Virtual reality didefinisikan sebagai simulasi objek 3D (tiga-dimensi) dengan menggunakan komputer yang dapat dinavigasikan atau dikontrol secara interaktif oleh user (pengguna) di dalam lingkungan dunia semu. Dunia maya tiga dimensi atau virtual reality (VR) merupakan teknologi visualisasi untuk menirukan alam nyata ke dalam dunia maya (Anwar 1999a).
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Geometri merupakan salah satu materi pelajaran dalam matematika yang mempelajari bentuk bangun datar (2D) maupun bangun ruang (3D). Bagi sebagian siswa dalam membayangkan, merancang, dan menggambarkan suatu objek geometri memerlukan daya imajinasi atau abstraksi yang cukup tinggi untuk memahaminya (Nurwulan 2004). Selain itu pula adanya keterbatasan buku yang hanya bisa menampilkan benda dalam bentuk 2D, sedangkan bangun geometri seperti bangun ruang merupakan benda 3D. Keterbatasan alat peraga yang tersedia di sekolah pun menjadi kendala. Sebab biasanya alat peraga tersebut mudah rusak, hilang, dan masih bersifat statis dalam arti tidak dapat diubah ukurannya sesuai yang dikehendaki sehingga siswa tidak dapat mendapati bentuk bangun geometri dalam berbagai variasi ukuran.
Pada penelitian sebelumnya pernah dikembangkan suatu perangkat ajar berbantuan komputer untuk memberikan materi pembelajaran dimensi tiga. Namun penelitian yang dilakukan oleh Nurwulan (2004) tersebut masih menggunakan tampilan 2D sehingga terdapat kekurangan dari sisi menampilkan bentuk bangun ruang 3D.
Penelitian ini mencoba menerapkan VRML dalam dunia pendidikan yaitu dengan memodelkan berbagai objek geometri seperti bangun ruang dan bangun datar yang biasa dipelajari di sekolah. Hasilnya ditampilkan dalam bentuk visualisasi 3D sehingga guru dapat lebih mudah mengenalkan kepada siswanya berbagai bentuk bangun geometri.
Penelitian ini akan memvisualisasikan bentuk objek bangun datar dan bangun ruang dengan menggunakan bahasa pemrograman VRML. dengan merancang suatu sistem yang dapat membantu para siswa dalam mempelajari objek-objek geometri. Sistem ini akan berperan sebagai media pembelajaran atau alat peraga yang dapat digunakan siswa dalam mempelajari atau mengenal bentuk suatu objek geometri baik itu bangun datar maupun bangun ruang. Penelitian ini mencoba mengimplementasikan metode pembentukan objek ekstrusi dengan menggunakan node ekstrusi pada VRML dalam membangun berbagai model objek geometri.
Sistem ini dibuat dengan menggunakan berbagai bahasa pemrograman web antara lain
HTML (Hyper-Text Markup Language), PHP, Javascript, CSS, MathML, dan VRML. HTML, MathML, Javascript, dan CSS digunakan untuk menyediakan suatu antarmuka (interface) bagi pengguna, sedangkan PHP berfungsi membaca masukan parameter lalu membangkitkan kode VRML sehingga didapatkan visualisasi dari objek.
Tujuan
Tujuan dari penelitian ini adalah mengimplementasikan metode pembentukan objek ekstrusi dengan menggunakan bahasa VRML. Metode ini digunakan untuk memodelkan beberapa objek bangun geometri pada sebuah sistem berbasis web yang berfungsi sebagai media pembelajaran (alat peraga alternatif) bagi siswa sekolah dasar dalam mengenal dan mempelajari bentuk-bentuk bangun geometri.
Ruang Lingkup
Ruang lingkup penelitian ini adalah : 1. Membangun sistem berbasis web yang
dapat membangkitkan kode VRML untuk memodelkan bentuk dari beberapa objek geometri.
2. Menggunakan node ekstrusi pada VRML untuk memodelkan beberapa objek geometri.
3. Objek yang dimodelkan ialah bangun geometri yang umumnya dipelajari oleh siswa sekolah dasar.
Manfaat
Manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian ini adalah memberikan gambaran 3D dari pemodelan bentuk bangun geometri seperti halnya alat peraga yang dapat membantu siswa dalam mengenali dan mempelajari bentuk bangun geometri.
TINJAUAN PUSTAKA
Virtual RealityVirtual reality didefinisikan sebagai simulasi objek 3D (tiga-dimensi) dengan menggunakan komputer yang dapat dinavigasikan atau dikontrol secara interaktif oleh user (pengguna) di dalam lingkungan dunia semu. Dunia maya tiga dimensi atau virtual reality (VR) merupakan teknologi visualisasi untuk menirukan alam nyata ke dalam dunia maya (Anwar 1999a).
2 Secara sederhana, virtual reality adalah
pemunculan gambar-gambar atau model tiga dimensi yang dibangkitkan komputer, yang terlihat nyata dengan bantuan sejumlah peralatan tertentu (Paoluzzi 2003).
VRML
VRML adalah singkatan dari Virtual Reality Modeling Language yaitu suatu bahasa pemrograman dan pemodelan objek-objek 3D (Kurniadi 1999). Bahasa ini memberikan berbagai kemudahan bagi pengguna untuk melakukan visualisasi objek-objek 3D (Anwar 1999b). VRML menggambarkan objek 3D yang dapat dikendalikan secara interaktif oleh pengguna dan dapat ditampilkan pada web (Anwar 1999a). Objek-objek yang dibuat dengan VRML akan memiliki tiga buah dimensi panjang, lebar, dan kedalaman sehingga dapat dipandang dari setiap sudut (Kurniadi 1999).
VRML menetapkan satuan ukuran untuk sistem koordinat ke dalam meter. Sudut diukurkan dalam radian, bukan derajat, waktu dalam detik dan warna dalam RGB dengan rentang nilai antara 0,0 dan 1,0. Secara default, posisi pandangan berada di sumbu-z dengan memandang ke arah asal yaitu titik pusat dan arahnya berlawanan dengan sumbu-z. Arah positif dari sumbu-x akan ke kanan dan arah sumbu-y positif adalah lurus ke atas (Coltekin et al. 2003).
Struktur sintaks VRML terdiri atas header, pernyataan (dapat berupa PROTO, EXTERNPROTO, DEF, USE, ROUTE, ataupun node), field, dan komentar (Anwar 1999b). Gambar 1 merupakan salah satu contoh sederhana dari sintaks VRML. Tanda
“#” yang diiringi kata VRML V2.0 utf8 pada
awal sintaks merupakan bagian header, sedangkan tanda “#” pada baris selanjutnya merupakan penanda komentar. Lalu kata Shape, Appearance, Material, dan Box ialah node, sedangkan appearance, material, dan size ialah field.
Gambar 1 Contoh skrip VRML untuk objek primitif kotak.
Jika file VRML yang berisi sintaks pada Gambar 1 divisualisasikan pada VRML Browser maka menghasilkan tampilan seperti Gambar 2.
VRML Browser
VRML Browser membaca file yang berisi kode-kode VRML dan kemudian menerjemahkannya menjadi gambar grafis 3D (Paoluzzi 2003).
Ada dua jenis VRML browser, yaitu VRML browser versi plug-in dan stand-alone. Dinamakan VRML plug-in browser karena software ini digunakan bersama-sama dengan software lain yaitu peramban web atau HTML browser. Gambar 2 merupakan contoh tampilan VRML plug-in browser yaitu Cortona3D Viewer pada peramban web Mozilla Firefox. Tanpa HTML browser VRML plug-in ini tak dapat dipakai untuk membaca dan menampilkan isi file VRML. Sebaliknya, stand-alone VRML browser dapat digunakan tanpa ketergantungan pada software lain (Anwar 1999a).
Gambar 2 Contoh visualisasi objek primitif kubus pada browser. Pada penelitian ini VRML browser yang digunakan adalah yang berjenis plug-in yaitu Cosmo Player dan Cortona3D Viewer. VRML browser ini sangat baik dalam arti mudah digunakan, mengikuti spesifikasi VRML97 hampir sepenuhnya, stabil, dilengkapi dengan pesan error (kesalahan), dan yang lebih penting lagi yaitu software ini gratis (freeware) (Anwar 1999b). Hanya saja ketika diuji coba plug-in Cosmo Player belum kompatibel dengan browser Google Chrome, sedangkan plug-in Cortona3D Viewer belum kompatibel dengan browser Safari.
Ekstrusi
Ekstrusi ialah proses terbentuknya suatu objek 3D yang terbentuk dari pergerakan duplikasi beberapa objek 2D yang sejenis
3 mengikuti suatu lintasan (Anwar 1999b).
Contohnya tabung atau silinder terbentuk dari duplikasi lingkaran yang mengikuti suatu lintasan berupa garis lurus.
Algoritmenya merupakan proses pembentukan objek dua dimensi dalam hal ini berupa bidang penampang yang berlangsung secara berulang-ulang (iterasi) sepanjang lintasan linier (garis lurus dari suatu titik ke titik lain) dalam suatu ruang 3D hingga pada akhirnya membentuk objek 3D (Anwar 1999b).
Pada bahasa VRML, metode ekstrusi diimplementasikan dengan menggunakan extrusion node (node ekstrusi) dengan crossSection sebagai bidang penampang 2D dan spine sebagai lintasannya dalam ruang 3D (Coltekin et al. 2003).
Dasar dari sebuah objek ekstrusi adalah penampang 2D. Sebagai contoh perhatikan sebuah kubus. Penampang dari kubus adalah sebuah persegi. Penampang (crossSection) pada VRML dipetakan pada bidang-xz (Fernandes 2006). Contoh dari penampang lintang atau crossSection dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3 Contoh penampang lintang (crossSection) berbentuk persegi (Fernandes 2006).
Arah sumbu-z pada Gambar 3 positif ke bawah bukan ke atas. Pada ruang 3D dengan menggunakan sudut pandang yang standar, ini berarti bahwa titik dekat dengan posisi pandangan memiliki nilai z lebih tinggi dari titik yang lebih jauh (Fernandes 2006).
Konsep lain yang diperlukan dalam suatu ekstrusi adalah spine. Spine mendefinisikan jalur yang akan dilalui penampang dalam melakukan perjalanan untuk menciptakan suatu bentuk (Coltekin et al. 2003). Gambar 4 menunjukkan contoh garis spine. Lalu garis spine pada Gambar 4 coba diterapkan pada
Gambar 5 dengan membangun kubus yang dimulai dengan meletakkan penampang (crossSection) di titik (0,-1,0) lalu memindahkannya sepanjang garis spine hingga ke atas sampai titik (0,1,0) (Fernandes 2006).
Gambar 4 Contoh garis lintasan spine yang berimpit dengan sumbu-y (Fernandes 2006).
Pada Gambar 4, spine didefinisikan oleh dua titik yaitu (0,-1,0) dan (0,1,0). Menurut Fernandes (2006) berikut adalah langkah-langkah yang dilakukan VRML browser untuk menggambar bentuk ekstrusi dengan dua titik spine:
1. Menerjemahkan atau meletakkan penampang (crossSection) di titik spine yang pertama (awal).
2. Mengarahkan penampang (crossSection), didefinisikan dalam bidang-xz sehingga sumbu-y bertepatan dengan arah yang diperoleh dengan dua titik spine dengan kata lain antara penampang dengan garis spine saling tegak lurus.
3. Memindahkan penampang (crossSection) ke titik spine yang terakhir seperti yang terlihat pada Gambar 5.
Gambar 5 Pergerakan crossSection persegi sepanjang lintasan spine (Fernandes 2006).
4 Ketika menjalankan langkah terakhir
VRML browser akan membuat dinding atau sisi samping dari kubus (Fernandes 2006). Hasil akhirnya seperti disajikan pada Gambar 6, sedangkan untuk struktur dan sintaks VRML-nya dapat dilihat pada Gambar 7 dan Gambar 8.
Gambar 6 Visualisasi sebuah kubus yang dihasilkan dengan menggunakan metode ekstrusi (Fernandes 2006).
Gambar 7 Struktur VRML untuk kubus dengan menggunakan metode ekstrusi.
Gambar 8 Sintaks VRML untuk kubus dengan menggunakan metode ekstrusi (Fernandes 2006).
Geometri
Menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia (KBBI), geometri adalah cabang matematika yang menerangkan sifat-sifat garis, sudut, bidang, dan ruang. Geometri juga merupakan ilmu ukur.
Geometri merupakan suatu ilmu matematika yang sangat terkait dengan bentuk, ukuran, dan penentuan posisi (koordinat). Sebagai salah satu ilmu matematika, geometri tentunya memiliki aturan-aturan yang membatasi bentuk yang dimilikinya (Wiratama 2007).
Ada dua macam bangun geometri yaitu bangun datar dan bangun ruang. Bangun datar adalah bentuk geometris yang hanya terdiri atas dua dimensi (panjang dan lebar) atau hanya memiliki luas tetapi tidak memiliki volum (P4TKM 2009). Bangun datar yang dibahas di SD antara lain:
1. Persegi 2. Persegi panjang 3. Segitiga 4. Jajaran genjang 5. Layang-layang 6. Belah ketupat 7. Trapesium 8. Lingkaran
Bangun ruang adalah bentuk geometris yang terdiri atas tiga dimensi (panjang, lebar, dan tinggi) atau yang memiliki volum (P4TKM 2009). Bangun ruang yang dibahas di SD antara lain: 1. Kubus 2. Balok 3. Prisma 4. Limas 5. Tabung 6. Kerucut 7. Bola
5
METODE PENELITIAN
Penelitian ini dikerjakan dalam beberapa tahap. Tahapan yang dilakukan disesuaikan dengan metode penelitian yang diadaptasi dari model waterfall. Metode penelitian dapat dilihat pada Gambar 9.
Gambar 9 Metodologi penelitian.
Analisis Kebutuhan
Pada tahap analisis ini informasi atau literatur yang terkait dengan penelitian dikumpulkan. Informasi tersebut bisa diperoleh dari jurnal, buku, dan internet. Dilakukan pula wawancara terhadap guru sekolah dasar disertai mengisi kuesioner untuk memperoleh landasan kebutuhan fungsional sistem.
Data yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah berbagai bentuk objek geometri baik itu bangun datar (2D) maupun bangun ruang (3D). Data ini nanti akan dibuatkan kode-kode VRML-nya dengan menggunakan metode pembentukan objek ekstrusi.
Selanjutnya dilakukan analisis kebutuhan sistem. Proses analisis dilakukan untuk merumuskan kebutuhan perangkat lunak yang digunakan, karakteristik pengguna, batasan sistem, dan kebutuhan fungsional sistem.
Desain Sistem
Tahap ini ditentukan desain sistem dan antarmuka disesuaikan dengan karakteristik pengguna. Pengguna yang dituju khususnya ialah guru dan siswa sekolah dasar.
Implementasi Sistem
Setelah proses analisis kebutuhan dan penentuan desain sistem terpenuhi, selanjutnya proses implementasi dengan membangun sistem. Implementasi sistem dikerjakan dengan menggunakan bahasa
pemrograman PHP. Program PHP ini diharapkan dapat membangkitkan kode-kode VRML. Proses ini juga digunakan algoritme pembentukan objek ekstrusi untuk memodelkan beberapa bangun geometri. Selanjutnya sistem akan menghasilkan suatu file yang dapat dijalankan atau divisualisasikan pada VRML Browser. Hasil terakhirnya adalah model bangun geometri yang sesuai dengan input yang dimasukkan pengguna.
Pengujian dan Evaluasi
Pengujian dilakukan setelah sistem selesai dibangun. Sistem diuji dengan menggunakan VRML Browser untuk mengetahui keadaan sistem apakah berjalan dengan baik atau tidak dan mencari kesalahan sistem untuk nantinya dievaluasi dan diperbaiki sampai sistem berjalan dengan baik.