TEKNOLOGI AUGMENTED REALITY UNTUK BUKU
PEMBELAJARAN PENGENALAN HEWAN
PADA ANAK USIA DINI
SECARA VIRTUAL
NASKAH PUBLIKASI
diajukan oleh
Brian Yudhastara
11.22.1369
Kepada
SEKOLAH TINGGI MANAJEMEN INFORMATIKA DAN KOMPUTER
AMIKOM
YOGYAKARTA
2012
NASKAH PUBLIKASI
TEKNOLOGI AUGMENTED REALITY UNTUK BUKU
PEMBELAJARAN PENGENALAN HEWAN
PADA ANAK USIA DINI
SECARA VIRTUAL
yang di persiapkan dan disusun oleh
Brian Yudhastara
11.22.1369
Telah disetujui oleh Dosen Pembimbing Tugas Akhir
pada tanggal 4 September 2012
Dosen Pembimbing
NIK. 190302125
Emha Taufiq Luthfi, ST, M.Kom
Tanggal 4 September 2012
Ketua Jurusan
Sistem Informasi
NIK. 190302029
Bambang Sudaryatno, Drs, MM
ii
AUGMENTED REALITY TECHNOLOGY FOR LEARNING BOOK THE INTRODUCTION OF THE EARLY CHILDHOOD ANIMALS
IN THE VIRTUAL
TEKNOLOGI AUGMENTED REALITY UNTUK BUKU PEMBELAJARAN PENGENALAN HEWAN PADA ANAK USIA DINI
SECARA VIRTUAL
Brian Yushastara Emha Taufiq Luthfi, ST, M.Kom
Jurusan Sistem Informasi STMIK AMIKOM YOGYAKARTA
ABSTRACT
Augmented Reality is growing very rapidly. Augmented Reality is an attempt to combine the real world and virtual world created by computer so that the boundary between the two becomes very thin. Merging real and virtual objects is possible with the appropriate display technology, interactivity is made possible through the device-specific input devices, and good integration requires effective tracking.
Learning system that is less attractive and effective it will be difficult in the memorized and understood for young children. Learning system to be visualized through the media 3d webcam. So it will look more attractive. Broadly speaking, the process is by reading the image of the marker will be automatically captured by the camera, the camera will detect the marker and will be compared with an image that has been becoming a reference marker. Then, when the marker in the familiar 3D objects will be displayed on the monitor screen.
Application made by marker detection methods can be developed into a real and interesting application (Augmented Reality).It can be widely implemented in various media. For example in the print media that book Introduction to Animal Learning In Early Childhood.
DAFTAR ISI
Halaman Judul ... i
Lembar Pengesahan ... ii
Abstract ... iii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang Masalah ... 1
BAB II LANDASAN TEORI ... 1
1. Tinjauan Pustaka ... 1
2. Augmented Reality ... 1
1. Pengertian Augmented Reality ... 1
2. Sejarah Augmented Reality ... 2
3. Contoh Pengaplikasian Augmented Reality ... 2
1. Navigasi Telepon Genggam ... 2
2. Hiburan ... 2
3. Kedokteran (Medical) ... 3
4. Engineering Design ... 3
5. Robotics dan Telerobotics ... 3
3. ArToolKit ... 3
4. Deteksi Marker ... 3
5. Kalibrasi Kamera ... 4
6. VRML ... 4
7. Autodesk 3ds Max ... 4
BAB III ANALISIS PERANCANGAN SISTEM ... 4
1. Analisis Sistem Lama ... 4
2. Analisis Kebutuhan Sistem ... 5
1. Kebutuhan Perangkat Keras (Hardware) ... 5
2. Kebutuhan Perangkat Lunak (Software) ... 5
3. Kebutuhan Sumber Daya Manusia (Brainware) ... 5
3. Analisis Kelayakan... 5
1. Kelayakan Teknis ... 5
2. Kelayakan Teknologi ... 5
3. Kelayakan Hukum ... 6
4. Proses Perancangan Sistem ... 6
5. Flowchart Sistem... 6
6. Proses Alur Kerja Buku Pengenalan Hewan Augmented Reality ... 6
7. Sketsa Desain Halaman Buku Pengenalan Hewan ... 6
8. Design Marker untuk tiap – tiap hewan ... 6
BAB IV IMPLEMENTASI SISTEM ... 6
4.1 Pembuatan Design Halaman Buku ... 6
4.2 Membaca Marker ... 7
4.3 Design Objek Hewan 3d ... 7
4.4 Menganimasikan Objek 3d ... 7
4.4.1 Teknik Timeline ... 7
4.4.2 Teknik Lining ... 8
4.5 Penyisipan Objek 3d ke ARToolKit ... 8
4.6 Tabel Hasil Perancangan ... 9
4.7 Uji Coba Sistem ... 9
4.8 Tabel Hasil Pengujian ... 9
BAB V PENUTUP ... 9
1. Kesimpulan ... 9
1. Saran ... 10
1. Pendahuluan
Dalam era globalisasi seperti ini, perkembangan teknologi informasi dan komunikasi telah mewabah di kalangan masyarakat umum. Seiring berjalannya waktu, Augmented Reality berkembang sangat pesat sehingga memungkinkan pengembangan aplikasi ini di berbagai bidang termasuk perindustrian. Augmented Reality merupakan upaya untuk menggabungkan dunia nyata dan dunia virtual yang dibuat melalui komputer sehingga batas antara keduanya menjadi sangat tipis.
Ronald T. Azuma (1997) mendefinisikan augmented reality sebagai penggabungan benda - benda nyata dan maya di lingkungan nyata, berjalan secara interaktif dalam waktu nyata, dan terdapat integrasi antarbenda dalam tiga dimensi, yaitu benda maya terintegrasi dalam dunia nyata. Penggabungan benda nyata dan maya dimungkinkan dengan teknologi tampilan yang sesuai, interaktivitas dimungkinkan melalui perangkat-perangkat input tertentu, dan integrasi yang baik memerlukan penjejakan yang efektif.
Karena pengolahan citra merupakan salah satu proses dengan fleksibilitas yang sangat tinggi dan dapat diterapkan pada berbagai aplikasi, maka pada proyek akhir ini kami mencoba untuk melakukan pembuatan Buku Pembelajaran pada anak usia dini menggunakan fasilitas teknologi augmented reality. Buku Pembelajaran ini akan digunakan untuk anak dari umur 5 – 12 tahun . Secara garis besar prosesnya adalah dengan pembacaan citra pada marker yang secara automatis akan dicapture oleh kamera , camera akan mendeteksi marker tersebut dan akan di bandingkan dengan gambar marker yang telah mejadi acuan. Kemudian bila marker di kenali maka akan di tampilkan obyek 3D pada layar monitor.
Penggunaan komputer untuk keperluan pendidikan yang semakin meluas terutama di negara-negara maju, merupakan fakta yang menunjukkan bahwa dengan media ini memang dimungkinkan diselenggarakannya proses belajar mengajar yang lebih efektif bagi anak usia dini. Sebagai media yang diharapkan akan mampu memberi dukungan bagi terselenggarakannya proses komunikasi interaktif antara komputer dengan anak usia dini sebagaimana yang dipersyaratkan dalam suatu kegiatan pembelajaran. Komputer dapat menjadi media pembelajaran yang paling terkemuka dan paling dipergunakan secara luas.
Atas dasar pertimbangan tersebut, maka dibuatlah judul “Teknologi Augmented Reality untuk Buku Pembelajaran Pengenalan Hewan Pada Anak Usia Dini Secara Virtual”
2. Landasan Teori 1. Tinjauan Pustaka
Buku “Augmented Reality With ARToolkit” karangan Anggi Andriyadi, S. Kom dari nulisbuku.com. yang membahas tutorial pembuatan Augmented Reality menggunakan ARToolkit, untuk objek – objek yang menarik.
Anggi Andriyadi tahun 2011 melakukan penelitian yaitu
“PENERAPAN AUGMENTED REALITY PADA BROSUR UNTUK MEDIA PERIKLANAN MOBIL SECARA VIRTUAL ”. Desain brosur dibuat untuk membangun ketertarikan pelanggan dan minat pelanggan terhadap produk atau servis, sehingga brosur dapat mengarahkan pelanggan, untuk menghubungi atau datang membeli produk didalam brosur.
Penerapan augmented reality pada brosur ini, dilakukan dengan menggunakan ArToolkit dan bahasa pemograman C++ untuk menampilkan produk 3D mobil yang dipromosikan, sehingga dapat membuat sales marketing mobil menjadi mudah mempromosikan sebuah produk mobil, tanpa harus membawa produk mobil yang asli.
2.2 Augmented Reality
1. Pengertian Augmented Reality
Ronald T. Azuma (1997) mendefinisikan augmented reality sebagai penggabungan benda-benda nyata dan maya di lingkungan nyata, berjalan secara interaktif dalam waktu nyata, dan terdapat integrasi antarbenda dalam tiga dimensi, yaitu benda maya terintegrasi dalam dunia nyata. Penggabungan benda nyata dan maya dimungkinkan dengan teknologi tampilan yang sesuai, interaktivitas dimungkinkan melalui perangkat-perangkat input tertentu, dan integrasi yang baik memerlukan penjejakan yang efektif.
Sedangkan menurut Stephen Cawood & Mark Fiala dalam bukunya yang berjudul Augmented reality: a practical guide, mendefinisikan bahwa Augmented Reality merupakan cara
alami untuk mengeksplorasi objek 3D dan data, AR merupakan suatu konsep perpaduan antara virtual reality dengan world reality. Sehingga obyek-obyek virtual 2 Dimensi (2D) atau 3 Dimensi (3D) seolah-olah terlihat nyata dan menyatu dengan dunia nyata. Pada teknologi AR, pengguna dapat melihat dunia nyata yang ada di sekelilingnya dengan penambahan obyek virtual yang dihasilkan oleh komputer.
Dalam buku “ Handbook of Augmented Reality”, Augmented Reality bertujuan menyederhanakan hidup pengguna dengan membawa informasi maya yang tidak hanya untuk lingkungan sekitarnya, tetapi juga untuk setiap melihat langsung lingkungan dunia nyata, seperti live-streaming video. AR meningkatkan pengguna persepsi dan interaksi dengan dunia nyata. Berikut gambaran umun tentang proses cara kerja augmented reality yang menggunakan webcam dan komputer sebagai medianya.
1. Sejarah Augmented reality
Sejarah tentang augmented reality dimulai dari tahun 1957-1962, ketika seorang penemu yang bernama Morton Heilig, seorang sinematografer, menciptakan dan memapatenkan sebuah simulator yang disebut Sensorama dengan visual, getaran dan bau. Pada tahun 1966, Ivan Sutherland menemukan head-mounted display yang dia claim adalah, jendela ke dunia virtual. Tahun 1975 seorang ilmuwan bernama Myron Krueger menemukan Videoplace yang memungkinkan pengguna, dapat berinteraksi dengan objek virtual untuk pertama kalinya. Tahun 1989, Jaron Lanier, memeperkenalkan Virtual Reality dan menciptakan bisnis komersial pertama kali di dunia maya, Tahun 1992 mengembangkan Augmented Reality untuk melakukan perbaikan pada pesawat boeing, dan pada tahun yang sama, LB Rosenberg mengembangkan salah satu fungsi sistem AR, yang disebut Virtual Fixtures, yang digunakan di Angkatan Udara AS Armstrong Labs, dan menunjukan manfaatnya pada manusia, dan pada tahun 1992 juga, Steven Feiner, Blair Maclntyre dan dorée Seligmann, memperkenalkan untuk pertama kalinya Major Paper untuk perkembangan Prototype AR.
Pada tahun 1999, Hirokazu Kato, mengembangkan ArToolkit di HITLab dan didemonstrasikan di SIGGRAPH, pada tahun 2000, Bruce.H.Thomas, mengembangkan ARQuake, sebuah Mobile Game AR yang ditunjukan di International Symposium on Wearable Komputers.
Pada tahun 2008, Wikitude AR Travel Guide, memperkenalkan Android G1 Telephone yang berteknologi AR, tahun 2009, Saqoosha memperkenalkan FLARToolkit yang merupakan perkembangan dari ArToolkit. FLARToolkit memungkinkan kita memasang teknologi AR di sebuah website, karena output yang dihasilkan FLARToolkit berbentuk Flash. Ditahun yang sama, Wikitude Drive meluncurkan sistem navigasi berteknologi AR di Platform Android. Tahun 2010, Acrossair menggunakan teknologi AR pada I-Phone 3GS.
1. Contoh Pengaplikasian Augmented Reality
Seiring berjalannya waktu, Augmented Reality berkembang sangat pesat sehingga memungkinkan pengembangan aplikasi ini di berbagai bidang sebagai contoh, sebagai berikut :
1. Navigasi Telepon Genggam
Dalam kurun waktu 1 tahun terakhir ini, telah banyak integrasi Augmented reality yang dimanfaatkan pada telepon genggam. Saat ini ada 3 Sistem Operasi telepon genggam besar yang secara langsung memberikan dukungan terhadap teknologi Augmented reality melalui antarmuka pemrograman aplikasinya masing-masing. Untuk dapat menggunakan kamera sebagai sumber aliran data visual, maka Sistem Operasi tersebut mesti mendukung penggunaan kamera dalam modus pratayang. Augmented reality adalah sebuah presentasi dasar dari aplikasi-aplikasi navigasi. Dengan menggunakan GPS maka aplikasi pada telepon genggam dapat mengetahui keberadaan penggunanya pada setiap waktu. Khusus untuk Sistem Operasi iPhone dan Android, ada 2 pemain besar (Layar dan Wikitude) di dunia Augmented reality.
2. Hiburan
Bentuk sederhana dari Augmented reality telah dipergunakan dalam bidang hiburan dan berita untuk waktu yang cukup lama. Contohnya adalah pada acara laporan cuaca dalam siaran televisi di mana wartawan ditampilkan berdiri di depan peta cuaca yang berubah. Dalam studio, wartawan tersebut sebenarnya berdiri di depan layar biru atau hijau. Pencitraan yang asli digabungkan dengan peta buatan komputer menggunakan teknik yang bernama chroma-keying. Princeton Electronic Billboard telah mengembangkan sistem Augmented reality yang
memungkinkan lembaga penyiaran untuk memasukkan iklan ke dalam area tertentu gambar siaran. Contohnya, ketika menyiarkan sebuah pertandingan sepak bola, sistem ini dapat menempatkan sebuah iklan sehingga terlihat pada tembok luar stadium.
3. Kedokteran (Medical)
Teknologi pencitraan sangat dibutuhkan di dunia kedokteran, seperti misalnya, untuk simulasi operasi, simulasi pembuatan vaksin virus, dll. Untuk itu, bidang kedokteran menerapkan
augmented reality pada visualisasi penelitian mereka. 4. Engineering Design
Seorang engineering design membutuhkan augmented reality untuk menampilkan hasil design mereka secara nyata terhadap klien. Dengan augmented reality klien dapat mengtahuo, tentang spesifikasi yang lebih detail tentang desain mereka.
5. Robotics dan Telerobotics
Dalam bidang robotika, seorang operator robot, mengunnakan pengendari pencitraan visual dalam mengendalikan robot itu. Jadi, penerapan augmented reality dibutuhkan di dunia robot.
1. ArToolKit
ArToolkit adalah software library, untuk membangun augmented reality (AR). Aplikasi ini adalah aplikasi yang melibatkan overlay pencitraan virtual ke dunia nyata. Atau bisa dikatakan sebagai applikasi yang bisa membaca tanda sederhana , menjadi objek 3 dimensi, yang tergabung dalam 1 layer pada marker (tanda) yang kita buat. ArToolkit menggunakan pelacakan video, untuk menghitung posisi kamera yang nyata dan mengorientasikan pola pada kertas marker secara realtime.
Setelah, posisi kamera yang asli telah diketahui, maka virtual camera dapat diposisikan pada titik yang sama, dan objek 3D akan digambarkan diatas marker. Jadi ArToolkit memecahkan masalah pada AR yaitu, sudut pandang pelacakan objek dan interaksi objek virtual.
Beberapa fitur – fitur ARToolkit sebagai berikut :
1. Single camera position/orientation tracking.
2. Tracking code that uses simple black squares.
3. The ability to use any square marker patterns.
4. Easy camera calibration code.
5. Fast enough for real time AR applications.
6. SGI IRIX, Linux, MacOS and Windows OS distributions.
7. Distributed with complete source code.
Proses Kerja ArToolkit
ArToolkit menggunakan tehnik visi komputer untuk mengkalkulasikan sudut pandang kamera nyata ke marker yang nyata. Ada lima langkah, dalam proses kerja ArTookit :
1. Kamera, mencari marker, kemudian marker yang dideteksi dirubah menjadi binary, black frame atau bingkai hitam akan terdeteksi oleh kamera.
2. Kamera akan menemukan poisisi marker 3D dan dikalkulasikan dengan kamera nyata. 3. Kamera akan mengindentifikasi marker, apakah pola marker sesuai dengan templates
memory.
4. Dengan mentrasformasikan posisi marker. 5. Objek 3D di render diatas marker.
ARToolKit memanipulasi beberapa variable yang berbeda. ARToolKit menggunakan format image yang berbeda untuk modul yang berbeda. Beberapa format hanya tersedia pada beberapa platform dan hardware yang spesifik.
1. Deteksi Marker
Deteksi marker dengan menggunakan metode Hough Transform mendeteksi parameter parameter geometri. Representasi garis dari marker yang ditangkap kamera webcam menggunakan (r = x cos(_) + y sin(_), r: jarak antar garis dalam kalibrasi kamera, _: sudut antara garis normal dengan sumbu-x). Input merupakan nilai biner dari titik sudut (edge) yang menghubungkan antar garis dimana semua titik sudut tersebut ditentukan sebagai pixel. Hough Transform membutuhkan array yang disebut accumulator array, array ini hanya mempunyai 1 nilai balik untuk setiap kombinasi parameter (r, _) yang memungkinkan.
Setiap garis dapat dibangun dengan menghubungkan antara titik sudut (edge) yang telah ditentukan sebagai pixel tadi, dan parameter-parameter yang terkait dengan r dan _ menentukan nilai increment dari accumulator array. Setelah semua garis-garis yang memungkinkan diproses, nilai array yang tinggi merepresentasikan sebuah garis (marker border). Meskipun Hough Transform memiliki banyak noise dan diskontinuitas dalam sebuah image dan belum mampu menemukan titik akhir dari sebuah garis.
Berikut beberapa contoh marker yang sering digunakan : 1. Kalibrasi kamera
Kalibrasi kamera adalah salah satu langkah yang harus dilakukan dalam proses rekonstruksi 3D, dimana proses ini diperlukan untuk mendapatkan informasi parameter kamera yang digunakan untuk melakukan transformasi dari 3D (world coordinate) menuju ke 2D (camera coordinate). Ada beberapa metode yang sudah dikembangkan untuk melakukan proses kalibrasi kamera. Kalibrasi kamera adalah salah satu langkah yang harus dilakukan dalam proses rekonstruksi 3D, dimana proses ini diperlukan untuk mendapatkan informasi parameter kamera yang digunakan untuk melakukan transformasi dari 3D (world coordinate) menuju ke 2D (camera coordinate). Ada beberapa metode yang sudah dikembangkan untuk melakukan proses kalibrasi kamera. Metodemetode ini dapat digolongkan ke dalam dua kategori, yaitu:
1. Photogrammetric Calibration. Proses kalibrasi kamera di lakukan dengan mengamati obyek kalibrasi dimana geometri dalam ruang 3D telah diketahui dengan sangat tepat. Umumnya, metode ini dapat dilakukan dengan sangat efisien. Obyek kalibrasi biasanya terdiri dari dua atau tiga bidang yang terletak secara orthogonal satu dengan yang lainnya. 2. Self Calibration. Metode-metode pada kategori ini tidak menggunakan obyek kalibrasi.
Metode ini dilakukan dengan cara menggerakkan kamera pada pemandangan statis (static scene), yang dibatasi oleh parameter internal kamera dari perubahan letak kamera dengan menggunakan informasi yang terdapat pada gambar saja. Oleh karena itu, jika beberapa gambar diambil oleh kamera yang sama dengan parameter internal yang sama, hubungan antara gambar-gambar yang ada cukup untuk mendapatkan parameter internal dan eksternal yang ada. Parameter ekstrinsik menggambarkan orientasi posisi dari kamera terhadap sistem koordinat sebenarnya dalam ruang 3D (world coordinate).
2.6 VRML
VRML adalah singkatan dari Virtual Reality Modeling Language suatu bahasa pemrograman yang digunakan untuk membentuk objek 3D yang dapat dibaca oleh browser internet. VRML adalah simple text language yang menggambarkan bentuk 3-D dan interaksi dengan lingkungan. VRML dipublikasikan pada Mei 1995 dan kemudian dilakukan standarisasi pada VRML97.
Pada tahun 1997, VRML 2.0 dispesifikasikan kedalam ISO (international Standart Organization) sebagai bahasa 3-D browser dengan SGI platform (Silicon Graphics Cosmo Player). File VRML memiliki ekstensi *. wrl. Meskipun VRML menggunakan format teks, mereka mungkin sering dikompres dengan menggunakan gzip sehingga mereka mentransfer melalui internet lebih cepat (beberapa file terkompresi gzip menggunakan ekstensi *. wrz). Banyak program pemodelan 3D dapat menyimpan benda-benda dan adegan dalam format VRML. Untuk membangun atau membuat filenya menggunakan text editor (notepad, edit plus, dll).
2.7 Autodesk 3ds Max
Autodesk 3ds Max, 3D Studio MAX sebelumnya, adalah pemodelan, animasi dan rendering paket yang dikembangkan oleh Autodesk Media dan Entertainment. Autodesk memiliki kemampuan pemodelan, arsitektur plugin yang fleksibel dan dapat digunakan pada platform Microsoft Windows. Software Ini sering digunakan oleh pengembang video animation, studio TV komersial dan studio visualisasi arsitektur.
Hal ini juga digunakan untuk efek-efek film dan film pra-visualisasi. Selain pemodelan dan tool animasi, versi terbaru dari 3DS Max juga memiliki fitur shader (seperti ambient occlusion dan subsurface scattering), dynamic simulation, particle systems, radiosity, normal map creation and rendering, global illumination, customize user interface, dan bahasanya scripting untuk 3DMax.
3 ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM 3.1 Analisi Sistem Lama
Sistem pembelajaran yang kurang menarik dan efektif akan susah di hafal dan di mengerti bagi anak usia dini. Sistem pembelajaran yang menggunakan buku pembelajaran, alat peraga dan media website misalnya, itu semua masih di anggap kurang menarik di era perkembangan teknologi yang sangat pesat ini. Berikut contoh Sistem pembelajaran yang lama: 1. Contoh buku pembelajaran :
1. Buku Animal Family, karya Paulina Candra Agista, Penerbit Kanisius
Di tiap halaman buku ini hanya menampilkan gambar hewan dan teks nama hewan tersebut.
2. Contoh web pembelajaran :
Di web ini berisi tentang nama – nama hewan saja. 4. Contoh alat peraga :
5. 40 Kartu nama – nama hewan
Di setiap kartu ini terdapat gambar hewan di bagian depan dan teks nama hewan di bagian belakang.
3.2 Analisis Kebutuhan Sistem
Analisis ini dilakukan untuk mengetahui kebutuhan apa saja yang dibutuhkan dalam pembuatan Buku Pembelajaran 3d menggunakan augmented reality. Meliputi kebutuhan
hardware, software, dan brainware.
3.2.1 Kebutuhan Perangkat Keras (Hardware)
Perangkat keras adalah alat yang digunakan untuk mengolah data dan penyajian laporan. Perangkat keras yang dibutuhkan terdiri dari:
1.Hardware Yang Digunakan Dalam Membangun Sistem
1. PC dengan Processor AMD Atlhon(tm) II X2 245 2,90 GHZ 2. Kapasitas Random Access Memory (RAM) 4096 Mb. 3. Harddisk dengan kapasitas 320 GB .
4. NVIDIA GeForce 9500 GT
5. Camera atau Webcam Logitech C170 5 MP. 2.Kebutuhan Minimal Hardware Dalam Menjalankan Sistem
1. PC atau Laptop dengan Processor 1 GHZ atau Lebih 2. Kapasitas Random Acess Memory (RAM) 128 MB 3. Hardisk dengan ruang kosong 100 Mb
4. VGA Card 32 Mb Onboard atau VGA Card 5. Camera atau Webcam 1,3 Mb Pixel. 3.2.2 Kebutuhan Perangkat Lunak (Software)
Perangkat lunak yang dibutuhkan dalam sistem ini adalah perangkat lunak yang digunakan untuk pembuatan karakter hewan dengan teknologi AR, antara lain:
1. Adobe Photoshop
2. Autodesk 3D Studio MAX 3. Microsoft Windows 7 ultimate 4. ArToolkit Software Library
3.2.3 Kebutuhan Sumber Daya Manusia (Brainware)
Aspek ini merupakan individu yang akan terlibat langsung dalam penerapan Teknologi Augmented Reality untuk Buku Pembelajaran Pengenalan Hewan Pada Anak Usia Dini Secara Virtual. Manusia sebagai pencipta dan pengguna sistem, sehingga sistem ini bisa digunakan sesuai dengan fungsi dan kegunaanya. Oleh karena itu tanpa adanya sumber daya manusia yang berkualitas maka ketersediaan software dan hardware tidak akan berarti.
3.3 Analisis Kelayakan 3.3.1 Kelayakan Teknis
Aplikasi ini mampu dijalankan pada semua komputer agar diharapkan menjangkau lebih banyak pengguna. Penyederhanaan objek 3 dimensi pada aplikasi ditujukan untuk memberi keringanan komputer dalam menjalankan aplikasi.
Teknologi augmented reality merupakan teknologi yang belum dikenal oleh masyarakat luas. Salah satu dari beberapa teknologi inovatif yang mengajak penggunanya bergabung dengan benda maya secara real time. Oleh karena itu, aplikasi ini layak secara teknologi untuk digunakan atau diimplementasikan pada sebuah buku pembelajaran.
3.3.3 Kelayakan Hukum
Informasi yang dihasilkan oleh aplikasi ini berupa video yang menampilkan gambar hasil tangkapan webcam dengan benda maya di dalamnya. Aplikasi ini menuntut adanya Buku Pembelajaran yang di setiap halamannya di beri gambar hewan dan marker untuk memunculkan benda mayanya. Dengan demikian, output yang dihasilkan adalah karakter hewan 3D yang bergerak. Aplikasi ini tidak mengandung unsur pornografi atau cyber crime. Oleh karena itu, apliaksi ini tidak melanggar hukum teknologi informasi yang ada saat ini.
3.4 Proses Perancangan Sistem
Langkah – langkah dalam penerapan augmented reality pada buku pembelajaran, adalah sebagai berikut :
1. Membuat design buku dan design hewan menggunakan adobe photoshop 2. Menbuat marker pada tiap – tiap halaman buku
3. Membuat 3D object animasi menggunakan autodesk 3d max 4. Meng – import 3D obect animasi dalam bentuk .vrml 5. Melakukan perekayasaan sistem, dengan ARToolkit
6. Melakukan pengujian, terhadap buku pembelajaran yang telah dibuat sehingga 3D object tampil diatas marker melalui media webcam dan komputer.
3.5 Flowchart Sistem
Marker yang sudah di print di tampilkan di depan kamera,lalu kamera akan membaca marker tersebut dan di olah di ARTtoolkit process. Bila marker yang di deteksi oleh kamera sesuai dengan marker yang telah menjadi acuan sebelumnya maka akan di tampilkan Object 3D namun bila marker yang di baca oleh camera tidak sama dengan marker yang menjadi acuan maka ARTtoolkit process akan kembali melakukan pembacaan input image dari camera.
3.6 Proses Alur Kerja Buku Pengenalan Hewan Augmented Reality
Proses buku pembelajaran berbasis augmented reality seperti yang diatas bahwa, user melakukan interaksi dengan cara mengarahkan halaman buku pembelajaran ke webcam yang terdapat pada laptop atau komputer PC yang sudah memiliki software library ArToolkit.
Kamera webcam akan mengidentifikasi marker yang terdapat pada tiap – tiap halaman buku pembelajaran kemudian software Artoolkit akan merendernya menjadi obyek 3D dan akan tampil pada layar monitor.
4 IMPLEMENTASI SISTEM
Setelah melakukan analisis dan perancangan system yang telah dibahas pada Bab III, maka untuk tahap selanjutnya yaitu Implementasi Sistem. Implementasi Sistem adalah proses realisasi dari model system yang telah dirancang sebelumnya. Dalam membuat sebuah aplikasi augmented reality maka terlebih dahulu harus mendownload semua library dan juga software yang digunakan untuk dapat membuat programnya, karena program tidak akan bisa di jalankan bila librarynya tidak ada, dan akan muncul banyak error dalam setiap baris program.
4.1 Pembuatan Design Halaman Buku
Sebelum membuat program maka harus dibuat markernya terlebih dahulu yang sudah saya bahas marker – markernya di Bab III. Proses disini sangat penting karena akana berpengaruh kepada hasil dari halaman buku tersebut. Dalam pembuatan design halaman buku dapat menggunakan software yang sangat digemari saat ini yaitu adobe Photoshop. Disini akan membuat halaman buku pengenalan hewan. Berikut beberapa langkah-langkah dalam pembuatan design halaman buku.
1. Membuka software adobe Photoshop, berikut tampilan halaman utama dari Adobe Phothoshop
2. Membuat layers baru dengan ukuran Width 297mm dan Height 210mm
3. Setelah kita punya layar baru, maka saatnya kita membuat halaman buku. Untuk desain pertama, kita buat background halaman buku menjadi warna #FFFFFF.
4. Mendesign Membuat marker di halaman buku. Caranya, pilih Rectangle Tool (di samping Eclipse Tool) > lalu buat objek kotak dengan menekan tombol [shift] lalu gambar di
tengah kartu > kemudian atur blending options di menu stroke dengan parameter dibawah ini:
5. Kemudian meambahkan beberapa gambar hewan dan tulisan nama he-wan sehingga design halaman buku menjadi sedimikian rupa.
Halaman Buku pada Gambar 4.7 telah disisipkan marker di bagian bawah tulisan, dengan marker yang kotak dengan gambar hewan ditengah kotak tersebut. Dengan adanya marker tersebut maka dapat dilakukan proses inisialisasi marker, sehingga marker dapat dibaca oleh ArToolkit.
4.2 Membaca Marker
Setelah selesai mencetak halaman buku maka selanjutnya dilakukan proses inisialisasi marker tersebut untuk disimpan sebagai pattern. Pattern ini berfungsi sebagai acuan dalam pembacaan marker. Marker adalah, sebuah pola yang berbentuk kotak dan berbingkai hitam, yang digunakan untuk menampilkan objek 3D yang ada di template memory ArToolkit.
Cara proses kerja marker adalah, kamera menyorot marker, kemudian kamera membaca pola yang ada didalam marker tersebut, bila pola terdeteksi maka kamera mencocokan pola marker yang disorot kamera dengan pola marker yang ada di template memory ArToolkit, selanjutnya bila pola cocok, maka objek dirender di pola marker yang disorot tersebut. Untuk membuat pattern ini maka dapat digunakan tool Mk_patt.exe yang sudah ada dalam software library ARToolkit.
Software mk_patt digunakan untuk mempola marker, kemudian marker yang sudah terpola olah mk_patt disimpan di dalam template memory ArToolkit, sehingga marker dapat dibaca oleh ArToolkit.
Mempolakan marker dengan cara mensorot hasil cetakan pola marker ke kamera. Berikut adalah langkah – langkah mempolakan marker marker- yang sudah dipolakan di mk_patt.exe.
1. Buka file mk_patt.exe yang ada di folder ARToolKit/bin buka mk_patt.exe Enter
camera parameter filename<data/camera_para.dat>: (langsung tekan enter)Property sheet properties untuk menyeting format video keluar (tekan [ok])muncul layar kamera. seperti gambar 4.8 di bawah ini.
2. Setelah muncul layar kamera webcam terus arahkan kamera ke marker. Berikut adalah gambar kamera menyorot pola marker. Bila mk_patt.exe mengeluarkan garis hijau dan merah di sekeliling bingkai, maka langsung kita klik layar kamera tersebut, setelah di klik maka layar akan menjadi berhenti. Langkah selanjutnya, masuk ke layar mk_patt.exe dan ketikkan nama marker yang kita buat, dengan format patt.(nama marker) sebagai contoh saya ketik patt.lebah lalu tekan[ok].
3. Untuk melihat hasil marker kita, cukup masuk ke folder Artoolkit/bin/ kemudian cari file patt.lebah.
4.3 Desain Objek hewan 3D
Desain objek hewan 3d ini berupa hanya gambar 3D, yang akan menjadi desain augmented reality pada buku pengenalan hewan. Berikut desain dan objek 3D buku pengenalan hewan, saya ambil satu hewan saja sebagai contoh yaitu objek 3D hewan Lebah, sebagai berikut:
4.4 Menganimasikan objek 3D
Animasi merupakan hasil dari pengolahan gambar tangan sehingga menjadi objek gambar yang bergerak. Dalam pembuatan animasi ini di buat dengan menggunakan tekhnik timeline dan tekhnik lining. Teknik Timeline adalah tempat untuk melakukan pengeditan atau pembuatan animasi, sedangkan teknik Lining adalah teknik dengan menggunakan alat bantu garis. Berikut adalah cara pembuatan animasi :
4.4.1 Teknik Timeline
1. Seleksi sayap bagian kanan 2. Tekan tombol auto key 3. Geser time slider ke detik ke-5
4. Gerakan sayap sampai keatas dengan tombol select and rotate
5. Geser Time Slider lagi ke detik ke-10
7. Ulangi proses tersebut untuk sayap kiri dan sayap kanan, sampai detik ke-100. Jika sudah selesai, tinggal tekan tombol Play
4.4.2 Teknik Lining
1. Grup terlebih dahulu hewan lebah. Untuk itu, seleksi semua komponen objek lebah, lalu klik menu group dan beri nama lebah.
2. Klik menu shapes lalu klik circle, kemudian gambar lingkaran.
3. Seleksi Objek lebah lalu pilih menu motion > Assign Controller > Klik Position: Position XYZ.
4. Di Assign Controller Klik Tombol Tanda Tanya, lalu klik menu Path Constraint.
5. Masuk ke menu Path Parameter lalu pilih Add Path, kemudian klik lingkaran sebagai jalur terbang kupu-kupu.
6. Bila kita klik tombol Play terlihat terbangnya lebah tidak memutar, untuk memperbaiknya beri tanda checklist di tombol follow di menu path parameter
7. Setelah di Follow, lebah memang sudah bergerak mengikuti garis, tetapi arah pandang lebah masih terbalik. Untuk memperbaikinya gunakan tombol select and rotate untuk mengatur arah pandang kupu-kupu.
8. Selesai, sekarang kita tekan tombol play , dan lebah akan terbang berkeliling. 4.5 Penyisipan object 3D ke ARToolKit
Objek 3D yang telah dibuat di 3DS Max, harus disisipkan kedalam ArToolkit, sehingga terbentuk objek hewan 3D buke pengenalan hewan yang menggunakan augmented reality. Langkah - langkah dalam penyimpanan adalah sebagai berikut :
1. Melakukan Eksport file 3DS Max ke file *.Wrl
2. Kemudian file *.Wrl yang telah di ekspor, dipindahkan ke folder wrl di ArToolkit. 3. Mengcopy file *.dat yang telah tesedia di ArToolkit dan me- rename sesuai dengan nama
file *.Wrl
4. Kemudian membuka file *.dat tersebut, dan membuka file tersebut dengan wordpad. Kemudian setelah file dibuka, nama file yang ada didalam file *.dat diganti dengan nama file *.wrl, yang telah kita salin di folder Wrl.
Berikut adalah source code untuk file *.dat lebah.wrl
0.0 0.0 0.0 # Translation 0.0 0.0 0.0 0.0 # Rotation
10.0 10.0 10.0 # Scale
5. Kemudian nama file *.dat yang telah disalin di folder wrl ArTookit, disisipkan ke source code object_data_vrml, dengan wordpad. Sebagai contoh, file *.dat yang digunakan adalah kartu_ucapan.dat. Berikut adalah potongan source code:
#pattern 1
VRML Wrl/lebah.dat
6. Kemudian kita memilih pattern atau pola yang telah dibuat sebelumnya dengan make_patt.exe. sebagai contoh, pattern yang digunakan adalah patt.kartu_lebaran, maka pattern tersebut disisipkan di source code object_data_vrml dengan wordpad. Berikut adalah potongan sourcecode:
Data/patt.kartu_lebaran
7. File *.dat yang disisipkan ke source code object_data_vrml, bisa lebih dari satu, tetapi dalam penelitian ini, objek yang disisipkan hanya berjumlah 1objek. Berikut potongan source code, untuk mengatur banyaknya objek yang dirender oleh kamera:
#the number of patterns to be recognized 1
8. Kemudian setelah semua file *.dat diatur di source code object_data_vrml, maka semua objek 3D siap dirender oleh kamera, dengan software library ArTookit. Berikut adalah semua source code di object_data_vrml :
#the number of patterns to be recognized 1
#pattern 1
Data/patt.kartu_lebaran 80.0
0.0 0.0
4.6 Tabel Hasil Perancangan
Hasil Dari Perancangan Halaman Buku Pengenalan Hewan ialah sebagai berikut: 4.7 Uji Coba Sistem
Uji coba sistem dilakukan untuk mengetahui apakah sistem sudah berjalan sesuai dengan yang direncanakan. Langkah pertama yaitu menjalankan ARGreetingCard. Ketika ARGreetingCard dijalankan, maka dialog property sheet properties, yang digunakan untuk, mengatur ouput tampilan kamera. Berikut interface program:
Setalah di “OK” maka ARGreetingCard melakukan loading ke model yang telah disisipkan di source code object_data_vrml. Berikut potongan source code dan interface program:
Setelah kamera ditampilkan, maka halaman buku pengenalan hewan diarahkan ke kamera, dan kemudian kamera melakukan render terhadap pola yang ada halaman buku. Berikut adalah hasil dari rendering kamera :
Berikut adalah hasil pengujian yang didapatkan.
1. Pada saat menjalankan sistem, hal pertama yang perlu diperhatikan adalah lamanya waktu loading model. Lama dan cepatnya waktu loading tersebut dapat dipengaruhi oleh seberapa besar obyek yang dibuat dan berapa banyak material yang dipakai.
2. Masalah lain yang muncul adalah ukuran objek 3D yang terlalu kecil, masalah ini diatasi dengan memperbesar ukuran objek langsung pada software 3DSMax, kemuadian diexport ke vrml lagi.
3. Cahaya juga berpengaruh sangat besar, yaitu apabila terlalu gelap marker tidak akan terbaca, begitu juga bila terlalu terang. Apabila marker tertutup sebagian oleh bayangan yang gelap, objek pun tidak akan muncul. Jadi cahaya yang dibutuhkan kamera dalam menangkap marker dapat diatur sendiri sampai kira-kira cahaya mencukupi.
4. Obyek yang terkadang hilang dan muncul, dikarenakan posisi marker yang kurang sesuai, pengaruh oleh cahaya dan keadaan lingkungan sekitarnya contohnya : benda yang tertangkap kamera webcam yang menyerupai marker.
5. Obyek yang terkadang muncul objek lain, dikarenakan bentuk marker yang mirip dengan marker lainnya sehingga muncul objek lainnya. Oleh karena itu pada saat penyorotan marker harus tepat.
4.8 Tabel Hasil Pengujian
Setelah dilakukan pengujian hewan satu per satu di setiap halaman Buku pengenalan hewan tersebut, maka hasil dari pengujian tersebut di lampirkan di tabel sebagai berikut:
V PENUTUP 5.1 Kesimpulan
Dari hasil pengujian dan analisa pada bab sebelumnya maka dapat diambil kesimpulan, sebagai berikut :
1.Cara membuat Buku pembelajaran Pengenalan Hewan pada anak usia dini secara Virtual menggunakan Teknologi Augmented Reality yaitu
1. Pertama, siapkan webcam dan komputer untuk proses kerjanya 2. Kedua, membuat marker di setiap halaman buku.
3. Ketiga, membuat objek 3d dengan 3dmax dan di simpan dengan file *.WRL. 4. Keempat, Proses rendering marker dengan cara webcam menyorot ke marker.
5. Kelima, Buku pembelajaran Pengenalan Hewan pada anak usia dini secara Virtual menggunakan Teknologi Augmented Reality siap di jalankan.
6.Buku pengenalan hewan dengan augmented reality ini dapat meningkatkan daya tarik masyarakat media pembelajaran dan pengetahuan anak. Hardware utama yang diperlukan adalah komputer dan webcam atau laptop.
7.Aplikasi yang dibuat dengan metode pendeteksian pola (marker detection) dapat dikembangkan menjadi sebuah aplikasi yang nyata dan menarik (Augmented Reality). dapat diimplementasikan secara luas dalam berbagai media. Sebagai contoh dalam media cetak ini yaitu buku pengenalan hewan.
5.2 Saran
Buku pengenalan dengan augmented reality ini sudah sudah layak digunakan untuk media pembelajaran. Agar lebih menarik diharapkan dilakukan pengembangan, Salah satu pengembangan yang dapat dilakukan adalah perbaikan pada animasi dan objek 3D, serta pengembangan desain buku yang bisa lebih baik lagi. Peneliti berharap, pengembangan augmented reality tidak difokuskan hanya pada software library ArToolkit, tetapi dikembangkan di software library yang lain, seperti FlarToolkit dan NyarToolkit.
DAFTAR PUSTAKA
Azuma, Ronald T. (August 1997). "A Survey of Augmented Reality". Presence: Teleoperators and Virtual Environments.
Anggi Andriyadi,2011, “Penerapan Augmented Reality Pada Brosur Untuk Media Periklanan Mobil Secara Virtual ”.
Buku Augmented Reality With ARToolkit – Anggi Andriyadi, S. Kom. Buku Augmented Reality Face Recognition – Anggi Andriyadi, S. Kom. Buku Animal Family – Paulina Candra Agista – Kanisius
Buku 3ds Max 2011 – Handi Candra – Maxikom. Furht, Borko. (2011). Handbook of Augmented Reality. Human Interface Technology Lab, ARToolKit,
Mas Ali Bahtiar ,2011, “ Sistem Augmented Reality Untuk Animasi Games Mengunakan Camera Pada Pc”.
SunuWibirama, Belajar Augmented Reality,
