APLIKASI AUGMENTED REALITY MENGGUNAKAN LIBRARY FLARTOOLKIT DENGAN OBJEK 3D
Slamet Siswanto Utomo*
Teknik Informatika, Sekolah Tinggi Ilmu Komputer PGRI, Banyuwangi, Indonesia1*
Abstrak
—
Pada era globalisasi ini, teknologi telah berkembang dengan sangat pesat. Salah satu contohnya yaitu Augmented Reality yang dapat diaplikasikan pada berbagai hal. Augmented Reality adalah kompbinasi antara objek virtual dengan objek nyata pada dunia nyata secara langsung. Objek virtual dapat menggunakan objek 2D, objek 3D, suara, dan lainnya.Penelitian ini mendiskusikan mengenai implementasi Augmented Reality menggunakan library dan marker. Metode yang digunakan adalah marker based tracking. Marker berwarna hitam dan putih dengan bingkai hitam dan background putih dan pola khusus ditengahnya. Marker dicetak pada kertas lalu objek virtual 3D akan tampil ketika marker diarahkan dan terdeteksi pada webcam.
Konteks dari study ini menggunakan library AR berbasis open source, yaitu FlarToolkit. yaitu FlarToolkit. Hasil yang didapatkan berupa aplikasi dalam bentuk flash sehingga dapat diimplementasikan kedalam web browser. Dan hasil dari projek ini dapat diterapkan untuk aplikasi selanjutnya.
Kata Kunci
—
3D Object, Action Script, Augmented Reality, FlarToolKit.1. Pendahuluan
Dengan kemajuan teknologi yang sangat pesat belakangan ini banyak manusia yang semakin dimanjakan dengan kemudahan dan inovasi yang ditawarkan banyak inovator didunia. Para penggiat teknologi berlomba-lomba menampilkan inovasi dan kreasi teknologi terbaru Mulai dari hardware yang dulunya hanya sebuah Komputer Desktop berukuran sangat besar hingga semakin mengecil yang berbanding terbalik dengan kompabilitas yang sudah sangat jauh meninggalkan pendahulunya.
Dan pada software, terutama pada teknologi computer vision yang merupakan cabang dari kecerdasan buatan atau artificial intelligence pun berkembang sangat cepat. Dengan memanfaatkan komputer, dapat dibuat sangat banyak produk-produk berbasiskan teknologi. Salah satunya yaitu teknologi Augmented Reality (AR). Secara harfiah, apabila diterjemahkan kedalam bahasa Indonesia, Augmented Reality terdiri dari dua kata yaitu “Augmented” yang berarti penambahan atau peningkatan, dan “Reality” yang berarti realitas atau kenyataan. Jadi pengertian umumnya yaitu realita yang ditambahkan atau realita
tertambah (kato, 2000). Augmented Reality merupakan teknologi dari cabang computer vision yang bertujuan untuk menggabungkan citra sintetis ke dalam dunia nyata menggunakan bantuan webcam. Gambar yang ditangkap kemudian diolah dan ditampilkan ke layar monitor.
Augmented Reality merupakan suatu teknologi yang menambahkan objek virtual ke dalam lingkungan nyata secara real time sehingga batas diantara keduanya menjadi sangat tipis (Azuma, 2013). Objek virtual yang ditambahkan adalah objek 3D yang terintegrasi ke dunia nyata (real world). AR merupakan kebalikan dari Virtual Reality (VR), dimana virtual reality menjadikan pengguna tergabung dalam sebuah lingkungan virtual secara menyeluruh. Sebaliknya, AR memungkinkan pengguna untuk melihat lingkungan nyata dengan objek virtual yang ditambahkan atau tergabung dengan lingkungan nyata. Tidak seperti VR yang sepenuhnya menggantikan lingkungan nyata, AR sekedar menambahkan atau melengkapi lingkungan nyata (Angga, 2011).
Dengan semakin berkembangnya penggunaan library yang telah tersedia untuk membangun AR, maka perlu adanya penelitian pada library FlarToolkit dengan penggunaan bahasa Action Script.
Rumusan masalah pada penelitian ini adalah bagaimana pemanfaatan metode dalam library pada penerapan Augmented Reality serta bagaimana kemampuan, kehandalan, serta implementasi pada bahasa pemrograman pada library dalam penerapan Augmented Reality.
Ruang lingkup pembahasan antara lain library yang digunakan dalam penelitian ini adalah FlarToolkit, Bahasa Pemrograman yang digunakan pada FlarToolkit adalah Action Script, objek yang digunakan adalah objek 3D, marker berpola digunakan untuk me- render objek 3D, marker yang digunakan adalah marker Hiro, Kanji, dan 1 marker custom, dan penelitian ini bersifat pemanfaatan dan kemampuan library yang ada dalam teknologi Augmented Reality.
Tujuan penelitian ini adalah membuktikan pemanfaatan metode library dalam penerapan Augmented Reality serta dapat mengetahui kemampuan, kehandalan, serta implementasi pada bahasa pemrograman pada library dalam penerapan Augmented Reality.
2. Teori Penunjang 2.1. Augmented Reality
Augmented Reality adalah teknologi yang menggabungkan benda maya dua dimensi dan ataupun tiga dimensi ke dalam sebuah lingkungan nyata tiga dimensi lalu memproyeksikan benda-benda maya tersebut dalam waktu nyata. Tidak seperti realitas maya yang sepenuhnya menggantikan kenyataan, namun Augmented Reality hanya menambahkan atau melengkapi kenyataan. (Kato, 2000).
Selain menambahkan benda maya dalam lingkungan nyata, Augmented Reality juga berpotensi menghilangkan benda-benda yang sudah ada.
Menambah sebuah lapisan gambar maya dimungkinkan untuk menghilangkan atau menyembunyikan lingkungan nyata dari pandangan pengguna. Misalnya, untuk menyembunyikan sebuah meja dalam lingkungan nyata, perlu digambarkan lapisan representasi tembok dan lantai kosong yang diletakkan di atas gambar meja nyata, sehingga menutupi meja nyata dari pandangan pengguna.
Augmented Reality dapat diaplikasikan untuk semua indera, termasuk pendengaran, sentuhan, dan penciuman. Selain digunakan dalam bidang-bidang seperti kesehatan, militer, industri manufaktur, Augmented Reality juga telah diaplikasikan dalam perangkat-perangkat yang digunakan orang banyak, seperti pada telepon genggam.
Azuma dalam karya ilmiahnya berjudul A survey ofAugmented Reality (2007) menjelaskan bahwa Augmented Reality adalah teknologi yang menggabungkan obyek-obyek maya yang ada dan dihasilkan (generated) oleh komputer dengan benda- benda yang ada di dunia nyata sekitar kita, dan dalam waktu yang nyata.
2.2. FlarToolKit
FlarToolkit merupakan library AR yang diciptakan oleh ilmuwan Jepang bernama Saqoosha. Patut digaris bawahi bahwa FlarToolkit merupakan pengembangan dari ARToolkit tapi bukan merupakan turunan dari ARToolkit. Saqoosha murni menciptakan FlarToolkit sendiri tanpa kerjasama dengan ARToolkit.
FlarToolkit sendiri merupakan library yang menggunakan bahasa action script untuk pengembannya. Kelebihan dari FlarToolkit sendiri adalah kemampuannya untuk membangun AR berbasis web. Sehingga dapat diakses kapan saja dan dimana saja dengan internet.
FlarToolkit merupakan tracking system library yang bersifat open source sehingga memungkinkan programmer dengan mudah mengembangkan aplikasi AR. FlarToolkit merupakan porting (perubahan terhadap software untuk menjadikannya dapat digunakan di lingkungan yang berbeda) (Saqoosha, 2008). FlarToolkit hanya merupakan library untuk tracking pada AR, untuk menampilkan objek 3D di lingkungan flash, FlarToolkit membutuhkan sebuah library 3D yang didukung oleh FlarToolkit sebagai berikut:
a. Alternative3D b. Away3D c. Away3D Lite
d.
PaperVision3D2.3. Marker
Tahap pertama dalam membangun AR adalah dengan mengenal marker. Marker adalah sebuah gambar berpola khusus yang sudah dikenali oleh template library AR. Selanjutnya marker akan dibaca dan dikenali oleh kamera lalu dicocokkan dengan template ARToolkit, setelah itu baru kamera akan me-render objek 3D diatas marker (Angga, 2011). Marker standar yang sering digunakan oleh para pemula adalah marker Hiro dan marker Kanji. Marker ini digunakan pada library ARToolkit.
Pada umumnya, marker yang biasa dikenali hanya marker dengan pola berbentuk kotak dengan bingkai hitam didalamnya. Tetapi banyak pengembang AR yang sudah bisa membuat marker tanpa bingkai hitam (custom marker) ataupun tanpa marker sama sekali (markerless).
2.4. Adobe Flash
Adobe Flash (dahulu bernama Macromedia Flash) adalah salah satu perangkat lunak komputer yang merupakan produk unggulan Adobe System . Adobe Flash digunakan untuk membuat gambar vector maupun animasi gambar tersebut. Berkas yang dihasilkan dari perangkat lunak ini mempunyai file extension .swf dan dapat diputar di penjelajah web yang telah dipasangi Adobe Flash Player. Flash menggunakan bahasa pemrograman bernama ActionScript yang muncul pertama kalinya pada Flash 5.
Adobe Flash merupakan sebuah program yang didesain khusus oleh Adobe dan program aplikasi standar authoring tool professional yang digunakan untuk membuat animasi dan bitmap yang sangat menarik untuk keperluan pembangunan situs web yang interaktif dan dinamis. Flash didesain dengan kemampuan untuk membuat animasi 2 dimensi yang handal dan ringan sehingga flash banyak digunakan untuk membangun dan memberikan efek animasi pada website, CD Interaktif dan yang lainnya. Selain itu aplikasi ini juga dapat digunakan untuk membuat animasi logo, movie, game, pembuatan navigasi pada situs web, tombol animasi, banner, menu interaktif, interaktif form isian, e-card, screen saver dan pembuatan aplikasi-aplikasi web lainnya. Dalam Flash, terdapat teknik-teknik membuat animasi, fasilitas action script, filter, custom easing dan dapat memasukkan video lengkap dengan fasilitas playback FLV. Keunggulan yang dimiliki oleh Flash ini adalah ia mampu diberikan sedikit code pemograman baik yang berjalan sendiri untuk mengatur animasi yang ada didalamnya atau digunakan untuk berkomunikasi dengan program lain seperti HTML, PHP, dan Database dengan pendekatan XML, dapat dikolaborasikan dengan web, karena mempunyai keunggulan antara lain kecil dalam ukuran file outputnya.
3. Perancangan System Program 3.1 Metode Penelitian
Langkah-langkah dalam menyelesaikan penelitian ini di perlihatkan pada gambar 1. Prinsip pengerjaannya menggunakan metode waterfall yaitu pengerjaan dari atas ke bawah secara berurutan.
Gambar 1 : Langkah-Langkah Penelitian
Studi literatur adalah mempelajari teori-teori yang perlu di pahami untuk mendukung kelancaran penelitian ini.
Berikut adalah teori-teori yang pendukung yang dimaksud :
a. Mempelajari tentang library FlarToolkit.
b. Mempelajari tentang rancangan bahasa pemrograman yang digunakan.
Rancangan algoritma pada penelitian ini bisa dilihat pada sub bab selanjutnya. Pengenalan pola marker dengan aplikasi yang dibuat.
Intergrasi antara objek virtual 3D dengan marker ketika marker tertangkap oleh kamera dan dikenali, sehingga pada layar akan terlihat objek 3D sesuai marker yang ditampilkan. Uji coba dan evaluasi diperlukan untuk melihat tingkat keberhasilan dari metode library yang digunakan, yaitu FlarToolkit.
Kesimpulan terhadap aplikasi yang dibuat dan penulisan laporan dilakukan untuk mendokumentasikan semua kegiatan-kegiatan dan temuan-temuan selama pelaksanaan penelitian.
3.2 Marker
Marker merupakan ilustrasi hitam dan putih berbentuk persegi dengan batas hitam tebal dan latar belakang putih. Secara default, marker memang menggunakan bingkai hitam dengan pola yang berada di bagian tengah bingkai, akan tetapi dalam perkembangannya, marker tidak harus hitam putih. Dalam persegi tersebut dapat dimasukkan simbol, gambar ataupun pola yang akan digunakan sebagai penanda (marker). Marker
memiliki beberapa ketentuan yaitu harus persegi dan marker memiliki bentuk yang tetap (umumnya hitam atau putih) dan biasanya berada dengan latar belakang warna yang kontras (biasanya kebalikan dari perbatasan warna). Ketebalan batas marker adalah 25% dari panjang sebuah penanda tepi. Tetapi ada pula marker custom yang berbeda ukuran bingkai, ataupun marker berwarna
Gambar 2 : Ukuran Marker
3.3 Marker Based Tracking
Metode marker yang digunakan pada augmented reality ini menggunakan metode marker based tracking. Komputer akan mengenali posisi dan orientasi marker lalu menciptakan objek virtual 3D.
Gambar 3 : Desain Activity Diagram Marker Based Tracking
Marker akan terekam melalui kamera real time.
Kemudian marker digunakan untuk mengenali objek yang akan ditambahkan. Objek yang ditambahkan akan diproses menggunakan komputer dan webcam Studi Literatur Membangun Augmented
Reality Menggunakan Penanda (Marker)
Analisa dan Desain Algoritma
Membangun Augmented Reality Dengan Menggunakan Marker
Mengintegrasikan objek Virtual 3D Diatas Marker
Kesimpulan Dan Penulisan laporan Uji Coba Dan Evaluasi Pada Library
FlarToolkit
yang kemudian ditampilkan dalam layar maupun peralatan display khusus melalui pengenalan sebuah marker (penanda). Selanjutnya ARMedia akan menampilkan objek yang akan degenerate secara otomatis dan real time. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 3.
Penjelasan dari alur diatas yaitu setelah image yang direkam oleh webcam adalah marker dengan bingkai hitam, selanjutnya adalah menghitung posisi dan orientasi marker. Selanjutnya adalah menemukan posisi dan orientasi dari marker 3D. Posisi dan orientasi marker tersebut secara relatif akan akan dihitung. Komputer akan mengenali posisi dan orientasi marker dan menciptakan dunia virtual 3D yaitu titik (0,0,0) dan 3 sumbu yaitu X, Y, dan Z.
Gambar 4 : Sistem Koordinat Marker
Setelah posisi dan orientasi dihitung, maka image marker yang terdapat ditengah bingkai hitam marker akan disesuaikan dengan image yang tersimpan dalam memory. Setelah marker terdeteksi, langkah selanjutnya adalah mendeteksi pattern yang terdapat di dalam bingkai. Kamera akan merekam pattern yang terdapat di dalam marker. Jika benar, maka pattern teridentifikasi sebagai penanda untuk menampilkan objek virtual. Hal selanjutnya yang akan dilakukan adalah menghitung posisi dan orientasi dari objek virtual. Kemudian objek virtual 3D tersebut akan ditranformasikan ke atas marker.
3.4 FlarToolKit
FlarToolkit adalah suatu library yang mengimplementasikan cara kerja ARToolkit. Akan tetapi FlarToolkit bukan turunan dari ARToolkit dan basic bahasa pemrograman yang digunakan adalah action script. Tetapi cara kerjanya tetap seperti cara kerja ARToolkit.
Gambar 5 : Desain Activity Diagram FlarToolKit
Penjelasan alur diagram FlarToolkit yaitu membuka video stream dari kamera. Kemudian aplikasi akan menangkap marker yang diarahkan di depan kamera.
Selanjutnya aplikasi akan mengubah image marker tersebut menjadi binary dan melakukan labeling pada marker tersebut. Aplikasi akan mendeteksi bingkai marker sebagai acuan membaca pola marker didalam bingkai marker tersebut. Selanjutnya adalah pencocokan pola marker. Jika sesuai, maka aplikasi akan melakukan kalkulasi transformasi matrix. Dan objek 3D akan di-render pada marker tersebut. Hasil selanjutnya objek 3D akan tampil pada layar.
4 Uji Coba dan Pembahasan 4.1 Skenario Uji Coba
Uji Coba dilakukan dengan menggunakan Laptop Dell Dengan spesifikasi processor Intel Core 2 Duo T8100 2.10GHz, kapasitas memory 2 Gb, resolusi monitor yang digunakan 1280x800 piksel. Perangkat lunak pendukung komputer adalah Windows 8. Perangkat keras kamera menggunakan Laptop Integrated Webcam ver. 1.4.1.1011 dan WebCam Vista/Live!
Cam Chat VF0330 1.12.1.0. Kebutuhan penggunaan FlarToolKit menggunakan library FlarToolKit dan Papervision3D_2.1.920, serta aplikasi Adobe Flash Professional CS6.
Pola marker yang digunakan adalah marker Hiro, marker Kanji, dan marker Ples. Pattern-pattern dari ketiga marker ini akan dipergunakan dalam acuan
menampilkan objek 3D pada aplikasi-aplikasi AR yang akan dibahas pada bab selanjutnya.
Gambar 6 : Marker Hiro, Marker Kanji, Dan Marker Ples
Skenario uji coba adalah penggunaan ARPles.swf atau ARPles.html dalam aplikasi FlarToolKit yang berbasis flash atau yang telah di-embed dalam html untuk menampilkan objek 3D pada layar ketika marker tertangkap pada kamera
4.2 Pelaksanaan Dan Evaluasi Uji Coba
Sesuai skenario diatas, maka proses awal pengenalan pattern custom adalah Penempatan Library, Data Pattern dan Objek 3D, serta aplikasi ARPles ditempatkan dalam 1 folder, penempatan objek 3D .dae dalam folder asset\objek, penempatan pattern dalam folder asset\FLAR serta Library-library yang dibutuhkan ditempatkan dalam folder \libs.
Selanjutanya adalah tampilan awal aplikasi ARPles.swf ketika dijalankan. Akan ada pilihan pengijinan pemakaian kamera dan mikrofon. Serta hasil penampilan objek 3D ketika marker tertangkap didalam kamera, dan tampilan awal aplikasi ARPles.html ketika dijalankan. Akan ada pilihan pengijinan pemakaian kamera dan mikrofon. Serta hasil penampilan objek 3D ketika marker tertangkap didalam kamera.
Gambar 7 : Folder ARPles
Gambar 8 : Penempatan Objek 3D Dalam Folder
Gambar 9 : Penyimpanan Data Marker
Gambar 10 : Library FlarToolKit
Gambar 11 : Tampilan Aplikasi Menggunakan Flash Player
Gambar 12 : Aplikasi ARPles Berbasis Flash
Hasil uji coba untuk menampilkan objek 3D pada layar ketika marker-marker tertangkap pada kamera dengan kondisi cahaya stabil dan marker berdiri tegak lurus didepan kamera pada aplikasi-aplikasi yang telah dijalankan terlihat pada Tabel 1. Sedangkan hasil uji coba untuk menampilkan objek 3D pada layar ketika marker tertangkap pada kamera dengan kondisi sudut marker yang berbeda secara horizontal pada aplikasi- aplikasi yang telah dijalankan terlihat pada Tabel 2.
Yang terakhir adalah hasil uji coba untuk menampilkan
objek 3D pada layar dengan kondisi pencahayaan yang berbeda-beda pada aplikasi-aplikasi yang telah dijalankan terlihat pada Tabel 3.
Tabel 1 : Objek 3D
Tabel 2 : Sudut Marker Terhadap Objek 3D
Tabel 3 : Objek 3D Terhadap Ruangan Dan Cahaya
*Ket :
1. Muncul Stabil.
2. Muncul Tidak Stabil.
3. Jarang Muncul.
4. Tidak Muncul.
4.3 Analisa Hasil Dan Kelemahan
Dari uji coba menampilkan objek 3D dengan penggunaan 3 marker dapat dilihat bahwa aplikasi aplikasi ARPles baik penggunaan Flash atau HTML tidak dapat menangkap objek dengan baik. Perlu adanya perbaikan dalam pembacaan objek marker.
Hasil tabel kedua pengukuran sudut marker-marker terhadap penampakan objek 3D pada layar dapat dilihat bahwa ARPles mempunyai hasil yang jelek dikarenakan hasil daripada uji coba sebelumnya mempunyai hasil yang kurang bagus dalam membaca marker. Tabel yang terakhir pengukuran kondisi cahaya yang berbeda pada ruang yang berbeda pada marker Hiro dengan kondisi marker tegak lurus didepan kamera pada jarak terbaik, didapat hasil bahwa aplikasi ARPles tetap mendapat hasil yang kurang baik.
5 Kesimpulan
Dari hasil penelitian yang dilakukan pada library yang digunakan untuk membangun aplikasi Augmented Reality didapatkan bahwa library tersebut mampu membangun suatu aplikasi untuk menampilkan objek 3D pada marker yang dikenali yang tertangkap pada kamera.
Pada hasil implementasi menggunakan FlarToolkit, hasil yang didapat kurang begitu baik walau kecepatan frame stabil. Hal ini dikarenakan pengambilan gambar dari kamera, gambar yang ditampilkan terlihat buram
dan tidak menampilkan gambar secara lebih jelas.
Maka hal ini berimbas pada pembacaan marker yang kurang baik, sehingga dalam menampilkan objek 3D kurang baik. Kelebihannya terletak pada format .swf sehingga dapat diimplementasikan kedalam format .html.
6 Future Work
Dari semua hasil uji coba dan implementasi ini diharapkan dapat digunakan sebagai acuan dalam membangun aplikasi Augmented Reality yang selanjutnya yang dapat digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Library yang telah diteliti dapat diolah kembali lebih baik lagi sesuai kebutuhan yang hendak digunakan. Pada implementasi FlarToolKit perlu adanya perbaikan dalam menampilkan gambar pada layar yang jauh lebih jelas dari pengambilan gambar oleh kamera sehingga pembacaan marker jauh lebih baik.
Daftar Pustaka
[1]. Azuma, Ronald T, “A Survey of Augmented reality”, http://www.cs.unc.edu/~azuma/ARpresence.pdf (diakses 2 November 2013).
[2]. Andriyadi, Angga, “Augmented Reality With ARToolkit”, Augmented Reality Team, 2011.
[3]. Prof. Dr. Butz, A, “Interaction Technique For AR, LMU Munchen - Medieninformatik, 2006
.
[4]. Cabana, Pablo, “Flash / Understand Augmented Reality With FlarToolkit”, http://www.cabanacriacao.com, Diakses 2013
[5] Kato, H, “Inside ARToolkit”, Hiroshima City University, 2000.
[6]. Koyama, T alias Saqoosha., “Introducing of FlarToolkit”.
Katamari Inc. CTO / Flash Developer, 2008.
[7]. Team Penulis, “Animasi Kartun 3D dengan 3ds MAX 2011 dan Adobe Flash CS5”, Wahana Komputer, Penerbit Andi, 2011.
Objek 3D / Jarak (cm) * Uji Coba Marker 15 20 25 30
ARPles Hiro Kanji Ples
4 4 4
1 1 2
1 2 1
2 2 2
Sudut (Derajat) * Uji Coba Marker 30 50 70 80 90
ARPles Hiro Kanji
Ples 2 2 2
2 2 3
3 3 3
3 3 3
4 4 4
Kondisi Ruangan Aplikasi
Cahaya Ruangan ARPles
Terang Redup Gelap Terang Mendung
Gelap
Tertutup Tertutup Tertutup Terbuka Terbuka Terbuka
1 3 4 1 2 4
