IMPLEMENTASI AUGMENTED REALITY UNTUK PEMODELAN 3D SERANGAN PENYAKIT ASMA PADA PARU-PARU SKRIPSI MELISSA TRIXIE HUTAPEA

(1)

IMPLEMENTASI AUGMENTED REALITY UNTUK PEMODELAN 3D SERANGAN PENYAKIT ASMA PADA PARU-PARU

SKRIPSI

MELISSA TRIXIE HUTAPEA 151402130

PROGRAM STUDI S1 TEKNOLOGI INFORMASI

FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2021

(2)

IMPLEMENTASI AUGMENTED REALITY UNTUK PEMODELAN 3D SERANGAN PENYAKIT ASMA PADA PARU-PARU

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh ijazah Sarjana Teknologi Informasi

MELISSA TRIXIE HUTAPEA 151402130

PROGRAM STUDI S1 TEKNOLOGI INFORMASI

FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2021

(3)

(4)

PERNYATAAN

IMPLEMENTASI AUGMENTED REALITY UNTUK PEMODELAN 3D SERANGAN PENYAKIT ASMA PADA PARU-PARU

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing telah disebutkan sumbernya.

Medan, Juni 2021

MELISSA TRIXIE HUTAPEA 151402130

(5)

UCAPAN TERIMA KASIH

Puji dan syukur kepada Tuhan Yesus Kristus, karena atas berkat dan kasih-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini sebagai syarat kelulusan dan memperoleh gelar Sarjana dari Program Studi Teknologi Informasi Universitas Sumatera Utara. Banyak rasa terima kasih yang ingin penulis ucapkan kepada seluruh pihak yang turut serta terlibat dalam masa perkuliahan dan masa pengerjaan skripsi ini hingga selesai. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada:

1. Kedua orang tua penulis, dr.Tunggul Hutapea, Sp.P, FISR dan Corry Simatupang, AMK yang selalu memberikan doa, kasih sayang, dukungan serta materi kepada penulis mulai dari mengikuti pendidikan hingga selesainya tugas akhir ini.

2. Saudara penulis, Marshal Hutapea, S.Kom, dr.Monica Hutapea, dr.Michael Hutapea dan Kak Tina serta seluruh keluarga penulis yang memberikan dukungan kepada penulis.

3. Ibu Sarah Purnamawati, S.T., M.Sc selaku dosen pembimbing pertama dan Bapak Dedy Arisandi, S.T., M.Kom. selaku dosen pembimbing kedua yang telah memberikan bimbingan, dukungan dan saran yang membangun dan bermanfaat dalam proses pengerjaan skripsi ini.

4. Ibu Ade Sarah Huzaifah, S.Kom., M.Kom. selaku dosen penguji pertama dan Ibu Fanindia Purnamasari, S.TI., M.IT. selaku dosen penguji kedua yang telah memberikan saran dan kritik yang membangun dan bermanfaat dalam penyelesaian skripsi ini.

5. Segenap dosen, seluruh staff akademik, staff keamanan dan staff kebersihan Teknologi Informasi USU yang selalu membantu memberikan ilmu pengetahuan dan/atau fasilitas yang menunjang proses perkuliahan dan penyelesaian skripsi penulis.

(6)

6. Sahabat penulis, Noudika Aura, S.Kom., Annadya Rifani, S.Kom., Yesi Angrainy, S.Kom., Silvia Mawarni., S.Kom., Shifani Adriani, S.Kom., Putri Adina dan Ayu Zahara yang senantiasa menemani penulis semasa perkuliahan dan dalam menyelesaikan skripsi.

7. Sepupu dan sahabat penulis, Putri Anneke, S.Ked. yang senantiasa memberi dukungan dan menjadi teman seperjuangan dalam menyelesaikan studi.

8. Sahabat penulis, Dinah Myron, S.Ds. dan Deyana Mariska, S.K.M. yang selalu memberikan semangat dan menemani penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.

9. Sahabat online penulis semasa pandemi, Epaw dan Rai yang selalu memberikan dukungan dan hiburan bagi penulis.

10. Sahabat penulis, Pomp. Op. Sei Tuan (Karina, Grace, Mega, Yesi, Nesa, Sahat, Aldo, Gebi, Elwin, Kornel, Sutan, Allen) dan Wacana (Faris, Dhany, Faris Z., Ravie, Tata, Rhama, Riyandi, Hadi, Luhur dan Indirwan) yang selalu menghibur dan menemani penulis semasa perkuliahan.

11. Teman-teman Teknologi Informasi USU 2015 terkhusus KOM B.

12. Semua pihak yang terlibat secara langsung ataupun tidak langsung yang tidak dapat penulis ucapkan satu persatu yang telah membantu penyelesaian skripsi ini.

Semoga Tuhan Yesus Kristus melimpahkan berkat kepada semua pihak yang telah memberikan bantuan, perhatian, serta dukungan kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.

Medan, Juni 2021

Melissa Trixie Hutapea

(7)

ABSTRAK

Asma merupakan penyakit peradangan pada saluran pernafasan yang menyebabkan penyempitan saluran napas yang menimbulkan sesak atau sulit bernapas. Namun pengetahuan penderita tentang asma rata-rata masi rendah. Penyampaian materi yang dulunya digunakan untuk menjelaskan hanya melalui buku dan alat peraga. Untuk itu dikembangkan suatu teknologi yang dapat memodelkan kondisi organ paru-paru ke dalam objek 3D dan menampilkannya ke dalam lingkungan nyata. Tujuan penelitian ini adalah mengimplementasikan teknologi Augmented Reality dengan metode marker-less tracking agar materi dapat disajikan dalam bentuk yang lebih atraktif. Aplikasi yang dibangun berbasis mobile android. Peneliti memanfaatkan package VOID AR dalam pembangunan aplikasi ini untuk dapat menampilkan objek 3D dan menggunakan teknik SLAM (Simultaneous Localization and Mapping). SLAM merupakan metode pemetaan (mapping) pada suatu lingkungan atau ruang yang tidak dikenali sekaligus dapat mendeteksi permukaan (ground) yang menjadi tempat landasan untuk peletakan objek virtual tanpa membutuhkan penanda (marker). Proses implementasi dalam penelitian ini menggunakan game engine Unity dan menggunakan package VOID AR. User dapat memperbesar, memperkecil, memindahkan dan merotasi objek virtual yang ditambahkan di dunia nyata secara real-time. Berdasarkan hasil kuesioner oleh pakar dapat dinyatakan 80% menyetujui aplikasi ini dapat dijadikan alternatif pembelajaran serangan penyakit asma pada paru-paru dan hasil kuesioner oleh penderita penyakit asma menyatakan 90,1% menyetujui pernyataan yang disampaikan. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa aplikasi yang dibuat dapat dijadikan sebagai media pembelajaran interaktif tentang penyakit Asma.

Kata Kunci : Sistem pernapasan, paru-paru, asma, augmented reality, objek 3D, markerless, android

(8)

AUGMENTED REALITY IMPLEMENTATIONS OF 3D MODELING ASTHMA ATTACKS ON THE LUNGS

ABSTRACT

Asthma is an inflammatory disease of the airways that causes narrowing of the airways which causes shortness of breath or difficulty breathing. However, the knowledge and atitudes of sufferers about asthma on average are still low. Submission of material that was used to explain only through books and props. For this reason, a technology has been developed that can model the condition of the lungs into 3D objects and display them in real environtment. The purpose of this study is to implement Augmented Reality technology with the marker-less tracking method so that the material can be presented in a more attractive form. Application built based on android mobile.

Researcher utilizes the VOID AR package in the development of this application to be able to display 3D objects and use SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) techniques. SLAM is a method of mapping in an environment or space that is not recognized at the same time can detect the surface (ground) which is the place for the foundation for the placement of virtual objects without the need of a marker. The implementation process in this study uses the Unity game engine and uses the VOID AR package. Users can zoom in, zoom out, move and rotate virtual objects that are added in the real world in real-time. Based on the results of questionnaires by experts, it can be stated that 80% agree that this application can be used as an alternative to learning asthma attacks in the lungs and the results of questionnaires by people with asthma stated that 90,1% agreed with the statements given. Thus, it can be concluded that the application made can be used as an interactive media about asthma.

Keywords : Respiratory System, lungs, asthma, augmented reality, 3D object, markerless, android

(9)

Hal.

PERSETUJUAN i

PERNYATAAN ii

UCAPAN TERIMA KASIH iii

ABSTRAK v

ABSTRACT vi

DAFTAR ISI vii

DAFTAR TABEL x

DAFTAR GAMBAR xii

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang 1

1.2. Rumusan Masalah 3

1.3. Batasan Masalah 3

1.4. Tujuan Penelitian 4

1.5. Manfaat Penelitian 4

1.6. Metodologi Penelitian 4

1.7. Sistematika Penulisan 5

BAB 2 LANDASAN TEORI

2.1. Paru-paru 7

2.1.1. Asma 9

2.1.2. Saluran Udara (Bronkus) Normal 10

2.1.3. Saluran Udara (Bronkus) Asma 11

2.2. Model 3D 11

2.3. Augmented Reality 12

(10)

2.4.3. SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) 14

2.5. Blender 14

2.6. Unity 14

2.7. Void AR 15

2.8. Penelitian Terdahulu 15

BAB 3 ANALISIS DAN PERANCANGAN

3.1. Data yang Digunakan 20

3.2. Analisis Sistem 21

3.2.1. Arsitektur Umum 21

3.2.1. Use Case Diagram 26

3.2.1. Diagram Aktivitas 28

3.2. Perancangan Antarmuka 32

BAB 4 IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN

4.1. Implementasi Sistem 37

4.1.1. Spesifikasi Perangkat Keras yang Digunakan 37 4.1.2. Spesifikasi Perangkat Lunak yang Digunakan 38

4.2. Hasil 38

4.2.1. Model 3D Paru-paru 38

4.2.2. Model 3D Bronkus Normal 39 4.2.3. Model 3D Bronkus Asma 39

4.3. Tampilan Aplikasi 39

4.3.1. Tampilan UI Splash Screen 40

4.3.2. Tampilan UI Main Menu 40

4.3.3. Tampilan UI How To Use 40

4.3.4. Tampilan UI Credit 41 4.3.4. Tampilan UI Objek Paru-paru Augmented Reality 41 4.4. Pengujian Sistem 44 4.4.1. Pengujian SLAM 44 4.4.2. Pengujian Jarak Pendeteksian SLAM dengan Ground 45

(11)

4.4.4. Pengujian Pencahayaan dan Bayangan Objek 47

4.4.5. Pengujian Interaksi Terhadap Objek 48

4.5. Pengujian Kinerja Sistem 49

4.4.1. Pengujian Penggunaan Aplikasi Terhadap User 49

4.4.1. Pengujian Penggunaan Aplikasi Terhadap Pakar 57

4.6. Kelemahan Sistem 65

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan 66

5.2. Saran 66

DAFTAR PUSTAKA

(12)

DAFTAR TABEL

Hlm.

Tabel 2.1. Penelitian Terdahulu 16

Tabel 3.1. Label Pada Objek 25

Tabel 3.2. Defenisi User 27

Tabel 3.3. Defenisi Use Case 27

Tabel 3.4. Storyboard Perancangan Antarmuka Aplikasi 31

Tabel 4.1. Spesifikasi Perangkat Keras 37

Tabel 4.2. Spesifikasi Perangkat Lunak 38

Tabel 4.3. Pengujian Jarak Pendeteksian SLAM dengan Ground 45 Tabel 4.4. Pengujian Posisi Objek dan Pendeteksian Posisi Ground 46

Tabel 4.5. Pengujian Pencahayaan Objek 48

Tabel 4.6. Pengujian Interaksi Terhadap Objek 49

Tabel 4.7. Pernyataan Pengujian 50

Tabel 4.8. Nilai Bobot Jawaban 50

Tabel 4.9. Keterangan Rumus Skala Likert 51

Tabel 4.10. Keterangan Rumus Interval 51

Tabel 4.11. Interpretasi Skor 52

Tabel 4.12. Hasil Perhitungan Skor Jawaban 52

Tabel 4.13. Perhitungan Pernyataan 1 53

(13)

Tabel 4.20. Bobot Jawaban Kuesioner Dokter 58

Tabel 4.21. Keterangan Rumus Skala Likert 58

Tabel 4.22. Hasil Perhitungan Skor Jawaban 59

(14)

DAFTAR GAMBAR

Hlm.

Gambar 2.1. Anatomi Paru-paru 7

Gambar 2.2. Saluran Udara Dalam Kondisi Normal dan Serangan Asma 10

Gambar 3.1. Arsitektur Umum 21

Gambar 3.2. Proses 3D Modelling Pada Aplikasi Blender 22

Gambar 3.3. Output Augmented Reality 26

Gambar 3.4. Use Case Diagram 27

Gambar 3.5. Diagram Aktivitas How To Use 29

Gambar 3.6. Diagram Aktivitas Start AR 30

Gambar 3.7. Diagram Aktivitas Credits 31

Gambar 3.8. Diagram Aktivitas Exit 32

Gambar 4.1. Untextured dan Textured Paru-paru 38

Gambar 4.2. Untextured dan Textured Bronkus Normal 39 Gambar 4.3. Untextured dan Textured Bronkus Asma 39

Gambar 4.4. Tampilan UI Splash Screen 40

Gambar 4.5. Tampilan UI Main Menu 40

Gambar 4.6. Tampilan UI How To Use 41

Gambar 4.7. Tampilan UI Credits 41

Gambar 4.8. Tampilan UI Objek Paru-paru 42

Gambar 4.9. Tampilan UI Objek Paru-paru Bagian Dalam 42

Gambar 4.10. Tampilan UI Objek Bronkus Normal 43

Gambar 4.11. Tampilan UI Objek Bronkus Asma 44

Gambar 4.12. Pengujian SLAM 44

(15)

Gambar 4.13. Penggunaan Aplikasi pada Pasien Asma 49

Gambar 4.14. Penggunaan Aplikasi Terhadap Pakar 56

(16)

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Paru-paru merupakan salah satu organ penting dalam tubuh manusia yang berperan dalam proses pernapasan. Pernapasan adalah proses menghirup oksigen (O2) dari udara serta mengeluarkan karbondioksida (CO₂) dan uap air dari dalam tubuh ke lingkungan.

Seluruh sel tubuh kemudian membawa oksigen untuk proses pembakaran (oksidasi) senyawa organik (bahan makanan) untuk menghasilkan energi. Energi yang dihasilkan sangat diperlukan untuk aktivitas hidup seperti mempertahankan suhu tubuh, pergerakan, pertumbuhan, pembelahan sel-sel tubuh serta reproduksi.

Normalnya setiap orang mengkonsumsi oksigen dalam jumlah yang sama setiap hari, yaitu kurang lebih 600 liter atau 0,864 kg perhari (Muis, 2005). Dalam keadaan tubuh bekerja berat dibutuhkan oksigen (O₂) berkali-kali lipat. Kekurangan oksigen dapat menyebabkan hal yang sangat berpengaruh bagi tubuh, salah satunya adalah kematian. Keseimbangan kadar oksigen di dalam darah diatur untuk menjamin pemenuhan kebutuhan oksigen terpenuhi dengan baik. Pemenuhan kadar oksigen dalam darah ini tidak terlepas dari kondisi sistem pernapasan secara fungsional. Apabila terdapat gangguan pada salah satu organ sistem respirasi, maka kebutuhan oksigen akan mengalami gangguan. Salah satu gangguan atau kelainan dalam organ sistem respirasi yang kita kenal adalah penyakit asma.

Asma adalah gangguan inflamasi kronik saluran napas yang melibatkan banyak sel dan elemennya. Inflamasi kronik dapat menyebabkan peningkatan hiperesponsif pada saluran napas yang menimbulkan gejala berulang yaitu seperti sesak napas, mengi, dada terasa berat dan batuk-batuk terutama malam dan atau dini hari (PDPI, 2004).

Faktor pencetus penyakit asma terdiri dari faktor pencetus alergenik dan non-alergenik.

(17)

Faktor pencetus alergenik yaitu berupa tungau debu rumah dan makanan tertentu, umumnya lebih banyak terdapat pada pasien anak. Faktor pencetus non-alergenik antara lain polusi udara (asap rokok), perubahan cuaca, latihan fisik (exercise), emosional, biasanya lebih banyak terdapat pada pasien dewasa. Penyakit ini dapat bersifat ringan dan tidak mengganggu aktivitas, namun juga dapat bersifat menetap dan mengganggu aktivitas sehari-hari. Penyakit ini mampu mengakibatkan penurunan produktivitas serta menurukankan kualitas hidup. Diperlukan kontrol yang baik oleh penderita untuk terbebas dari gejala serangan asma dan dapat menjalani aktivitas hidup sehari-hari.

Untuk mengontrol gejala asma dengan baik, penderita harus mampu merawat penyakitnya, salah satunya dengan cara mengenali lebih jauh tentang penyakit tersebut (Sundaru, 2008)

Pada penelitian sebelumnya oleh (Fairawan, 2008) dengan tujuan untuk mengetahui hubungan antara pengetahuan dan tentang penyakit asma dengan sikap penderita dalam perawatan asma pada pasien rawat jalan di Balai Besar Kesehatan Paru Masyarakat (BBKPM) dengan melakukan wawancara pada penderita penyakit asma dan keterangan yang didapatkan dari petugas kesehatan di Balai Besar Kesehatan Paru Masyarakat (BBKPM), didapatkan gambaran umum mengenai pengetahuan dan sikap penderita. Menurut penelitian tersebut, pengetahuan dan sikap penderita tentang perawatan asma rata-rata masih rendah. Hal ini ditandai dengan: penderita yang masih kurang memahami informasi tentang penyakit asma, faktor yang mempengaruhi timbulnya asma, dan hal-hal yang harus dilakukan untuk perawatan penyakit asma.

Masalah yang juga kerap terjadi adalah kesulitan bagi pasien untuk memahami pendidikan kesehatan dari tenaga medis mengenai penyakit yang diderita mereka.

Mengacu pada permasalahan di atas, peneliti tertarik untuk memanfaatkan teknologi dalam media pembelajaran tentang serangan penyakit asma untuk meningkatkan pengetahuan penderita. Media yang dulunya digunakan untuk menjelaskan hanya melalui buku dan alat peraga kini telah dikembangkan dalam bentuk digital sehingga materi dapat disajikan dalam bentuk yang lebih atraktif. Penampilan model 3D secara virtual dianggap lebih menarik karena dapat digabungkan dengan aplikasi multimedia interaktif sebagai alat bantu untuk memperjelas bahan ajar yang disajikan. Adanya perkembangan teknologi memunginkan pembuatan model 3D

(18)

dilakukan secara virtual. Salah satu perkembangan teknologi virtual yaitu Augmented Reality.

Augmented Reality adalah teknologi yang menggabungkan objek 2D atau 3D yang dihasilkan oleh komputer ke dalam lingkungan 3D yang nyata dan kemudian menyajikan dalam objek virtual secara real time. Penelitian ini mencoba menerapkan teknologi Augmented Reality sebagai sarana pemodelan 3D untuk dapat memvisualisasikan keadaan paru-paru manusia pada saat diserang penyakit asma.

Teknologi ini diharapkan dapat mempermudah para tenaga medis terutama dokter spesialis paru untuk memberi pendidikan kesehatan pada pasien agar dapat memahami kondisi penyakit mereka dengan cara yang lebih efisien.

Penelitian tentang Augmented Reality dalam bidang ilmu kedokteran sebagai media pembelajaran sudah pernah dilakukan oleh (Pulungan, 2018), yaitu tentang media pembelajaran anatomi sistem pernapasan. Penelitian itu menampilkan atau memvisualisasikan anatomi organ sistem pernapasan manusia beserta bagian- bagiannya. Sedangkan pada penelitian ini akan dibangun sebuah aplikasi yang menampilkan visualisasi serangan penyakit asma pada paru-paru.

Berdasarkan latar belakang tersebut, maka penulis mengajukan penelitian dengan judul ”Implementasi Augmented Reality Untuk Pemodelan 3D Serangan Penyakit Asma Pada Paru-paru”.

1.2. Rumusan Masalah

Pengetahuan pasien tentang perawatan penyakit asma rata-rata masih rendah. Pada umumnya media yang digunakan untuk memberikan pemahaman kesehatan kepada pasien mengenai penyakit asma hanya melalui buku dan alat peraga. Oleh karena itu, diperlukan sebuah media dalam bentuk digital dengan memodelkan objek 3D sehingga pengenalan terhadap penyakit asma dapat disajikan.

1.3. Batasan Masalah

Batasan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Objek 3D yang dibangun merupakan anatomi organ paru-paru serta bronkus.

2. Objek 3D bronkus yang dibangun merupakan gambaran dalam kondisi normal dan dalam kondisi serangan asma.

(19)

3. Terdapat beberapa animasi yang dibangun yaitu animasi paru-paru dalam keadaan bernapas serta animasi masuknya faktor pemicu terjadinya serangan penyakit asma.

4. Metode yang digunakan dalam pembuatan AR adalah metode Marker-less Tracking dengan melakukan mapping di tiap citra dengan membandingkan pola garis, pola titik dan pola warna yang terbaca pada bidang datar.

1.4. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menerapkan aplikasi berbasis Augmented Reality dengan metode Marker-less Tracking untuk memodelkan objek 3D serangan penyakit Asma pada paru-paru.

1.5. Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini yaitu:

1. Sebagai media edukasi untuk pemahaman tentang serangan penyakit asma pada paru-paru bagi penderita penyakit asma.

2. Mempermudah dalam menyampaikan pengenalan penyakit asma dengan pemodelan objek 3D yang lebih menarik dan interaktif.

3. Mempermudah para tenaga medis terutama dokter spesialis paru untuk memberi pendidikan kesehatan pada pasien agar dapat memahami kondisi penyakit mereka dengan cara yang lebih efisien.

1.6. Metode Penelitian

Penelitian akan dilakukan dengan tahap-tahap metodologi penelitian sebagai berikut:

1. Studi Literatur

Tahap ini dilakukan untuk mengumpulkan bahan informasi dari berbagai sumber, baik dari buku, jurnal, skripsi, maupun sumber lainnya yang dijadikan sebagai bahan referensi yang berkaitan dengan penelitian.

2. Analisis Permasalahan

Pada tahapan ini dilakukan analisis studi literatur yang telah dikumpulkan pada tahap sebelumnya, terkait apa saja yang diperlukan dalam penerapan objek 3D serangan penyakit Asma pada paru-paru berbasis Augmented Reality.

(20)

3. Perancangan

Pada tahap perancangan, berdasarkan studi literatur yang telah diperoleh, maka dilakukan tahap perancangan mengenai arsitektur program, gaya, tampilan dan kebutuhan material/bahan untuk program.

4. Implementasi

Pada tahap ini dilakukan pengembangan aplikasi perangkat lunak yaitu aplikasi yang menggunakan teknologi Augmented Reality.

5. Pengujian

Pada tahap ini, penulis melakukan pengujian sistem yang telah dibuat untuk dapat memberikan gambaran apakah sistem yang dibuat sudah sesuai dengan yang diharapkan, serta dapat mengevaluasi kekurangan dari sistem yang telah dibangun.

6. Penyusunan Laporan

Pada tahap ini dilakukan penyusunan laporan hasil dari seluruh tahap yang telah dilakukan pada penelitian.

1.7. Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan dari skripsi ini terdiri dari lima bagian, yaitu sebagai berikut : Bab 1 : Pendahuluan

Bab ini terdiri dari latar belakang penelitian, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, metodologi penelitian, dan sistematika penulisan.

Bab 2 : Landasan Teori

Bab ini berisi teori-teori pendukung yang diperlukan untuk dapat memahami permasalahan yang dibahas dalam penelitian ini. Teori-teori tersebut berhubungan dengan Augmented Reality dan penerapannya.

Bab 3 : Analisis dan Perancangan

Bab ini menjabarkan arsitektur umum, pengumpulan data yang dilakukan, pembuatan model 3D, implementasi teknologi Augmented Reality untuk menampilkan informasi pembelajaran serangan penyakit asma pada paru-paru.

(21)

Bab 4 : Implemetasi dan Pengujian

Bab ini berisi tentang implementasi dari hasil analisis dan perancangan sistem serta hasil pengujian yang diperoleh terhadap sistem yang telah dibangun.

Bab 5 : Kesimpulan dan Saran

Bab ini berisi kesimpulan dari keseluruhan penelitian yang telah dibahas pada bab-bab sebelumnya serta saran yang diajukan guna pengembangan untuk penelitian

selanjutnya.

(22)

BAB 2

LANDASAN TEORI

Bab ini berisi teori-teori penunjang yang digunakan untuk memahami permasalahan pada penelitian ini dan penelitian sebelumnya yang berkaitan dengan Augmented Reality.

2.1. Paru-paru

Paru-paru merupakan salah satu organ terbesar dalam tubuh. Fungsi utama paru-paru adalah tempat pertukaran udara dengan mengambil oksigen dari udara dan membuang karbon dioksida di udara. Udara masuk ke dalam paru-paru melalui trakea, yang bercabang di bagian dasarnya menjadi dua saluran udara utama, yaitu bronkus primer.

Bronkus primer terbagi menjadi bronkus sekunder, dan bronkus sekunder terbagi lagi menjadi bronkus tersier, dengan diameter yang semakin mengecil. Banyak pembagian selanjutnya lalu membentuk saluran udara paling sempit, bronkiolus respiratorik akhir, yang menyebarkan udara ke alveolus.

Gambar 2.1. Anatomi Paru-paru (Betts, DeSaix, & Johnson, 2013)

(23)

Berikut adalah struktur anatomi paru-paru:

1. Trakea

Trakea adalah tabung membran besar yang diperkuat dengan cincin tulang rawan, membentang dari laring ke saluran bronkial yang berfungsi untuk mengalirkan udara ke dan dari paru-paru. Selain mengalirkan udara, trakea membantu pertahanan terhadap penyakit. Terdapat lendir di trakea untuk menangkap mikroorganisme seperti virus dan bakteri berbahaya sebelum masuk ke paru-paru.

2. Lobus

Setiap paru-paru terdiri dari unit yang lebih kecil yang disebut lobus. Celah memisahkan lobus ini satu sama lain menjadi 2 belahan. Paru-paru kanan terdiri dari 3 lobus, yaitu lobus superior, tengah dan inferior. Paru-paru kiri terdiri dari 2 lobus, yaitu lobus superior dan inferior.

3. Bronkus

Bronkus adalah bagian dari jalan napas di saluran pernapasan yang mengalirkan udara ke paru-paru. Cabang bronkus menjadi tabung yang lebih kecil yang disebut bronkiolus. Bronkus dan bronkiolus dianggap sebagai ruang mati anatomis, seperti trakea dan saluran pernapasan bagian atas, karena tidak ada pertukaran gas yang terjadi dalam zona ini.

4. Bronkiolus

Bronkiolus adalah cabang kecil dari saluran udara bronkus di saluran pernapasan. Bronkiolus membawa udara kaya oksigen ke paru-paru dan membawa udara kaya karbondioksida keluar dari paru-paru, sehingga membantu proses pernapasan. Otot polos yang mengelilingi bronkiolus dapat menyempitkan atau melebarkan saluran napas, yang membantu memasukkan jumlah oksigen yang tepat ke dalam darah.

5. Pleura

Pleura adalah selaput tipis yang melapisi permukaan paru-paru. Fungsi pleura adalah untuk memungkinkan ekspansi dan kontraksi paru-paru yang optimal selama bernafas. Cairan pleura berguna sebagai pelumas, memungkinkan pleura parietal dan visceral bergerak tanpa gesekan satu sama lain.

(24)

6. Diafragma

Diafragma adalah otot utama pernapasan yang terletak di bagian bawah paru- paru. Diafragma merupakan otot besar berbentuk kubah yang berkontraksi secara ritmis dan terus-menerus dan juga tanpa sengaja pada sebagian besar waktu. Setelah menarik napas, diafragma berkontraksi dan mendatar dan rongga dada membesar. Kontraksi ini menciptakan ruang hampa, yang menarik udara ke paru-paru. Setelah pernapasan, diafragma mengendur dan kembali ke bentuk seperti kubah, dan udara dipaksa keluar dari paru-paru.

2.1.1. Asma

Penyakit Asma berasal dari kata “Asthma” yang diambil dari bahasa Yunani yang artinya “sulit bernapas”. Menurut National Institute of Health Guidelines on Asthma (NIH Guidelines) asma didefenisikan sebagai kelainan inflamasi kronik saluran udara yang melibatkan banyak sel dan elemennya. Pada individu yang rentan, peradangan ini menyebabkan obstruksi terutama pada saluran udara bronkial dengan gejala sesak napas, mengi, dada sesak, dan batuk. Asma sering terjadi pada malam hari atau dini hari. Peradangan juga menyebabkan peningkatan hiperresponsivitas pada saluran napas, sehingga memudahkan terjadinya bronkokonstriksi, edema, dan hipersekresi kelenjar, yang menghasilkan pembatasan aliran udara di saluran pernapasan. Gejala ini berhubungan dengan luasnya peradangan, yang derajatnya bervariasi dan bersifat reversible secara spontan dengan atau tanpa adanya pengobatan.

Asma sangat umum, dan dapat menyerang pada semua usia, dari bayi hingga masa kanak-kanak dan dewasa. Ditinjau dari tempat terjadinya, asma umumnya lebih sering terjadi di wilayah perkotaan dibandingkan wilayah pedesaan, kemungkinan diakibatkan faktor kualitas udara seperti banyaknya polusi udara. (Ignatavicius &

Workman, 2010)

Episode asma adalah akibat dari penyempitan dari saluran napas yang melalui 3 mekanisme utama yaitu pembengkakan, sekresi, dan penyempitan otot bronkus.

Rentang episode asma secara luas dalam tingkat keparahan. Banyak yang sembuh secara spontan atau dengan perawatan minimal sedangkan yang lain dapat menyebabkan kunjungan ruang gawat darurat, rawat inap atau kematian. Episode asma dan peradangan dapat terjadi oleh pemicu yang bervariasi dari waktu ke waktu penderita

(25)

asma. Pemicu umum termasuk infeksi virus saluran pernapasan atas atau bawah, asap rokok, alergen, polusi, ozon, perubahan suhu (biasanya dingin), stres, peradangan nonsteroid, obat-obatan atau olahraga. Infeksi virus saluran pernapasan atas, terutama rhinovirus, merupakan pemicu asma yang paling umum (Mims, 2015).

2.1.2. Saluran Udara (Bronkus) Normal

Bronkus normal memiliki otot polos yang berelaksasi di dindingnya dan selaput tipis dengan lender pelindung di bagian dalamnya. Jalan udara, atau lumen, cukup lebar untuk pembawa oksigen mencapai alveolus. Dalam keadaan normal, tubuh mengeluarkan lendir (mucus) untuk menangkap dan membersihkan partikel seperti serbuk sari dan debu.

Gambar 2.2. Saluran Udara Dalam Kondisi Normal dan Dalam Kondisi Serangan Asma (Parker, 2007)

(26)

2.1.3. Saluran Udara (Bronkus) Asma

Saat serangan asma, otot polos berkontraksi. Peradangan akibat reaksi alergi dapat menimbulkan pelebaran pembuluh darah dan pembengkakan jaringan di dinding saluran udara. Secara bersamaan, pemicunya menyebabkan lapisan lendir (mucus) menjadi lebih bengkak dan mengeluarkan banyak lendir. Penyempitan otot polos menyebabkan dada terasa sesak. Lendir yang berlebihan dan peradangan yang meningkat dapat menyebabkan batuk dan suara mengi karena saat saluran udara menyempit, udara bersiul saat melewati ruang yang menyempit.

2.2. Model 3D

Pemodelan adalah proses membentuk dan mendesain suatu benda-benda atau objek sehingga terlihat menjadi seperti hidup. Proses pemodelan ini secara keseluruhan dikerjakan di komputer. Keseluruhan objek dapat diperlihatkan secara 3 dimensi melalui konsep dan proses desain, sehingga banyak yang menyebut hasilnya sebagai pemodelan 3 dimensi (Nalwan, 1998).

Terdapat beberapa metode yang digunakan untuk pemodelan 3D. Metode dalam pemodelan objek dapat disesuaikan dengan kebutuhan, antara lain seperti NURBS (Non-Uniform Rational Bezier Spline) dan Polygon. Proses untuk membentuk segitiga dan segiempat yang menentukan area dari permukaan sebuah karakter disebut Modelling Polygon. Setiap polygon dapat menentukan suatu bidang datar yaitu dengan cara meletakkan sebuah jajaran polygon untuk membentuk suatu permukaan dan diperlukan banyak bidang polygon untuk mendapatkan permukaan yang halus. Objek akan terbagi menjadi sejumlah pecahan polygon apabila hanya menggunakan sedikit polygon.

Metode yang paling popular untuk membangun sebuah model organik yaitu pemodelan dengan NURBS (Non-Uniform Rational Bezier Spline). Kurva pada NURBS dapat dibentuk dengan hanya 3 titik saja dibandingkan dengan kurva polygon yang membutuhkan banyak titik (vertex). Metode ini lebih mudah untuk dikontrol, karena satu titik CV (Control Vertex) dapat mengendalikan satu area untuk proses tekstur.

(27)

2.3. Augmented Reality

Augmented Reality merupakan teknologi yang menambahkan benda maya dua dimensi dan atau tiga dimensi ke dalam sebuah lingkungan nyata tiga dimensi, lalu memproyeksikan benda-benda maya tersebut secara real-time. Augmented Reality mengkombinasikan informasi digital dengan dunia nyata di mana pengguna dapat merasakannya sebagai satu kesatuan. Kelebihan utama dari Augmented Reality dibandingkan dengan virtual reality adalah pengembangannya yang lebih mudah dan murah (Kaufmann, 2002).

Dalam proses pengolahan citra digital, Augmented Reality memiliki beberapa komponen mendukung antara lain:

a. Scene Generator

Scene Generator merupakan komponen perangkat lunak untuk melakukan proses rendering citra yang ditangkap oleh kamera. Rendering adalah proses membangun gambar atau objek tertentu sehingga dapat ditampilkan.

b. Tracking System

Tracking system merupakan komponen yang sangat penting dalam augmented reality. Proses tracking dilakukan untuk mendeteksi objek virtual dan objek nyata yang akan dideteksi dengan pola tertentu.

c. Display

Dalam pembangunan suatu sistem Augmented Reality terdapat beberapa parameter mendasar yang perlu diperhatikan yaitu optik dan teknologi video.

Kedua parameter tersebut mempunyai keterkaitan yang bergantung pada faktor fleksibilitas, resolusi, titik pandang, dan area pendeteksian. Dalam proses menampilkan objek terdapat batasan-batasan dalam pengembangan teknologi Augmented Reality antara lain batasan pencahayaan, resolusi layar dan perbedaan citra antara citra nyata dan citra visual.

d. AR Devices

Saat ini perangkat penunjang teknologi Augmented Reality telah tersedia dengan berbagai platform, yaitu Android, iOS (Apple), Windows, Windows Phone, Linux dan lainnya.

(28)

2.4. Marker

Augmented Reality membutuhkan suatu penanda atau marker untuk menentukan posisi peletakan objek virtual yang akan ditampilkan. Keakuratan marker sangat berpengaruh dalam Augmented Reality. Mengacu pada hal ini, metode Augmented Reality terbagi menjadi 2 jenis yaitu Marker-based Tracking dan Marker-less Tracking.

2.4.1. Marker-based Tracking

Marker-based Tracking adalah metode Augmented Reality yang membutuhkan penanda (marker) untuk menampilkan objek virtual tambahan. Marker memiliki suatu pola atau gambar yang akan dibaca komputer melalui kamera.

2.4.2. Marker-less Tracking

Marker-less Tracking adalah metode Augmented Reality yang tidak lagi memerlukan penanda (marker) untuk menampilkan objek virtual tambahan. Identifikasi pada marker-less dilakukan dengan menghitung koordinat lokasi dan orientasi kamera tanpa memerlukan ketentuan tertentu, hanya memerlukan fitur alami seperti garis, sudut dan model 3D. Dengan metode ini, metode pelacakan Augmented Reality tidak lagi terbatas dengan marker saja, tetapi pengembangannya dapat menggunakan target deteksi sebagai berikut:

a. Face Tracking

Teknik Face Tracking menggunakan algoritma yang telah dikembangkan untuk dapat mengenali wajah manusia dengan mengenali posisi mata, mulut dan hidung manusia kemudian mengabaikan objek-objek di sekitarnya seperti rumah, televisi dan benda lainnya.

b. 3D Object Tracking

Berbeda dengan Face Tracking yang mengenali wajah manusia, teknik 3D Object Tracking mampu mengenali seluruh bentuk benda mati berupa bidang datar seperti meja, dan objek 3D akan ditampilkan di atasnya.

c. Motion Tracking

Pada teknik ini, komputer mampu menangkap beberapa macam gerakan. Teknik Motion Tracking bermanfaat dalam produksi film yang mencoba mensimulasikan gerakan.

(29)

d. GPS Based Tracking

Teknik GPS Based Tracking memanfaatkan fitur GPS dan kompas yang terdapat pada smartphone.

2.4.3. SLAM (Simultaneous Localization and Mapping)

SLAM merupakan suatu metode pemetaan (mapping) pada suatu lingkungan atau ruang yang tidak dikenali sekaligus dapat melacak posisi atau pergerakan kamera tanpa memerlukan penanda (marker). Pelacakan dengan teknologi SLAM berbasis pada penggabungan beberapa titik yang terbaca dan menghitung titik tersebut dengan teknik tringgulasi untuk menetapkan 3D map dari suatu lingkungan. Hasil dari pemetaan tersebut akan menentukan posisi dari objek virtual yang akan ditampilkan.

2.5. Blender

Blender merupakan suatu program untuk membuat konten 3D yang bersifat open source, dimana penggunanya bebas untuk mengembangkan dan dapat didistribusikan kembali secara legal. Pembuatan game 3 dimensi juga dapat dilakukan dengan menggunakan program ini. Program ini bersifat bebas bayar sehingga bebas digunakan oleh siapa saja secara gratis. Blender menggunakan bahasa pemrograman C, C++ dan Phyton. Bahasa utama yang digunakan adalah bahasa pemrograman Phyton.

2.6. Unity

Unity merupakan suatu aplikasi yang digunakan untuk membuat konten 3D yang interaktif dan bersifat multi platform. Unity termasuk dalam aplikasi untuk pengembangan game engine. Unity memiliki user interface yang sederhana sehingga aplikasi ini menjadi nomor satu dalam urutan ranking teratas untuk pengembangan editor game. Salah satu keunggulan terbesar Unity yaitu dapat dibuat untuk banyak platform seperti Windows, Ios, Android, Wii U dan lainnya. Sama seperti game engine lainnya, Unity dapat mengolah berbagai bentuk data misalnya objek 3d, teksture, suara, dll. Kelemahan pada Unity adalah tidak dapat melakukan proses desain atau modelling, karna bukan merupakan program untuk mendesain. Unity mengambil format desain dari aplikasi open source untuk membuat gambar atau animasi 3d seperti 3ds Max, Blender, Maya, Cinema 4d. Untuk pengembangannya, Unity menggunakan berbagai Bahasa

(30)

pemrograman diantaranya yaitu C#, JavaScript (UnityScript), dan Boo Script. Dalam pengerjaan aplikasi, aplikasi ini menggunakan library UnityAR.

2.7. VOID AR

VOID AR merupakan sebuah SDK (Software Development Kit) yang dikhususkan untuk pengembangan perangkat lunak dengan teknologi Augmented Reality. VOID AR dikembangkan oleh Chengdu Miyo Network Technology Co., Ltd. (“Miyo Network”) yaitu suatu perusahaan teknologi yang berbasis di Tiongkok.

Pemanfaatan SDK VOID AR dalam pengembangan perangkat lunak Marker- less Augmented Reality menggunakan metode SLAM (Simultaneous Localization and Mapping). Dengan menggunakan SDK VOID SLAM yang tersedia, sistem pelacakan (tracking) dapat langsung mendeteksi posisi atau tempat peletakan objek virtual tanpa memerlukan penanda (marker). Peneliti menggunakan SDK VOID SLAM yang tersedia secara gratis di halaman resmi VOID AR (www.voidar.net) dan dapat dikembangkan dengan Unity.

2.8. Penelitian Terdahulu

Telah dilakukan beberapa penelitian untuk menerapkan teknologi Augmented Reality sebagai media edukasi dalam berbagai bidang, seperti bidang kedokteran, desain interior dll. Penelitian untuk meningkatkan visualisasi dan pemahaman tentang anatomi dan fisiologi sistem kardiovaskular telah dilakukan sebelumnya oleh Nurul Shuhadah Rosni et al., pada tahun 2020 menggunakan metode marker-less dalam pengembangan aplikasi augmented reality.

Penelitian lain juga dilakukan oleh Dany Muhammad et al. pada tahun 2017.

Penelitian ini mengembangkan sebuah video game memancing marker-less augmented reality yang dikembangkan dengan pendekatan SLAM menggunakan package VOID AR.

Penelitian lain juga dilakukan oleh Selo Aji et al. pada tahun 2018. Penelitian ini membuat aplikasi menggunakan teknologi augmented reality dengan menggunakan metode marker-less untuk mensimulasikan sistem pernapasan dengan animasi 3d.

Penelitian lain juga dilakukan oleh Muhammad Rifki Aulia pada tahun 2018.

Penelitian ini membangun sebuah aplikasi interior design augmented reality dengan

(31)

menggunakan teknik marker-less sehingga pengguna dapat langsung menggunakan aplikasi tanpa menggunakan marker dengan cara langsung mendeteksi permukaan (ground) yang dilakukan sistem dengan menggunakan SLAM (Simultaneous Localization and Mapping)

Penelitian lain juga dilakukan oleh Novie Dian Ardiani et al. pada tahun 2017.

Penelitian ini membangun sebuah aplikasi dengan membuat visualisasi tentang cara kerja pernapasan dan peredaran darah manusia dengan membuat visualisasi tentang cara kerja mulai dari masuknya udara (oksigen) dan keluarnya udara (karbon dioksida) hingga sampai proses oksigen dibawa oleh darah dan dialirkan ke jantung hingga ke bagian organ tubuh lainnya.

Penelitian terdahulu yang telah dijelaskan akan diuraikan secara singkat pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1. Penelitian Terdahulu

No Peneliti Judul Penelitian Tahun Keterangan 1. Nurul Shuhadah

Rosni, Zahidah Abd Kadir, Megat Norulazmi Megat Mohamed Noor, Zaidatul Husna Abdul Rahman, Nurulain Abu Bakar

Development of Mobile Markerless Augmented Reality for Cardiovascular System in Anatomy and Physiology Courses in Physiotherapy Education

2020 Penelitian ini mengembangkan aplikasi

Augmented Reality dengan metode marker-less untuk meningkatkan visualisasi dan pemahaman tentang anatomi dan fisiologi system

kardiovaskular.

(32)

Tabel 2.1. Penelitian Terdahulu (Lanjutan) 2. Novie Dian

Ardiani, Rochman Syahrul Huda

Rancang Bangun Augmented Reality Sistem Pernapasan Dan Peredaran Darah Manusia Untuk Siswa SMP

2017 Pada penelitian ini dibangun sebuah aplikasi sebagai media

pembelajaran Sistem Pernapasan dan Peredaran Darah Manusia dengan membuat visualisasi tentang cara kerja mulai dari masuknya udara (oksigen) dan keluarnya udara (karbon dioksida) hingga sampai proses oksigen dibawa oleh darah dan dialirkan ke jantung hingga ke bagian organ tubuh lainnya.

3. Muhammad Rifki Aulia

Markerless

Augmented Reality untuk Penataan Desain Interior Berbasis Android

2018 Pada penelitian ini dibangun sebuah aplikasi Interior Design dengan menggunakan teknologi markerless

Augmented Reality

(33)

Tabel 2.1. Penelitian Terdahulu (Lanjutan) 4. Selo Aji,

Eneng Tita Tosida, Aries Maesya

Integrasi Simulasi Dalam Augmented Reality Pada Sistem Pernapasan Manusia

2018 Penelitian ini bertujuan untuk membuat aplikasi menggunakan teknologi

Augmented Reality Tracking

Markerless Based dengan

mengintegrasikan simulasi

pernapasan dengan animasi 3d.

5. Dany

Muhammad, Wibisono Sukmo

Wardhono, Tri Afrianto

Analisis Penerapan Markerless

Augmented Reality pada Video Game Memancing dengan Pendekatan Simultaneous Localization and Mapping (SLAM)

2018 Penelitian ini mengembangkan sebuah video game markerless

augmented reality dengan

menggunakan metode SLAM.

(34)

Berikut adalah perbedaan penelitian yang akan dilakukan dengan penelitian terdahulu:

1. Penelitian terdahulu membangun aplikasi sebagai media pembelajaran yang menjelaskan terkait anatomi dan cara kerja sistem pernapasan sementara penelitian yang akan dilakukan oleh penulis adalah pembangunan aplikasi sebagai media edukasi yang membahas suatu penyakit pada sistem pernapasan yaitu penyakit Asma untuk dapat diterapkan sebagai media yang lebih atraktif dalam memberikan pendidikan kesehatan pada pasien.

2. Penulis menggunakan metode markerless yang tidak memerlukan pencarian plane detection terlebih dahulu sehingga objek dapat langsung ditampilkan di bagian yang terdeteksi kamera sebagai ground atau bidang datar. Dengan menggunakan metode SLAM (Simultaneous Localization and Mapping), proses pelacakan bidang datar dilakukan menjadi lebih cepat dan stabil.

(35)

BAB 3

ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM

Pada bab ini akan dibahas tentang implementasi metode yang digunakan pada penelitian ini. Adapun tahapan yang dibahas yaitu tahapan analisis dan perancangan sistem.

3.1. Data Yang Digunakan

Pada penelitian ini data yang digunakan berupa bidang datar yang dilacak oleh kamera smartphone secara real-time. Pelacakan dilakukan dengan metode SLAM dimana metode ini melakukan pengenalan terhadap suatu lingkungan atau lingkungan yang tidak dikenali tanpa memerlukan penanda (marker). Pelacakan dengan teknologi ini menggabungkan beberapa titik yang terbaca dan menghitung titik tersebut dengan teknik tringgulasi untuk menetapkan 3D map yang dianggapnya bidang datar dan menampilkan objek virtual di atasnya. Objek virtual yang digunakan berupa model 3D yang dibuat secara manual dengan aplikasi blender lalu diimport ke Unity.

3.2. Analisis Sistem

Sistem yang dibangun pada penelitian adalah sistem yang bertujuan untuk memberikan pemahaman dan juga bertujuan untuk menggambarkan proses-proses yang ada di dalam sistem untuk mendapatkan hasil yang sesuai dengan kebutuhan user. Sistem yang dirancang pada penelitian ini yaitu aplikasi pemodelan serangan penyakit asma pada paru-paru dengan teknologi augmented reality.

(36)

Gambar 3.1. Arsitektur Umum 3.2.1. Arsitektur Umum

Berikut ini ialah keterangan dari Gambar 3.1. Arsitektur Umum. Pembuatan sistem ini terbagi menjadi dua tahap yaitu Pre-proses dan AR construction.

(37)

1. Pre-Proses

a) Pembuatan Objek 3D

Pembuatan objek 3D dilakukan pada software Blender berdasarkan data yang telah dikumpulkan sebagai contoh untuk membangun model objek yang lebih nyata dan menarik.

1. 3D Modelling

Proses pengerjaan/pembuatan model 3D berdasarkan sketsa 2D yang dilakukan dengan perangkat lunak Blender. Pembuatan objek menggunakan tools Add Primitive (mesh) yang terdiri dari plane, cube, circle, UV sphere, icosphere, cylinder, dan lain-lain yang dipakai sesuai kebutuhan.

(a) (b)

(c)

Gambar 3.2. Proses Modelling pada Aplikasi Blender

Pada gambar terdapat proses yang dilakukan pertama membuat yaitu dari rectangle, lalu subdivision rectangle menjadi bentuk lingkaran, kemudian extrude lingkaran menjadi bentuk paru-paru dan buang bagian yang tidak diperlukan, lalu scultpting detail paru-paru, lalu melakukan proses akhir yaitu texturing.

(38)

2. Texturing

Pada proses ini pemberian texture atau warna pada sebuah objek. Proses texturing pada software blender dapat dibuat dengan menggunakan tools material dan tools texture.

3. Rigging

Rigging adalah proses pemberian tulang pada tubuh karakter animasi yang memberikan artikulasi model pada titik-titik tertentu pada model.

Tahap ini dilakukan dengan pemberian shape keys untuk membuat bentuk baru dari vertices objek.

4. Animating

Pada tahap ini dilakukan proses untuk menambahkan animasi bernapas pada paru-paru. Animasi dibuat dengan menentukan location objek pada keyframe, sehingga objek dapat bergerak sesuai dengan location yang ditentukan pada keyframe tersebut.

5. Export 3D Object

Pada tahap ini model 3D di-export menjadi file .fbx kemudian model 3D tersebut dapat digunakan dan di-import ke Unity.

b) Pembuatan AR Environtment

Berikut akan dijelaskan tahapan pembuatan aplikasi Augmented Reality Asma pada game engine Unity.

1. Importing 3D Object

Pada tahap ini 3D model yang sudah di-export dalam ekstensi .fbx dengan software Blender akan di-import ke game engine Unity.

2. Void Tracker SLAM SDK

Untuk dapat mengembangkan aplikasi Augmented Reality Asma ini, peneliti menggunakan SDK dari VOID SLAM yang dapat diunduh secara gratis di halaman resmi VOID AR (https://www.voidar.net) dan kemudian dapat dikembangkan dengan game engine Unity. Setelah SDK diunduh, SDK langsung dapat di-import ke halaman project aplikasi Augmented Reality. Dengan adanya pendekatan SLAM pada SDK ini, sistem akan melakukan mapping pada lingkungan sekitar dan hasil dari

(39)

mapping tersebut akan menjadi dasar penentuan posisi peletakan objek virtual yang akan ditampilkan.

3. Markerless Tracking Method

Pada tahap ini ditetapkan teknik marker-less untuk menampilkan objek 3D agar sistem dapat mengidentifikasi objek dan lokasi di dunia nyata tanpa memerlukan marker khusus. Sistem ini menggunakan package VOID AR yang sudah diunduh sebagai tempat untuk penyimpanan dan pengolahan objek tiga dimensi (3D) dan sebagai pelacak pada kamera.

Library VOID AR menggunakan algoritma SLAM untuk melacak dan mendeteksi keberadaan object target.

4. Matching Database

Pada tahap ini dilakukan pengaturan untuk menetapkan objek yang sudah di-import yang akan dimunculkan pada AR Camera. Objek 3 dimensi yang akan ditampilkan adalah paru-paru bertekstur dan transparan, bronkus dalam keadaan normal dan bronkus dalam keadaan sakit.

5. Positioning Object 3D

Pada tahap ini, objek 3D yang sudah dimunculkan di AR Camera akan ditetapkan posisinya sesuai dengan posisi saat ditampilkan di layar handphone. Objek juga diberi pengaturan untuk dapat di-rotate dan di- scale.

6. Labeling

Pada tahap ini dilakukan pemberian label pada anatomi objek paru-paru dan bronkus. Daftar nama label pada objek dapat dilihat pada Tabel 3.1.

(40)

Tabel 3.1. Label Pada Objek Nama Label Objek Objek Paru-paru Objek Bronkus

Normal

Objek Bronkus Sakit

Diafragma Alveolus Udara terperangkap di alveolus

Trakea Lumen Lumen menyempit

Bronkus Kanan Otot polos berelaksasi

Otot polos berkontraksi

Bronkus Kiri Dinding bronkus normal

Dinding bronkus radang dan bengkak

Bronkiolus Lendir Lendir meningkat

Lobus Kanan Otot polos Otot polos

Lobus Kiri Pembuluh darah Pembuluh darah Mucus

7. Add description

Pada tahap ini dilakukan pemberian deskripsi atau penjelasan tambahan yang ditampilkan dalam bentuk augmented reality.

8. Build and run application

Pada tahap ini dilakukan proses build atau menjalankan aplikasi pada platform yang ditentukan. Pada aplikasi ini, platform yang digunakan adalah android. Developer juga dapat menyimpan dan menentukan nama apk (Application Package File) dan menjalankannya di platform yang sudah ditentukan.

2. AR Construction

Pada tahap ini akan dijelaskan cara kerja Augmented Reality yang akan dibangun dengan menjadi 3 bagian yaitu input, proses dan output.

(41)

a) Input

Pada tahap ini user menjalankan aplikasi Augmented Reality Asma yang dijalankan pada smartphone. User menekan tombol start dan kemudian akan memulai aplikasi yang sebelumnya memunculkan izin akses kamera.

Kemudian user mengarahkan kamera ke bidang yang merupakan bidang datar seperti lantai, meja dan lainnya untuk memunculkan objek 3D.

b) Proses

Pada tahap ini sistem mengidentifikasi permukaan bidang datar untuk menentukan posisi ground sebagai peletakan objek 3D. Ketika melakukan pelacakan, AR Tracking SLAM akan melakukan perhitungan antara posisi antara kamera dengan dunia nyata, kemudian merefleksikannya dengan membandingkan posisi pola garis, pola titik, dan pola-pola lain yang terbaca.

Setelah posisi ground ditetapkan, sistem akan melakukan rendering objek 3D. Kemudian objek 3D akan ditampilkan di layar smartphone dan

disesuaikan posisinya sesuai dengan posisi yang ditetapkan pada AR Camera.

c) Output

Output dari aplikasi ini berupa objek 3D yang ditampilkan pada permukaan bidang datar. User dapat berinteraksi dengan objek yaitu dengan memperbesar, memperkecil dan juga memutar objek 3D tersebut. User juga dapat memilih objek apa yang ingin ditampilkan.

Gambar 3.3. Output Augmented Reality 3.2.2 Use Case Diagram

Use Case Diagram adalah sebuah gambaran untuk mendeskripsikan sebuah interaksi antara aktor dengan sistem yang dibuat, dan digunakan untuk mengetahui fungsi apa

(42)

saja yang ada di dalam sebuah sistem. Use Case Diagram dapat dilihat pada Gambar 3.13.

Gambar 3.4. Use Case Diagram

Keterangan dari Gambar 3.4. adalah:

1. Pendefenisian User

Defenisi tersebut dapat dilihat pada Tabel 3.2.

Tabel 3.2. Defenisi User

User Deskripsi

User Pengguna adalah user yang menggunakan aplikasi pembelajaran serangan penyakit asma pada paru- paru berbasis augmented reality.

2. Defenisi Use Case

Fungsi use case yaitu untuk menjelaskan proses yang terjadi pada use case. Defenisi tersebut dapat dilihat pada Tabel 3.3.

(43)

Tabel 3.3. Defenisi Use Case Nama Use Case Deskripsi

Menampilkan 3D model

Adalah fungsi untuk menampilkan objek paru-paru dan bronkus beserta label dalam bentuk tampilan teknologi augmented reality.

Melakukan kontrol model

Adalah fungsi untuk melakukan kontrol pada model untuk mengganti model 3D paru-paru atau bronkus dalam bentuk tampilan teknologi augmented reality..

Melakukan interaksi terhadap model 3D

Adalah fungsi untuk melakukan interaksi pada objek 3D yaitu zoom in, zoom out dan rotate dalam bentuk tampilan teknologi augmented reality.

Menampilkan Informasi

Adalah fungsi untuk menampilkan label atau nama anatomi yang ada pada setiap objek beserta deskripsi dalam bentuk tampilan teknologi augmented reality.

3.2.3. Diagram Aktivitas

Diagram aktivitas merupakan diagram yang menjelaskan alur kerja selama sistem dijalankan. Diagram aktivitas mendeskripsikan aktivitas dalam sistem yang telah dirancang. Diagram aktivitas mendeskripsikan awal proses aplikasi dimulai, tindakan yang dilakukan oleh user dan juga hasil akhir dari proses tersebut.

1. Diagram Aktivitas How To Use AR

Diagram aktivitas “How To Use” AR akan menjelaskan proses aktivasi aplikasi untuk melihat cara penggunaan aplikasi. Saat user menjalankan aplikasi, sistem akan menampilkan 4 pilihan pada menu utama. Jika user memilih menu “How To Use” maka sistem akan menampilkan petunjuk penggunaan aplikasi. Apabila user telah memahami cara penggunaan aplikasi dan ingin kembali ke halaman menu utama, terdapat tombol back untuk kembali. Diagram aktivasi “How To Use” AR dapat dilihat pada Gambar 3.5.

(44)

USER SISTEM

Gambar 3.5. Diagram aktivas How To Use 2. Diagram Aktivitas Start AR

Diagram aktivitas ”Start AR” akan menjelaskan proses aktivasi aplikasi untuk menampilkan informasi pada menu “Start”. Saat user menjalankan aplikasi, sistem akan menampilkan 4 pilihan pada menu utama. Jika user memilih menu

“Start” maka sistem akan menampilkan tampilan utama aplikasi Augmented Reality. Sebelumnya, akan muncul pertanyaan izin akses kamera agar sistem dapat mengakses kamera untuk menyeleksi bidang datar. Apabila user ingin kembali ke halaman menu utama, terdapat tombol back untuk kembali. Diagram aktivasi Start AR dapat dilihat pada Gambar 3.6.

(45)

USER SISTEM

Gambar 3.6. Diagram aktivias Start AR 3. Diagram Aktivitas Credit AR

Diagram aktivitas “Credit” AR akan menjelaskan proses aktivasi aplikasi untuk melihat informasi pada menu “Credit”. Saat user menjalankan aplikasi, sistem akan menampilkan 4 pilihan pada menu utama. Jika user memilih menu

“Credit” maka sistem akan menampilkan informasi mengenai penulis. Apabila user ingin kembali ke halaman menu utama, terdapat tombol back untuk kembali. Diagram aktivasi “Credit” AR dapat dilihat pada Gambar 3.7.

(46)

USER SISTEM

Gambar 3.7. Diagram aktivas Credits 4. Diagram Aktivitas Exit AR

Diagram aktivitas “Exit” AR akan menjalankan proses keluar dari aplikasi. Saat user menjalankan aplikasi, sistem akan menampilkan 4 pilihan pada menu utama. Jika user memilih menu “Exit” maka sistem ini akan keluar dan menghentikan kinerja dari sistem aplikasi. Diagram aktivasi “Exit” AR dapat dilihat pada Gambar 3.8.

(47)

USER SISTEM

Gambar 3.8. Diagram aktivas Exit

3.3. Perancangan Antarmuka

Pada tahap ini akan dibahas perancangan antarmuka aplikasi ini. Pada penelitian ini terdapat 5 tampilan rancangan antarmuka yaitu tampilan awal aplikasi yaitu splash screen yang berupa judul aplikasi. Kemudian tampilan menu utama aplikasi yang berisi pilihan-pilihan menu utama. Kemudian tampilan menu How To Use yaitu tampilan yang menjelaskan bagaimana cara menggunakan aplikasi.

Kemudian tampilan menu Credits yang berisi tentang informasi penulis.

Kemudian tampilan Start untuk menampilkan augmented reality objek 3D.

Tabel 3.4. Storyboard Perancangan Antarmuka Aplikasi

Rancangan Antarmuka Keterangan

1. Scene Splash Screen Scene ini merupakan tampilan pertama yang muncul pada saat aplikasi dijalankan yang berupa logo sebagai judul dari aplikasi.

(48)

Tabel 3.4. Storyboard Perancangan Antarmuka Aplikasi (Lanjutan) 2. Scene Main Menu Main menu merupakan halaman yang berisi

pilihan-pilihan menu pada aplikasi.

Frame ini berisi:

a. Tombol Start digunakan untuk memulai augmented reality

b. Tombol How To Use digunakan untuk menampilkan cara penggunaan aplikasi.

c. Tombol Credits digunakan untuk menampilkan informasi tentang penulis

d. Tombol Exit digunakan untuk keluar atau menutup aplikasi.

3. Scene Start AR Scene ini akan menampilkan augmented reality dan terdapat beberapa menu yang tersedia, yaitu :

a. Terdapat nama dari objek yang ditampilkan seperti objek Paru-paru, Bronkus Normal, atau Bronkus Asma.

b. Tombol melihat, untuk menampilkan objek 3D di atas bidang datar.

c. Menu Objek Paru-Paru, untuk menampilkan objek paru-paru.

d. Menu Objek Bronkus Normal, untuk menampilkan objek bronkus normal.

e. Menu Objek Bronkus Asma, untuk menampilkan objek bronkus asma.

f. Tombol Detail, untuk menampilkan detail anatomi bagian dalam Paru- paru.

(49)

Tabel 3.4. Storyboard Perancangan Antarmuka Aplikasi (Lanjutan) g. Tombol On/Off, untuk menampilkan

dan menyembunyikan label dan deskripsi.

h. Tombol Back, untuk kembali pada halaman main menu.

4. Scene How To Use Tampilan ini akan menampilkan tampilan instruksi yang berisi informasi bagaimana cara menggunakan aplikasi.

Frame ini berisi:

a) Panel yang berisi cara menggunakan aplikasi

b) Tombol back yang digunakan untuk kembali ke halaman main menu.

5. Scene Credits Tampilan ini akan menampilkan tampilan yang berisi tentang informasi penulis.

Frame ini berisi:

a) Panel yang berisi informasi tentang penulis.

b) Tombol back yang digunakan untuk kembali ke halaman main menu.

(50)

BAB 4

IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN

4.1. Implementasi Sistem

4.1.1. Spesifikasi perangkat keras yang digunakan

Berikut adalah spesifikasi perangkat keras yang digunakan untuk membangun sistem ini:

Tabel 4.1. Spesifikasi perangkat keras

Perangkat Keras Komponen

ASUS Zenbook UX410UQ Intel® Core™ i7 7500U Processor (4M Cache, up to 3.50GHz)

RAM (8 GB) Harddisk (1 TB)

14” FHD (1920×1080) IPS 178˚ (wide- viewing angle display) Anti-Glare with 72%

NTSC

Graphics NVIDIA GeForce 940MX, with 2GB GDDR3 VRAM

Oppo F1 Plus Performance Octa core

Display 5.5" (13.97 cm), Resolusi Layar 1080 x 1920 pixels

Internal 64 GB, 4 GB RAM Camera 13 MP

Battery 2850 mAh

OS Android 5.1 (Lollipop); ColorOS 3

(51)

Berikut adalah spesifikasi perangkat lunak yang digunakan untuk membangun sistem ini :

Tabel 4.2. Spesifikasi perangkat lunak

Perangkat Keras Komponen

ASUS Zenbook UX410UQ Sistem Operasi (Windows 10) Blender v2.79

Unity 2020.1.3f1 SDK VOID AR

Oppo F1 Plus OS Android 5.1 (Lollipop)

4.2. Hasil

Pada tahap ini akan dijelaskan hasil dari pemodelan yang telah dirancang. Adapun penjabarannya adalah sebagai berikut:

4.2.1. Model Paru-paru

Terdapat 2 jenis model Paru-paru yang ditampilkan, yaitu model Paru-paru bagian luar dan Paru-paru transparan yang menampilkan organ bagian dalam. Organ Paru-paru memiliki beberapa bagian yaitu trakea, 2 lobus yaitu lobus kanan dan kiri, bronkus, bronkiolus, pleura dan diafragma. Model 3D dari organ Paru-paru dapat dicermati pada Gambar 4.1.

(a) (b) Gambar 4.1. (a) Untextured (b) Textured Paru-paru

(52)

Bronkus normal memiliki otot polos yang berelaksasi di dindingnya dan selaput tipis dengan lendir pelindung di dalamnya. Bronkus normal juga memiliki jalan udara atau lumen yang cukup lebar untuk membawa oksigen menuju alveolus. Model 3D dari organ bronkus normal dapat dicermati pada Gambar 4.2.

(a) (b)

Gambar 4.2. (a) Untextured (b) Textured Bronkus Normal

4.2.3. Model Bronkus Asma

Bronkus yang terserang asma memiliki otot polos yang berkontraksi sehingga menyebabkan peradangan akibat reaksi alergi yang menyebabkan dinding bronkus membengkak dan mengeluarkan banyak lendir. Model 3D dari organ bronkus asma dapat dicermati pada Gambar 4.3.

(a) (b)

Gambar 4.3. (a) Untextured (b) Textured Bronkus Asma

4.3. Tampilan Aplikasi

Bagian ini akan menjelaskan implementasi rancangan tampilan antarmuka aplikasi yang dirancang pada Bab 3. Pada setiap halaman akan dideskripsikan bagaimana proses tampilan yang dihasilkan dan cara penggunaannya.

(53)

Halaman ini merupakan halaman yang pertama kali muncul sebelum menampilkan halaman menu utama, dimana halaman ini menampilkan logo dan judul aplikasi.

Tampilan splash screen dapat dilihat pada Gambar 4.4.

Gambar 4.4. Tampilan UI Splash Screen

4.3.2. Tampilan UI Main Menu

Halaman ini merupakan halaman menu utama yang berisi tombol-tombol untuk menampilkan halaman tertentu pada saat menggunakan aplikasi. Tombol-tombol yang terdapat pada halaman ini adalah tombol Start, tombol How To Use, Credits, dan Exit.

Tampilan main menu dapat dilihat pada Gambar 4.5.

Gambar 4.5. Tampilan UI Main Menu

4.3.3. Tampilan UI How To Use

Halaman ini merupakan halaman yang berisi penguraian dari cara penggunaan aplikasi.

Pada halaman ini juga terdapat tombol back untuk kembali ke halaman menu utama.

Tampilan How To Use dapat dicermati pada Gambar 4.6.

(54)

Gambar 4.6. Tampilan UI How To Use

4.3.4. Tampilan UI Credits

Halaman ini merupakan halaman yang berisi informasi tentang penulis seperti nama, nim, dan jurusan . Pada halaman ini juga terdapat tombol back untuk kembali ke halaman menu utama. Tampilan Credits dapat dicermati pada Gambar 4.7.

Gambar 4.7. Tampilan UI Credits

4.3.5. Tampilan UI Objek Paru-paru Augmented Reality

Halaman ini merupakan halaman yang menampilkan objek 3D organ paru-paru dan bronkus ketika user menekan tombol start. Untuk dapat menampilkan objek 3D, user harus menekan tombol melihat dan kamera akan mendeteksi bagian yang dideteksi sebagai bidang datar untuk menampilkan objek 3D diatasnya. Tampilan dari augmented reality organ paru-paru dapat dicermati pada Gambar 4.8.

(55)

Gambar 4.8. Tampilan UI Objek Paru-paru

Pada objek 3D terdapat label yang menjelaskan bagian-bagian pada objek dan juga terdapat kotak deskripsi yang berisi informasi tambahan. Pada Objek tersebut terdapat animasi saat paru-paru dalam keadaan bernapas normal dan juga visualisasi masuknya faktor pencetus penyakit asma yang masuk ke dalam paru-paru sehingga menyebabkan paru-paru bernapas lebih cepat. Objek 3D juga dapat diperbesar dan diperkecil dengan cara pinch di layar device, objek 3D juga dapat diputar dengan cara swipe objek. User dapat menonaktifkan label dan deskripsi dengan menekan tombol on/off di bawah tombol detail.

Untuk Objek Paru-paru, user dapat melihat detail anatomi bagian dalam objek paru-paru dengan menekan tombol detail. Objek ini juga disertai animasi dan user dapat melihat lebih jelas visualisasi masuknya pencetus penyakit asma ke dalam paru-paru yang menyebabkan pernapasan yang lambat menjadi lebih cepat (sesak napas).

Tampilan dari augmented reality organ dalam paru-paru beserta label dan deskripsinya dapat dicermati pada Gambar 4.9.

Gambar 4.9. Tampilan UI Objek Paru-paru bagian dalam

(56)

dalam keadaan sakit, user dapat menekan tombol bronkus normal di bawah tombol paru-paru untuk menampilkan objek bronkus normal. Pada objek 3D bronkus normal terdapat label yang menjelaskan bagian-bagian pada objek dan juga terdapat kotak deskripsi yang berisi informasi tambahan. User dapat menonaktifkan label dan deskripsi dengan menekan tombol on/off di bawah tombol detail. User juga dapat berinteraksi dengan objek yaitu dengan memperbesar, memperkecil dan memutar objek. Tampilan augmented reality dari bronkus normal dapat dicermati pada Gambar 4.10.

Gambar 4.10. Tampilan UI Objek Bronkus Normal

Untuk menampilkan objek bronkus dalam keadaan asma user dapat menekan tombol bronkus asma. Pada objek 3D bronkus asma terdapat label yang menjelaskan bagian-bagian pada objek dan juga terdapat kotak deskripsi yang berisi informasi tambahan. User dapat menonaktifkan label dan deskripsi dengan menekan tombol on/off di bawah tombol detail. User juga dapat berinteraksi dengan objek yaitu dengam memperbesar, memperkecil dan memutar objek. Tampilan augmented reality dari bronkus asma dapat dicermati pada Gambar 4.11.