakukan capture gambar dan video yang disimpan dalam suatu database serta dapat memutar kembali (playback) file yang tersimpan dalam database tersebut. Tampilan real-time monitoring pada komputer utama dapat dilihat (di-stream) oleh komputer yang terhubung dalam satu jaringan LAN dengan komputer utama. Sistem dapat melakukan pengawasan berupa motion detection (deteksi gerakan) yang akan merekam video dan membunyikan alarm sound saat ada gerakan pada area deteksi yang ditentukan. Kata Kunci: monitoring ruangan, webcam, joystick, motion detection PENDAHULUAN Banyak gedung publik saat ini yang dilengkapi dengan sistem monitoring ruangan dengan menggunakan kamera CCTV (Closed Circuit Television). Diantara kamera-kamera CCTV yang beredar dipasaran, masih banyak menggunakan teknologi analog dan konvensional, yaitu menggunakan kabel coaxial. Konsekuensinya, dibutuhkan juga biaya khusus untuk instalasi pengkabelan sistem CCTV. Selain itu, hanya sedikit teknologi CCTV yang dilengkapi dengan motor penggerak kamera. Selain berharga mahal, instalasinya membutuhkan penanganan lebih karena kabel data gambar dan kabel sinyal kendali tidak mungkin dijadikan satu. Melihat hal itu, penulis berinisiatif membuat suatu proyek awal sistem monitoring menggunakan webcam dengan pergerakan terkontrol melalui joystick. Penggunaan webcam disini dapat menjadi alternatif dari sistem CCTV yang ada saat ini. Penelitian ini merupakan prototype aplikasi sistem monitoring yang akan digunakan untuk pengawasan didalam ruangan. Secara garis besar sistem ini menggunakan komputer yang dihubungkan dengan joystick, webcam beserta rangkaian penggeraknya. Rangkaian penggerak webcam berupa 2 buah motor stepper, dimana arah pergerakan webcam dikendalikan oleh joystick. Aplikasi pengawasan yang dibuat dapat melakukan pendeteksian gerakan (motion detection) didalam suatu ruangan. Aplikasi ini juga dimanfaatkan untuk memperoleh database gambar dan video sebagai hasil dari monitoring. PERANCANGAN SISTEM Perancangan sistem dan implementasi dari keseluruhan sistem monitoring dengan pengontrolan pergerakan webcam menggunakan joystick. Perancangan sistem ini dibagi menjadi dua bagian yaitu : 1. Perancangan Perangkat Keras (Hardware) 2. Perancangan Perangkat Lunak (Software) Diagram blok dari sistem ini ditunjukkan pada gambar 1. Prinsip kerja secara umum adalah sebagai berikut : Sistem monitoring dirancang dengan menggunakan webcam yang dilengkapi dengan actuator berupa dua motor stepper sebagai mekanisme penggerak. Sistem pengontrolannya menggunakan joystick sebagai pengendali, Volume 6 : Desember 2012 Group Teknik Elektro ISBN : 978-979-127255-0-6 TE1-1
Pengontrolan Webcam untuk Aplikasi... A. Ejah Umraeni Salam, Rhiza S. Sadjad & Muh. Tajrian berbasis bahasa pemograman Delphi 7. Program dijalankan pada PC utama yang telah terhubung dengan joystick, webcam, dan rangkaian penggerak. Untuk menggerakkan motor stepper dibutuhkan actuator berupa sebuah driver. Rangkaian driver berfungsi menangani kebutuhan arus dan tegangan. Sinyal kontrolnya berasal dari PC utama. Program yang dibuat dapat melakukan capture gambar dan video yang disimpan dalam suatu database serta dapat memutar kembali (playback) file yang tersimpan dalam data base tersebut. Tampilan real-time monitoring pada komputer utama dapat dilihat (di-stream) oleh komputer yang terhubung dalam satu jaringan LAN dengan komputer utama. Sistem monitoring ini juga dapat melakukan pengawasan berupa motion detection (deteksi gerakan) yang akan merekam video dan membunyikan alarm sound saat ada gerakan pada area deteksi yang ditentukan. Gambar 1. Rangkaian Sistem Perancangan Hardware Perancangan Rangkaian Aktuator (penggerak webcam) Mekanisme penggerak webcam menggunakan dua motor stepper yang didesain untuk mendukung pergerakan dua dimensi, dalam hal ini gerakan yaw dan gerakan roll. Dalam perancangan ini kedua motor stepper, motor stepper 1 dan motor stepper 2 dihubungkan dengan membuat sebuah dudukan motor pada motor stepper 2 sehingga, motor stepper 2 menjadi tumpuan motor stepper 1 dan untuk menghubungkan motor stepper 1 dengan webcam, dibuatkan pula dudukan untuk webcam. Seperti yang diperlihatkan pada gambar 2 dibawah ini : Gambar 2. Mekanisme Penggerak Web Pada perancangan mekanisme penggerak ini terdapat 2 mekanisme, yakni mekanisme atas dan mekanisme bawah. Pertama, mekanisme penggerak atas dalam mekanisme ini motor stepper 1 terhubung dengan webcam yang telah dibuatkan sebuah dudukan sehingga dapat bergerak untuk gerakan roll sebesar 270 0 sedangkan pada mekanisme bawah di motor stepper 2 yang merupakan mekanisme tumpuan pada mekanisme atas. Pada mekanisme ini motor stepper didesain melakukan gerakan yaw sebesar 360. Perancangan Rangkaian Elektronika (Driver Motor stepper) Dalam pembuatan driver motor stepper ini digunakan transistor yang berfungsi sebagai saklar elektronik. Komponen ini memiliki impedansi rendah bila bersifat saklar tertutup (dalam keadaan menghantar). Transistor ISBN : 978-979-127255-0-6 Group Teknik Elektro Volume 6 : Desember 2012 TE1-2
PRO S ID IN G 20 1 2 HASIL PENELITIAN FAKULTAS TEKNIK bekerja pada daerah jenuh (saturasi) sebagai saklar tertutup (on) dan daerah mati (cut off) sebagai saklar terbuka (off). Adapun rangkaian driver motor stepper ditunjukkan pada Gambar 3 berikut. Gambar 3. Rangkaian Driver Motor Stepper Perancangan Perangkat Lunak (Software) Software dibuat menggunakan bahasa pemrograman Borland Delphi 7.0 dengan komponen tambahan DSPack 2.3.4 dan AVIWriter 2.1. Gambar 4. Flowchart Rancangan Program Volume 6 : Desember 2012 Group Teknik Elektro ISBN : 978-979-127255-0-6 TE1-3
Pengontrolan Webcam untuk Aplikasi... A. Ejah Umraeni Salam, Rhiza S. Sadjad & Muh. Tajrian Dari gambar flowchart diatas, rancangan program terdiri atas 2 menu utama. Pada menu 1, dirancang program untuk mengendalikan actuator, capture gambar, capture video, dan video streaming. Sedangkan pada menu 2, menampilkan gambar yang telah di-capture serta menghapus file gambar atau video. Interface Aktuator Untuk mengatur pergerakan motor stepper, maka bit data dikirim secara berurut untuk mengaktifkan port data pada port paralel yang terhubung dengan driver motor stepper. Data keluaran port data 1,2,3 dan 4 untuk mengontrol motor 1 sedangkan dari port data 5,6,7, dan 8 untuk mengendalikan motor 2. Setiap kali bit data dikirim, maka motor akan melakukan gerakan satu step (0,9 o ). Step gerakan ini di-counter untuk membatasi pergerakan actuator, gerakan roll dibatasi sebanyak 300 step (270 o ) sedangkan gerakan yaw dibatasi sebanyak 400 step (360 o ). Interface Webcam Interface webcam (video dan audio device) dengan DSPack yaitu melalui Sistem Device Enumerator (TSysDevEnum) yang terdapat pada unit DSUtil, sedangkan untuk mendefiniskan kategori dari device terdapat pada unit DirectShow9. Interface Joystick Interface joystick pada delphi terdapat pada unit MMSistem. Jika joystick dapat terbaca dengan baik maka akan menampilkan pesan Joystick Operable, jika tidak maka akan menampilkan pesan kesalahan/error sesuai dengan jenis kesalahannya. Capture Untuk capture gambar, data disimpan ke hardisk dalam format jpeg pada folder Pictures yang dibuat pada file path tempat program (*.exe) diletakkan. Sedangkan untuk capture video, menggunakan dua macam format yaitu AVI dan ASF (untuk streaming). Video disimpan ke hardisk dalam folder Videos yang dibuat pada file path tempat program (*.exe) diletakkan. Deteksi Gerakan (Motion Detection) Program deteksi gerakan (motion detection) dibuat berdasarkan perubahan gambar (picture changing) dengan membandingkan hasil capture gambar seperti pada flowchart berikut : Gambar 5. Flowchart Motion Detection Streaming Saat mode streaming diaktifkan, program secara otomatis akan mengirimkan file stream dari server ke client saat ada client yang terhubung dengan server. Server dan client dihubungkan melalui port yang sama. ISBN : 978-979-127255-0-6 Group Teknik Elektro Volume 6 : Desember 2012 TE1-4
PRO S ID IN G 20 1 2 HASIL PENELITIAN FAKULTAS TEKNIK PENGUJIAN DAN ANALISIS Pengukuran Tegangan Input dan Output pada Driver Pengukuran dilakukan dengan mengukur nilai tegangan pada input driver yakni tegangan keluaran pada port paralel. Sedangkan pengukuiran nilai tegangan pada output driver yakni tegangan keluaran pada kedua motor stepper. Hasil pengukuran dapat dilihat pada table 1 dan table 2. Tabel 1. Pengukuran Tegangan Port Paralel PC Data Keluaran Tegangan Pada Port Data (Volt) 1 2 3 4 5 6 7 8 00000000 0 0 0 0 0 0 0 0 00000001 3,1 0 0 0 0 0 0 0 00000010 0 3,1 0 0 0 0 0 0 00000100 0 0 3,1 0 0 0 0 0 00001000 0 0 0 3,1 0 0 0 0 00010000 0 0 0 0 3,1 0 0 0 00100000 0 0 0 0 0 3,1 0 0 01000000 0 0 0 0 0 0 3,1 0 10000000 0 0 0 0 0 0 0 3,1 Tabel 2. Pengukuran Tegangan Keluaran Driver Motor Stepper Data Tegangan Output ke Motor 1 (Volt) Tegangan Output ke Motor 2 (Volt) TP1 TP 4 TP 3 TP 2 & TP 3 TP 1 TP 4 TP 3 TP 6 TP 2 & TP 5 00000000 12 12 12 12 12 12 12 12 12 00000001 0,7 8 8 8 8 8 8 8 8 00000010 8 0,7 8 8 8 8 8 8 8 00000100 8 8 0,7 8 8 8 8 8 8 00001000 8 8 8 0,7 8 8 8 8 8 00010000 8 8 8 8 0,7 8 8 8 8 00100000 8 8 8 8 8 0,7 8 8 8 01000000 8 8 8 8 8 8 0,7 8 8 10000000 8 8 8 8 8 8 8 0,7 8 Kondisi data (00000000) merupakan kondisi standby dan kondisi data (00000001 s/d 10000000) merupakan kondisi motor bergerak. Pengujian Mekanisme Penggerak Webcam Pergerakan pada aktuator ada dua macam, yaitu yaw dan roll. Untuk gerakan yaw, aktuator dapat berputar 360 o. Sedangkan untuk gerakan roll, aktuator hanya berputar sebesar 270 o. Untuk menguji keandalan mekanisme penggerak webcam dalam hal ini menguji gerakan motor stepper dan menguji sinkronisasi antara arah pergerakan motor stepper dengan pengontrolan menggunakan joystick. Tabel 3. Pengujian Akurasi Gerakan Roll Berdasarkan Bit Data yang Dikirim Bit Teori ( o ) Praktek ( o ) 00000001 0,9 0,9 00000010 1,8 1,8 00000100 2,7 2,7 00001000 3,6 3,6 Volume 6 : Desember 2012 Group Teknik Elektro ISBN : 978-979-127255-0-6 TE1-5
Pengontrolan Webcam untuk Aplikasi... A. Ejah Umraeni Salam, Rhiza S. Sadjad & Muh. Tajrian Tabel 4. Pengujian Akurasi Gerakan Yaw Berdasarkan Bit Data yang Dikirim Bit Teori ( o ) Praktek ( o ) 00000001 0,9 0,9 00000010 1,8 1,8 00000100 2,7 2,7 00001000 3,6 3,6 Tabel 5. Pengujian Akurasi Gerakan Roll Berdasarkan Jumlah Step Step Teori ( o ) Praktek ( o ) 1 0,9 0,9 10 9 9 50 45 45 100 90 90 150 135 135 200 180 180 250 225 225 300 270 270 400 360 360 Tabel 6. Pengujian Akurasi Gerakan Yaw Berdasarkan Jumlah Step Step Teori ( o ) Praktek ( o ) 1 0,9 0,9 10 9 9 50 45 45 100 90 90 150 135 135 200 180 180 250 225 225 300 270 270 400 360 360 Tabel 7. Pengujian Arah Gerakan Yaw dan Roll Berdasarkan Pergerakan Joystick Arah Pergerakan Joystick Keterangan: X : Nilai digital untuk putaran potensio pada X Axis Y : Nilai digital untuk putaran potensio pada Y Axis Berdasarkan gambar dan tabel diatas terlihat bahwa mekanisme penggerak webcam secara keseluruhan telah bekerja optimal dan sesuai dengan perancangan. Pengujian Capture Nilai Posisi Pergerakan Joystick Yaw Roll CW CCW CW CCW Kiri X < 18000 - Ѵ - - Kanan X < 49000 Ѵ - - - Depan Y < 18000 - - - Ѵ Belakang Y < 49000 - - Ѵ - Disini akan membandingkan ukuran file hasil capture gambar dengan format ukuran piksel yang tersedia pada webcam ISBN : 978-979-127255-0-6 Group Teknik Elektro Volume 6 : Desember 2012 TE1-6
PRO S ID IN G 20 1 2 HASIL PENELITIAN FAKULTAS TEKNIK Tabel 8. Perbandingan Ukuran File Hasil Capture Gambar Pixel Width x Pixel Height Gambar Jpeg 160 x 120 6 KB 176 x 144 7 KB 320 x 240 19 KB 352 x 288 21 KB 640 x 480 56 KB 800 x 600 93 KB 1024 x 768 145 KB 1280 x 800 187 KB 1280 x 960 214 KB 1280 x 1024 228 KB Tabel 9. Perbandingan Ukuran File Hasil Capture Video dalam Format AVI Selama 1 Menit Pixel Width x Pixel Height Gambar Jpeg 160 x 120 39,245 KB 176 x 144 48,281 KB 320 x 240 123,807 KB 352 x 288 159,903 KB 640 x 480 462,207 KB 800 x 600 583,723 KB 1024 x 768 904,826 KB 1280 x 800 949,407 KB 1280 x 960 1.083.627 KB 1280 x 1024 1.156,146 KB Berdasarkan tabel pengujian capture diatas, terlihat bahwa semakin besar ukuran pixel yang digunakan maka semakin besar pula file yang diperoleh dari hasil capture gambar dan video. Pengujian Deteksi Gerakan (Motion Detection) Pengujian ini dilakukan dengan dua tahap, tahap 1 (motion 1) dimana area deteksi pada seluruh tampilan gambar dari webcam dan tahap 2 (motion 2) dengan area deteksi lebih difokuskan pada suatu objek. Jika terdeteksi adanya gerakan dalam area deteksi, maka indikator motion detection akan berwarna biru dan alarm berbunyi. Gambar 6. Motion 1 Volume 6 : Desember 2012 Group Teknik Elektro ISBN : 978-979-127255-0-6 TE1-7
Pengontrolan Webcam untuk Aplikasi... A. Ejah Umraeni Salam, Rhiza S. Sadjad & Muh. Tajrian Gambar 7. Motion 2 Dari gambar diatas terlihat bahwa motion detection sudah bekerja dengan baik, dimana saat terjadi gerakan dalam area deteksi yang sudah ditentukan, maka indikator menunjukkan warna biru. Pengujian Streaming Pengujian dilakukan dengan PC utama sebagai server yang terhubung dalam suatu jaringan LAN dengan sebuah PC lain sebagai client. Alamat ip server 10.0.1.5 dan port yang digunakan adalah port 80. Dari pengujian ini, tampilan video real time pada server (PC Utama) akan ditampilkan pada PC client setelah delay selama 20 detik. SIMPULAN 1. Dengan menggunakan bahasa pemograman Delphi 7, PC dapat berkomunikasi dengan webcam, joystick, motor stepper yang digunakan untuk membangun suatu prototype sistem monitoring ruangan 2. Rangkaian penggerak webcam yang telah dibuat dapat bekerja dengan akurasi gerakan yang cukup baik 3. Hasil capture gambar dan video dari sistem monitoring ruangan yang dibuat dapat dikumpulkan untuk membangun suatu database. 4. Video streaming yang dihasilkan tidak sepenuhnya secara real time. Hal ini diakibatkan adanya delay, baik delay proses maupun delay pada trasmisi DAFTAR PUSTAKA 1. Endang Endratman, 2008, Tips & Trick Graphic Design. 2. Julio Sanchez dan Maria P. Canton, 2003, The PC Graphics Handbook. 3. Lia Setiawan, 2010, Audio Video AVI. 4. Pesce, Mark D., 2003, Programming Microsoft DirectShow for Digital Video and Television. Microsoft Press. 5. Pupung Budi Purnama, 2004, Kiat Praktis Menjadi Desainer Web Profesional, PT. Elex Media Komputindo : Jakarta. 6. Rachmad Hakim, 2005 Teknik Merakit Komputer dan Seluk Beluknya, PT. Elex Media Komputindo: Jakarta. ISBN : 978-979-127255-0-6 Group Teknik Elektro Volume 6 : Desember 2012 TE1-8
PRO S ID IN G 20 1 2 HASIL PENELITIAN FAKULTAS TEKNIK 7. Rinaldi Munir, 2004, Pengolahan Citra Digital Dengan Pendekatan Algoritmik,, Informatika : Bandung. 8. Sigit Suyantoro, 2009, Aplikasi Cerdas Menggunakan Delphi, Wahana Komputer : Semarang. 9. Vinsensius Sitepu, 2005, Membuat Animasi D/ Corelbryce. Elex Media Komputindo. Volume 6 : Desember 2012 Group Teknik Elektro ISBN : 978-979-127255-0-6 TE1-9
Pengontrolan Webcam untuk Aplikasi... A. Ejah Umraeni Salam, Rhiza S. Sadjad & Muh. Tajrian ISBN : 978-979-127255-0-6 Group Teknik Elektro Volume 6 : Desember 2012 TE1-10