1
Implementasi Augmented Reality Memanfaatkan Sensor
Akselerometer, Kompas dan GPS Pada Penentuan Lokasi Masjid
Berbasis Android
Diaz Hendrianto1, Ary Mazharuddin S 2
1,2 Jurusan Teknik Informatika, Fakultas Teknologi Informasi, Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Kampus ITS Sukolilo Surabaya, 60111, Indonesia 1diaz.hendri@gmail.com, 2cdkeyman@gmail.com
Abstrak
Pada makalah ini dibahas aplikasi pada smartphone Android yang mampu mengetahui lokasi masjid dengan mengimplementasikan teknologi augmented reality Augmented reality merupakan teknologi yang menggabungkan benda maya dua dimensi ke dalam sebuah lingkungan nyata tiga dimensi lalu memproyeksikan benda-benda maya tersebut secara real-time.
Dalam pengimplementasian augmented reality, aplikasi ini memanfaatkan sensor yang terintegrasi dalam device berupa akselerometer, kompas dan GPS. Data lokasi masjid didownload dari server kemudian disimpan dalam media penyimpanan internal. Dalam proses sinkronisasi database tersebut menggunakan metode web service dengan teknologi XML.
Pencarian masjid dengan metode augmented reality berhasil diimplementasikan pada handset android. Berdasarkan dari hasil uji coba aplikasi, detail lokasi masjid ditampilkan secara akurat dalam layar pengguna. Selain itu sinkronisasi data antara database device dengan database dengan database server dengan menggunakan metode XML-RPC berhasil diimplementasikan.
Kata kunci: Augmented reality, GPS, akselerometer,
web service
1. Pendahuluan
Masjid merupakan rumah tempat beribadah bagi umat islam. Pencarian lokasi masjid selama ini masih dilakukan secara manual yaitu dengan cara melihat peta dalam bentuk hard copy maupun dengan bertanya secara langsung kepada orang lain. Namun data lokasi masjid dalam bentuk hard copy sangat jarang kita temui. Hal tersebut tentunya sangat menyulitkan terutama bagi orang dari luar daerah untuk menemukan lokasi masjid [5].
Metode yang lebih modern untuk mencari posisi berdasarkan alamat yaitu dengan aplikasi berbasis Sistem Informasi Geografis. Aplikasi ini menampilkan informasi dalam bentuk peta digital disertai dengan gambar jalan dan pencarian rute secara lengkap. Hanya saja bagi sebagian orang yang awam terhadap lokasi yang dicari akan merasa kebingungan terhadap informasi dalam peta karena pengetahuan minim terhadap daerah tersebut.
Augmented reality merupakan teknologi yang menggabungkan benda maya dua dimensi dan ataupun tiga dimensi ke dalam sebuah lingkungan nyata tiga dimensi lalu memproyeksikan benda-benda maya tersebut secara real-time. Benda-benda maya menampilkan informasi berupa label maupun obyek virtual yang hanya dapat dilihat dengan kamera handphone maupun dengan komputer. Sistem dalam augmented reality bekerja dengan menganalisa secara real-time obyek yang ditangkap dalam kamera. Berkat perkembangan pesat teknologi handphone, augmented reality tersebut bisa diimplementasikan pada perangkat yang memiliki GPS, kamera, akselerometer dan kompas. Kombinasi dari ketiga sensor tersebut dapat digunakan untuk menambahkan informasi dari obyek yang ditangkap kamera.
Pada makalah ini dirancang dan diimplementasikan teknologi augmented reality pada aplikasi mobile berbasis android untuk mengetahui informasi mengenai lokasi masjid. Lokasi masjid yang tertangkap dalam kamera akan diberikan label berupa informasi jarak masjid dengan pengguna, nama masjid serta deskripsi tentang masjid. Data masjid diambil dari server kemudian disimpan dalam media penyimpanan internal handphone.
2. Perancangan dan Implementasi Sistem 2.1. Arsitektur aplikasi
Dengan menerapkan sistem client-server maka membutuhkan koneksi ke jaringan agar aplikasi client
2
dapat melakukan update database dari dan ke server. Secara umum arsitektur client-server secara keseluruhan ditunjukkan pada Gambar 2.Request webservice
Response webservice
Gambar 1. Arsitektur aplikasi
2.2. Implementasi perhitungan pada teknologi
Augmented Reality
Proses ini dilakukan perhitungan untuk mendapatkan koordinat masjid sehingga bisa ditampilkan dalam layar handphone. Data masjid disimpan dalam database lokal perangkat mobile, sehingga perhitungan tidak memerlukan waktu yang lama. Skema perhitungan untuk Augmented Reality sebagai berikut.
mulai
selesai
Data posisi user berupa lattitude, longitude dan altitude
Mulai listener kamera, kompas dan akselerometer
Perhitungan koordinat berdasarkan sudut inklinasi
dan sudut azimuth Buat query data masjid terdekat
berdasarkan perhitungan jarak
Proses query pada database lokal pada perangkat mobile
Koordinat berada dalam ukuran lebar dan tinggi layar handphone
Tampilkan ikon masjid dan deskripsi pada
layar handphone
tidak ya
Gambar 2. Flowchart perhitungan augmented reality
- Perhitungan sudut azimuth
Dalam sistem navigasi terdapat istilah azimuth yaitu sudut antara utara magnetis (nol derajat) dengan titik/sasaran yang kita tuju relatif terhadap sudut utara. Sudut azimuth pada masing-masing titik dihitung berdasarkan sudut arc-tangent antara perbedaan lattitude
dengan lokasi pengguna dibagi dengan perbedaan longitude.
Gambar 3. Ilustrasi sudut azimuth
Setelah mendapatkan sudut azimuth pada setiap titik langkah berikutnya adalah menemukan lokasi horizontal pada layar untuk menampilkan titik-titik lokasi masjid. Sudut azimuth di-update terus menerus sehingga bisa mewakili posisi imajiner di depan pengguna saat pengguna melakukan rotasi atau memutar layar handphone kekiri atau kekanan.
- Perhitungan sudut inklinasi
Sudut inklinasi merupakan sudut vertikal yang dibentuk antara titik tempat pengguna menggunakan aplikasi dengan titik lokasi masjid. Dengan menggunakan GPS titik ketinggian suatu lokasi dapat diketahui secara akurat. Setelah didapatkan ketinggian masing-masing titik langkah berikutnya yaitu menentukan sudut vertikal antara 2 titik tersebut dengan rumus trigonomteri.
Sensor akselerometer melakukan pembacaan terhadap orientasi handphone yang dipegang pengguna. Jika pengguna memegang dengan posisi layar menghadap depan dan rata dengan tanah maka ikon masjid akan ditampilkan sejajar terhadap horizon. Namun jika pengguna memegang device pada posisi 45 derajat kebawah maka ikon masjid muncul pada layar bagian atas.
Sumbu-X dalam representasi dunia nyata adalah garis horizontal, sumbu-Y merupakan garis vertikal dan sumbu-Z mengarah kearah depan layar sedangkan area di belakang layar memiliki nilai Z negatif.
3
Gambar 4. Akselerometer pada device android
Sensor akselerometer pada android menangkap 3 buah nilai dalam satuan (m/s2)
Nilai[0] : nilai akselerometer pada sumbu x Nilai[1] : nilai akselerometer pada sumbu y Nilai[2] : nilai akselerometer pada sumbu z
Sensor akselerometer menghitung akselerasi yang dikenakan pada device. Sehingga terdapat perbedaan nilai pada kondisi device berada pada kondisi diam (tidak terjadi akselerasi) dan device pada kondisi berakselerasi. Gaya gravitasi turut berperan pada pembacaan sensor akselerometer sehingga perlu dihilangkan dengan cara menerapkan high-past filter. Langkah berikutnya adalah mengubah nilainya menjadi dalam satuan derajat. Dimana nilai 900 terletak pada sumbu horizon, 450 pada posisi setengah keatas/ kebawah sedangkan 0 pada posisi lurus keatas/kebawah.
3. Uji Coba dan Evaluasi
Uji coba terhadap aplikasi ini dilakukan dengan perangkat mobile dengan spesifikasi
Nama : Sony Ericsson Xperia x10 mini Prosesor : 600 MHz
Koneksi : 3G
OS : android v2.1 (Éclair)
Uji coba dibagi menjadi 2 bagian yaitu uji coba fungsionalitas dan uji coba non fungsionalitas. Uji coba fungsionalitas meliputi semua kebutuhan fungsional pada aplikasi. Sedangkan uji coba non fungsionalitas dilakukan untuk melihat performa.
3.1. Uji coba fungsionalitas Uji coba fungsionalitas terdiri atas:
- Uji coba pencarian masjid dengan Augmented Reality
- Uji coba melihat daftar masjid terdekat - Uji coba insert database
- Uji coba delete database - Uji coba updata database - Uji coba sinkronisasi database 3.2. Uji coba non fungsionalitas.
Uji coba ini bertujuan untuk mengetahui tingkat akurasi dari digital kompas yang tertanam pada device android. Skenario uji coba dijalankan dengan cara membandingkan hasil perhitungan sudut azimuth yang diperoleh dari aplikasi dengan perhitungan sudut azimuth hasil perhitungan dengan menggunakan rumus perhitungan sudut azimuth.
Metode uji coba yang pertama dengan menggunakan rumus perhitungan sudut azimuth. Perhitungan ini diimplementasikan dengan bahasa pemrograman javascript. Peta lokasi pada uji coba pertama ditunjukkan pada Gambar 5.8, uji coba kedua pada Gambar 5.9 dan uji coba ketiga pada Gambar 5.10. Lokasi pengguna berada di gedung kampus teknik informatika dengan koordinat lokasi berdasarkan Google Map sebagai berikut:
Lattitude : -7.279222 Longitude : 112.797228
Tabel 1. Hasil uji coba perhitungan sudut azimuth
No Lokasi Sudut
1 Nama : Masjid Yapita keputih Lattitude : -7.290190
Longitude : 112.797044
1810
2 Nama : Masjid Manarul Ilmi Lattitude : -7.281866 Longitude : 112.793227
2360
3 Nama : Masjid Baitul Nur Lattitude : -7.285935 Longitude : 112.801008
1490
Metode uji coba kedua dengan menggunakan aplikasi. Lokasi pengguna berada di gedung kampus teknik informatika. Uji coba bertujuan untuk mengetahui posisi horizontal masjid yang ditampilkan pada layar device dengan cara mengarahkan kamera pada area sudut azimuth sesuai pada hasil uji coba metode pertama. Lokasi : Masjid Yapita keputih
4
Gambar 5. Uji coba pencarian masjid Yapita
Lokasi : Masjid Manarul Ilmi Sudut azimuth : 2330
Gambar 6. Uji coba pencarian masjid Manarul Ilmi
Lokasi : Baitul Nur Sudut azimuth : 1490
Gambar 7. Uji coba pencarian masjid Baitul Nur
Berdasarkan pengamatan terhadap hasil uji coba pada metode kedua didapatkan kesimpulan bahwa digital kompas yang tertanam dalam device memiliki tingkat akurasi tinggi. Layar pada device menampilkan ikon masjid dengan posisi horizontal ditengah layar saat mengarahkan kamera pada sudut azimuth sesuai uji coba pertama.
4. Kesimpulan
Berdasarkan dari pengamatan selama perancangan, implementasi dan uji coba perangkat lunak, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Data yang dibutuhkan untuk menerapkan teknologi augmented reality adalah sudut azimuth dan sudut inklinasi antara masjid dengan pengguna yang didapatkan dari perhitungan menggunakan persamaan trigonometri.
2. Berdasarkan sudut azimuth yang dibentuk antara pengguna dengan masjid serta arah yang dituju kompas pada device, dapat diketahui letak horizontal masjid pada layar device. Sedangkan sudut inklinasi yang dibentuk antara ketinggian pengguna dan ketinggian masjid serta orientasi dari akselerometer menentukan posisi vertikal masjid pada layar.
3. Sinkronisasi dilakukan dengan membandingkan waktu timestamp terakhir pada device dengan waktu timestamp pada server sehingga didapatkan data terbaru yang akan dikirimkan.
4. Tema aplikasi yang dibuat berpengaruh terhadap desain tampilan dan dominasi warna. Pada tugas akhir dibuat aplikasi bertema islami maka nuansa islami dimunculkan dengan dominasi warna hijau pada desain background.
5. Saran
Berikut adalah beberapa saran yang bisa digunakan untuk pengembangan aplikasi dimasa yang akan datang berdasarkan analisa terhadap fase perancangan, implementasi dan uji coba.
1. Augmented reality akan menjadi teknologi yang popular dimasa depan, oleh karena itu perlu dikembangkan aplikasi serupa untuk pencarian lokasi tidak hanya sebatas pencarian masjid saja. 2. Dapat diimplementasikan teknologi augmented
reality berbasis lokasi pada platform lain yang memberikan support terhadap API akselerometer, GPS dan kompas seperti pada iPhone, Blackberry dan Windows Phone.
6. Daftar Pustaka
[1] S. Karpischek, C. Marforio, M. Godenzi, S. Heuel, and F. Michahelles.2009. “Mobile augmented reality to identify mountains”. In Adjunct Proc. of AmI. Switzerland: ETH Zurich.
[2] Chien-Huan Chien, Chien-Hsu Chen, Tay-Sheng Jeng. 2010. “An Interactive Augmented Reality
5
System for Learning Anatomy Structure”. Proceeding of the international multiconference of engineer and computer scientist 2010, IMECS 2010; Hongkong.[3] J Sung-Hyun, H Andrew. “GIS and Augmented Reality in 2015”.The UK geospatial industry in 2015.Inggris: University College London.
[4] Ambarwati, Lisa & Fariza Arna (2008). “Sistem informasi geografis tempat peribadatan wilayah Surabaya”. Surabaya: PENS-ITS
