BAB 2
LANDASAN TEORI
Pada bab ini akan diuraikan beberapa hal penting berkenaan dengan perancangan aplikasi Virtual Tour Kesultanan Langkat. Landasan teori yang diuraikan meliputi penjelasan mengenai Kesultanan Langkat, pengembangan Virtual Reality, Imaged-Based Modelling dan 3D Modelling.
Semua dasar teori tentang Kesultanan Langkat, Virtual Reality, Imaged-Based Modelling dan 3D Modelling diambil dari buku, jurnal, laporan dan Internet.
2.1. Kesultanan Langkat
Kerajaan Langkat merupakan salah satu dari beberapa kerajaan melayu yang ada di wilayah pesisir timur pulau Sumatera. Kerajaan ini hadir dengan corak keislaman yang kuat, karena tercermin dalam budaya masyarakat dan peninggalan-peninggalan seni arsitektur Islam seperti masjid, madrasah, dan lain sebagainya. Kesultanan Langkat juga merupakan monarki yang berusia paling tua di antara monarki-monarki Melayu di Sumatera Timur. Wilayahnya terbentang antara aliran sungai Seruwai atau daerah Tamiang (sekarang menjadi wilayah Aceh Timur) sampai ke aliran anak sungai Wampu. Terdapat sebuah sungai lainnya diantara kedua sungai ini, yaitu sungai Batang Serangan yang merupakan jalur pusat kegiatan nelayan dan perdagangan penduduk setempat dengan luar negeri terutama ke Penang atau Malaysia. Sungai Batang Serangan ketika bertemu dengan sungai Wampu, namanya menjadi sungai Langkat. sehingga dapat dikatakan, wilayah kerajaan Langkat lahir dan berkembang di sekitar kawasan sungai-sungai di daerah Langkat yang meliputi kawasan Tamiang sampai ke Binjai dan wilayah Bahorok.
Langkat. Pohon langkat ini menyerupai pohon langsat, tetapi rasanya pahit dan kelat. Oleh karena pusat kerajaan Langkat berada di sekitar sungai Langkat, maka kerajaan ini akhirnya populer dengan nama kerajaan Langkat.
Silsilah kesultanan Langkat menyatakan bahwa nama leluhur kerajaan Langkat yang terjauh diketahui adalah Dewa Sahdan. Sampai saat ini asal usulnya masih menjadi sesuatu yang bervariasi. Satu pendapat mengatakan, ia lahir di tengah hutan belantara dan dibesarkan di Kuta Buluh (dekat kaki gunung Sibayak) Kira-kira hidup pada tahun 1500 sampai 1580 masehi. Versi yang lain menyebutkan bahwa Dewa Sahdan adalah putra kerajaan Haru yang dibungkus oleh istri raja, lalu diletakkan di bawah pohon buluh (bambu) di kerajaan Kutabuluh. Ada juga yang menyebutnya sebagai saudara dari Putri Hijau, yang kemudian mendirikan kerajaan Aru pertama di Besitang.
Kerajaan Aru atau Haru menurut T. Lukman Sinar adalah kerajaan Islam yang telah berdiri pada pertengahan abad ke-13. Wilayah kekuasaaannya meliputi antara Tamiang (Aceh Timur) hingga Rokan (Propinsi Riau). Ini dibuktikan dengan catatan dari Tiongkok ketika Haru mengirimkan misi ke Tiongkok Pada tahun 1282 M. Begitu juga dalam kronik “Nagarakertagama” karangan Mpu Prapanca, ada di sebutkan kata “Kampe” (kampai) dan “Harw” atau Haru. Kerajaan ini diislamkan bersamaan dengan Samudera Pasai dan Fansur (Barus sekarang).
Pada masa pemerintahan sultan Musa, kerajaan langkat masih mendapat tekanan dari pihak Aceh dan Belanda dan beberapa daerah di sekitar kerajaan Langkat, dengan ini sultan Musa lebih menekankan kepada perjanjian damai, sehingga pada masa pemerintahannnya kerajaan Langkat berkembang menjadi kerajaan yang megah dan besar. Pada masa ini, pusat kerajaan memiliki dua buah istana yang megah yang diberi nama istana Darul Aman dan istana Darussalam yang saling berdekatan. Istana lama bernama istana Darul Aman bercirikan ornamen Arab dan terbuat dari batu bata.
Gambar 2.1 Istana Darul Aman Kota Lama didirikan oleh Sultan Langkat Tengku Musa Al Haj
Gambar 2.2 Istana Darussalam Kota Baru yang didirikan oleh Sultan Langkat Tengku Abdul Aziz
Gambar 2.3 Peninggalan reruntuhan istana berupa (Gapura/Gerbang Istana) yang sekarang menjadi tempat madrasah
.
2.2. Komputer Grafis (Computer Graphics)
Komputer grafis adalah gambar atau film yang dibuat menggunakan komputer. Biasanya mengacu pada data gambar yang dibuat oleh komputer khusus dengan bantuan dari hardware dan software grafis khusus, Beberapa topik yang terdapat dalam komputer grafis meliputi desain antar muka pengguna, grafis 2 dimensi, grafis vektor, dan pemodelan 3 dimensi. Secara keseluruhan komputer grafis mengacu pada metode dasar ilmu pengetahuan geometri, optik, dan fisika. Komputer grafis bertujuan menampilkan data gambar secara efektif dan indah kepada pengguna, dan memproses data gambar dari dunia nyata. Interaksi dan pemahaman komputer serta interpretasi pada data menjadi lebih mudah dengan komputer grafis. Perkembangan komputer grafis memiliki peranan penting pada beberepa jenis media dan telah merubah animasi, film, periklanan, video games, dan desain grafis pada umumnya.
2.2.1. Komputer grafis 2D
gambar digital. Komputer grafis 2D terutama digunakan dalam aplikasi yang awalnya dikembangkan pada pencetakan gambar dan teknologi gambar tradisional seperti typography, cartography, technicak drawing, dan adverstising. Dalam aplikasi tersebut, gambar 2 dimensi bukan hanya representasi dari objek dunia nyata, tetapi memliki nilai tambah semantik. Oleh karena itu model 2D lebih disukai karena memberikan kontrol yang lebih langsung dari komputer grafis 3D.
2.2.2. Komputer grafis 3D
Komputer grafis 3D berbeda dengan komputer grafis 2D, komputer grafis 3D adalah grafis yang menggunakan representasi data geometri 3 dimensi seperti sistem koordinasi cartesian yang disimpan dalam komputer untuk melakukan perhitungan dan rendering gambar 2D. Komputer grafis 2D bergantung pada banyak algoritma yang sama seperti grafis vektor 2D dalam model wire-frame diakhir tampilan yang diberikan.
2.3. 3D Modeling
3D modelling atau pemodelan tiga dimensi adalah proses pengembangan dari representasi matematis dari setiap permukaan obyek tiga dimensi (baik statis atau dinamis) melalui perangkat lunak khusus. Produk yang dihasilkan disebut dengan model 3D. Obyek dapat ditampilkan sebagai gambar 2 dimensi melalui proses yang disebut 3D rendering atau digunakan dalam simulasi fenomena fisik pada komputer. Obyek (model) juga dapat secara fisik dibuat menggunakan perangkat 3D printing.
Model dapat dibuat secara otomatis atau manual. Proses pemodelan manual membutuhkan persiapan data geometris untuk komputer grafis 3 dimensi seperti pada seni mematung atau sculpting.
Model 3D merupakan bentuk fisik dari koleksi poin ruang 3D, dihubungkan dengan berbagai entitas geometris seperti segitiga, garis, dan permukaan melengkung. Menjadi kumpulan data (poin geometri dan informasi lainnya), model 3D dapat dibuat dengan tangan, secara algoritmik, atau scan. Hampir semua model 3D dapat dibagi menjadi dua kategori, yaitu :
sukar untuk dibuat. Model padat ini banyak digunakan untuk simlasi non visual seperti simulasi medis dan simulasi teknik.
2. Shell/boundary atau batas, model ini merepresentasikan permukaan, misalnya batas obyek tidak pada volumenya. Objek ini lebih mudah diolah dari pada model padat. Hampir semua model visual yang digunakan dalam game dan film adalah shell models.
2.3.1. Image-based modeling
Foto-foto objek penelitian menjadi bahan dasar dalam proses pemodelan dengan menggunakan metode ini. Hasil dari metode ini berupa model 3D awal yang sangat sederhana berdasarkan foto-foto yang ada.
Image-based modelling adalah metode dengan mengunakan set image suatu lokasi berbentuk dua dimensi (2D) untuk menghasilkan objek tiga dimensi (3D). Objek 3D tersebut dihasilkan dengan analisis bentuk geometri set image 2D. Namun dalam memodelkan bangunan yang sudah punah, dimana kemungkinan set image yang tersedia tidak banyak, maka tidak dapat dihasilkan perwakilan image untuk setiap sisi geometri.
Penelitian untuk menghasilkan objek 3D dari sebuah foto historis bangunan yang telah punah (Kalisperakis, 2007), dimana digunakan model penyesuaian manual dan otomatis. Model otomatis memiliki kelemahan apabila terjadi kesalahan dalam pembacaan perspektif geometris atau pembacaan sumber pencahayaan. Pada model manual digunakan permodelan perspektif yang menggunakan point of view dan vanishing point.
Gambar 2.4. Image-Based Modelling
Hasil dari metode Image-Based Modelling (IBM) ini masih berupa model 3D awal. Pada gambar 3, ditunjukkan proses implementasi beberapa gambar 2D dengan perspektif yang berbeda menjadi model 3D menggunakan metode IBM ini. Walaupun dapat menghasilkan model 3D, metode ini masih menghasilkan model 3D yang belum valid, dikarenakan keterbatasan sumber gambar yang ada, dengan kualitas kurang baik dan tidak memenuhi semua perpektif bangunan.
Walaupun belum valid, metode IBM ini sangat membantu dalam proses modelling tahap awal daripada harus membangun model 3D dari awal (plain). Oleh karena itu, perlu dilakukan perbaikan model 3D tersebut berdasarkan wawancara dan tinjauan kondisi lapangan langsung.
2.3.2. 3D Modeling software
3D modelling software adalah kelas dari 3D computer graphic software yang digunakan unutk menghasilkan model 3D. Program individu dari kelas ini disebut dengan apalikasi pemodelan atau modellers.Beberapa diantaranya bersifat open source dan mendukung proses 3D rendering. Pada tabel 2.1 memperlihatkan beberapa
Tabel 2.1. Daftar dari beberapa aplikasi pemodelan 3D
Nama Lisensi Mendukung 3D
rendering
AutocCAD Commercial software Ya
Autodesk 123D Freeware Tidak
Autodesk Maya Commercial software Ya
Blender GNU GPLv2+ Ya
BRL-CAD GNU LGPL Ya
.
2.4. 3D Rendering
3D rendering merupakan proses 3D komputer grafik yang secara otomatis mengkonversi 3D wire frame model ke gambar dua dimensi dengan efek fotorealistik 3D atau non-fotorealistik render pada komputer.
Rendering itu sendiri adalah proses akhir dari pembuatan gambar 2D atau
animasi dari sebuah adegan. Hal ini dapat disamakan dengan mengambil foto dari objek dalam kehidupan nyata. Beberapa metode rendering yang berbeda dan khusus telah dikembangkan, seperti scanline rendering, ray tracing, atau radiosity. Secara umum, metode yang berbeda mempunyai kegunaan yang berbeda baik pada hal photo-realistic rendering atau real-time rendering.
2.4.1. Real-time rendering
2.4.2. Non real-time rendering
Non real-time rendering adalah metode yang dipakai pada animasi untuk media yang
bersifat non-interaktif seperti film dan video yang membutuhkan waktu rendering yang lebih lambat. Non real-time rendering memungkinkan untuk memaksimalkan kekuatan proses yang terbatas untuk mendapatkan kulitas gambar yang lebih baik. Metode seperti ray tracing atau radiosity digunakan dalam non real-time rendering, biasa dipakai dalam media digital dan karya seni
2.5. Virtual Reality
Virtual reality (VR) atau realitas maya merupakan simulasi suatu lingkungan oleh komputer dengan menciptakan pengalaman nyata kedalam dunia virtual. Kebanyakan berupa pengalaman visual, ditampilkan pada layar komputer atau melalui sebuah alat stereoskopik. Lingkungan virtual terkini, pada beberapa simulasi juga mengikutsertakan sensor informasi tambahan seperti suara melalui speaker atau headphone. Beberapa sistem yang sudah maju dilengkapi dengan efek tak terlihat namun dapat dirasakan, ini yang disebut sebagai force feedback.Pengguna dapat berinteraksi dengan lingkungan maya-nya melalui perangkat input seperti keyboard dan mouse atau melalui perangkat elektronik lainnya seperti sarung tangan eletronik, bahu tangan virtual atau treadmill gerak putar.
peta dan bukan sebuah area di dunia nyata. Dapat dikatakan bahwa VR memfokuskan usaha mensimulasi dunia nyata ke dalam komputer dibanding memanipulasi secara langsung obyek atau dunia nyata untuk menyelesaikan suatu permasalahan.
Pada implementasinya, sangat sulit untuk membuat percobaan virtual reality yang sebenarnya, karena sangat terbatas pada proses tenaga dan kemajuan perangkat yang dibutuhkan. Virtual reality sebenarnya mengacu pada sebuah sistem yang dalam, meskipun sudah lama digunakan untuk menjelaskan sistem tanpa sarung tangan maya dan sebagainya, misalnya VRML pada World Wide Web dan kadang-kadang sistem interkatif yang berdasarkan misalnya MOO atau MUD. Tidak mudah memang untuk menciptakan lingkungan VR dengan tingkat kemiripan yang sesuai dengan dunia nyata. Permasalahannya pada keterbatasan teknologi pengolah data, resolusi gambar dan bandwidth komunikasi. Namun ternyata keterbatasan ini justru dapat mendorong pengembangan prosesor, gambar, dan teknologi komunikasi data semakin canggih dan hemat
Gambar 2.4 Simulasi anatomi tubuh manusia menggunakan teknologi Virtual reality
Contoh lainnya pada simulasi desain mobil yang dipakai produsen mobil Amerika, Ford. Ford mengembangkan sistem VR pada VR Immersion Lab. Para desainer Ford menggunakan headset jenis Oculus Rift untuk mengevaluasi bagian luar dan dalam dari mobil-mobil yang belum dirakit. Saat mengenakan headset, para desainer dapat memperhatikan detil dari mobil-mobil tersebut, sementara kamera-kamera mengikuti gerakan para desainer dan berkoordinasi dengan perangkat lunak untuk mencocokkan presentasi digital dengan gerakan desainer. Ini bisa membuat Ford bisa mengevaluasi deasin-deasin tanpa membuang waktu dengan berkali-kali membuat model mobil berukuran kecil (dummy). Menurut ford, sistem ini dapat menghemat banyak waktu dan biaya.
Gambar 2.5 Simulasi desain mobil oleh produsen mobil Ford
2.5.1. Imersitivitas pada Virtual Reality
VR pada gambar, suara atau rangsangan lainnya menyediakan lingkungan virtual yang sangat nyata bagi pengguna. Beberapa tipe imersivitas pada VR sebagai berikut :
1. Tactical Immersion
Tipe imersivitas ini merupakan pengalaman dalam melakukan operasi taktikal yang melibatkan skill. Pengguna merasakan seperti “di dalam daerah” pada saat beraksi.
2. Strategic immersion
Tipe ini lebih memusatkan pada penggunaan otak dan tantangan mental. Pemain catur merasakan pengalaman strategi imersivitas pada saat memilih solusi yang tepat dari setiap langkah yang akan dilakukan.
3. Narrative immersion
Narrative immersion terjadi pada saat pengguna menjadi bagian dalam sebuah
cerita. Sama seperti pada saat membaca buku atau menonton film. 4. Spatial immersion
Spatial immersion terjadi pada saat pengguna merasakan dunia simulasi secara
persepi nyata. Pengguna merasa bahwa dia benar-benar “ada” dan dunia simulasi terlihat dan terasa “nyata”
2.5.2. Lingkungan digital imersif pada virtual reality
Lingkungan digital imersif adalah sebuah interaksi buatan, adegan atau lingkungan yang diciptakan komputer atau sebuah dunia di mana pengguna dapat membenamkan diri kedalam dunia ciptaan tersebut. Untuk menciptakan lingkungan digital imersif, 5 indera (penglihatan, suara, sentuhan, bau, rasa) harus memahami lingkungan digital secara nyata. Teknologi imersif dapat mengubah persepsi indera manusia, sebagai contoh :
Tampilan panoramik 3D (visual) Suara sekitar (audio)
Haptic atau getaran (force feedback) Bau tiruan (smell)
Salah satu aplikasi lingkungan digital imersif adalah CAVE (cave automatic viertua environment). CAVE adalah lingkungan imersif virtual reality, sebuah tampilan visual seperti hidup diciptakan oleh proyektor yang diposisikan di luar. Sebuah sistem perekam gerakan mencatat posisi pengguna secara langsung. Kacamata stereoskopik menampilkan gambar 3D. CAVE membuat pengguna merasakan penglaman imersif seakan-akan pengguna berada di dunia yang nyata.
Gambar 2.6 Aplikasi CAVE
2.6. Head-mounted Display
Head-mounted display (HMD) merupakan sebuah perangkat tampilan yang dipakai pada bagian kepala pengguna sebagai helm. Perangkat HMD menggunakan tampilan optik sederhana berupa satu buah optik monocular atau dua buah optik binocular pada setiap mata pengguna. Perangkat HMD juga menggunakan optical head-mounted display (OHMD) yaitu sebuah perangkat tampilan yang memiliki kemampuan untuk
Gambar 2.6 Proyeksi gambar pada head-mounted display
Persepsi kedalaman dalam perangkat HMD membutuhkan gambar yang berbeda untuk mata kiri dana kanan. Ada beberapa cara untuk memberikan gambar-gambar yang terpisah. Salah satunya time-based multiplexing, yaitu menggabungkan dua sinyal video terspisah kedalam satu sinyal dengan bergantian gambar kiri dan kanan pada frame berturut-turut. Timed-based multiplexing mempertahankan resolusi penuh pada setiap gambar, tetapi mengurangi frame rate hingga setengahnya. Jika sinyal disajikan pada 60Hz, maka setiap mata menerima hanya 30hz, ini mungkin menjadi kelemahan pada penyajian gambar yang bergerak cepat.
Cara selanjutnya menggunakan side by side atau top/bottom multiplexing. Metode ini mengalokasikan setengah dari gambar untuk mata kiri dan setengah lainnya dari gambar untuk mata kanan. Keuntungan dari input video ganda ialah menyediakan resolusi gambar maksimum untuk setiap gambar dan frame rate. Namun disisi lain juga kelemahannya memerlukan output video yang terpisah dan kabel dari perangkat yang menghasilkan gambar.
Gambar 2.8 Side by side dan top/bottom multiplexing
Pada perangkat HMD itu sendiri beberapa perusahaan teknologi sudah banyak mengembangkan perangkat ini dalam segi desain dan performa untuk dapat lebih mudah digunakan.
2.6.1. Oculus VR
Oculus VR merupakan perusahaan yang khusus untuk mengembangkan teknologi Virtual reality dan memproduksi perangkat HMD. Palmer Luckey penemu Oculus VR
Gambar 2.9 Oculus Rift DK 1
Oculus rift menggunakan perangkat sensor yang mendeteksi pergerakan kepala yang disebut head tracking.Oculus rift head tracker akan membaca dan menganalisa pergerakan kepala pengguna secara konstan dan menggunakannya untuk mengkontrol pandangan pengguna sebagai pengganti mouse yang biasa dipakai untuk mengatur pandangan kamera.
Gambar 2.10 Head Tracking Sensor
Gambar 2.10 Oculus Rift Headset Axes
Head Tracker akan membaca dan menganalisa pergerakan headset dan memproses gambar yang akan dikirim ke tampilan pada pernagkat headset yang telah dilengkapi lensa stereoskopik. Pada Gambar 2.11 dapat dilihat bagaimana proses penampilan gambar Vistual menggunakan Oculus Rift.
2.7. Penelitian Terdahulu
Pemanfaatan multimedia khususnya Virtual Reality dalam menyajikan informasi banyak digunakan orang karna pengimplementasiannya yang cukup luas. Selain itu output dari sebuah sistem Virtual Reality sangatlah menarik. Adapun
penelitian-penelitian terdahulu yang menjadi sumber referensi penelitian-penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 2.2
Tabel 2.2. Penelitian terdahulu berkaitan dengan Virtual Reality
No Nama Penelitian Tahun Keterangan
1. Pollefeys et al 2010 A Guided Tour to Virtual Sagalassos by
Combining 3D models Based on Archeological
Hypothesis
2. Weis et al 2011 The Virtual Theatre Distric of Pompeii 3. Citra
Parameswari
2007 Implementasi Lingkungan Virtual Reality Pada Aplikasi Bersepeda di Universitas Indonesia Dengan Memanfaatkan Kacamata Wireless 3 Dimense E-Dimensional Untuk PC
Pollefeys et al. (2010), memanfaatkan teknologi virtual reality sebagai pemandu tour dalam sebuah situs peninggalan di Sagalassos. Situs tersebut direkontruksi ulang dengan menggabungkan 3D model dari permukaan tanah dan dengan kontruksi CAD pada monumen berdasarkan hipotesis arkeologi.
Weis et al. (2011), merekontruksi ulang distrik teater di Pompeii sebagai model 3 dimensi yang interaktif.
