ISSN : 1979-9330 (Print) - 2088-0154 (Online) - 2088-0162 (CDROM) 16
Simulasi Kerumunan Bebek Menggunakan Metode Reynolds
Sidhiq Andriyanto1), M. Suyanto 2), Sukoco 3)
Pascasarjana Teknik Informatika Universitas AMIKOM Yogyakarta1) 2) Universitas Surakarta3) andriyanto.sidhiq@gmail.com 1), pak_koco@yahoo.com 2)
Abstract - "Simulation of Duck Crows Using Reynolds Method" is a study with the aim to know the behavior of duck breeding crowd. The next goal is to make a crowd simulation using the Reynolds method. Limitations of this research variable is the object of research on the mature Turi duck, the method used is Reynolds method. The simulation is made using Unity3D software in 3D and animation that is given only the running motion. The method of analysis of this research is using research and development method. The result of the research is the data of how to walk ducks in the crowd to be applied in 3D animation. The end result of the study is a simulation of duck crowds that run on flat fields. Destination directions are affected by mouse input and can avoid obstacles when walking. This simulation uses Reynolds basic rules of cohesion, alignment and separation.
The conclusion of the research is that there are similarities between the crowd simulation with the movement of the original duck crowd and the Reynolds method can be applied in the simulation of the duck crowd in 3D. The research resulted in a 3D animation of duck crowds which afforded the ability to avoid obstacles and goal targets determined by mouse input.
Keywords: Reynolds Method, Crowd, Duck, Walk
Abstrak – “Simulasi Kerumunan Bebek Menggunakan Metode Reynolds” merupakan penelitian dengan tujuan untuk mengetahui perilaku kerumunan hewan bebek. Tujuan selanjutnya adalah untuk membuat simulasi kerumunan menggunakan metode Reynolds. Batasan variabel penelitian ini adalah obyek penelitian pada bebek Turi dewasa, metode yang digunakan adalah metode Reynolds. Simulasi dibuat menggunakan perangkat lunak Unity3D berbentuk 3D dan animasi yang diberikan hanya gerakan berjalan. Metode analisis penelitian ini adalah menggunakan metode research and development.
Hasil dari penelitian adalah data cara berjalan bebek dalam kerumunan untuk diterapkan dalam animasi 3D. Hasil akhir dari penelitian adalah simulasi kerumunan bebek yang berjalan pada bidang datar. Arah tujuan dipengaruhi oleh masukan mouse dan dapat menghindari rintangan ketika berjalan. Simulasi ini menggunakan aturan dasar Reynolds yakni cohesion, alignment dan separation.
Kesimpulan dari penelitian adalah terdapat kemiripan antara simulasi kerumunan dengan gerak berjalan kerumunan bebek aslinya dan metode Reynolds dapat diterapkan dalam simulasi kerumunan bebek dalam bentuk 3D. Penelitian menghasilkan animasi 3D kerumunan bebek yang diberikan kemampuan untuk menghindari rintangan dan target tujuan ditentukan oleh masukan mouse.
Kata kunci: Metode Reynolds, Kerumunan, Bebek, Berjalan
1. Latar Belakang
Animasi tentang perilaku kerumunan pertama kali dibuat oleh Craig Reynolds pada tahun 1986 dengan nama Boid. Metode yang diciptakan Craig Reynolds ini terdiri dari seperangkat aturan sederhana yang akurat memodelkan perilaku kompleks dari sebuah kerumunan. Metode tersebut memiliki tiga macam aturan, yaitu ; pemisahan (separate), keselarasan (alignment), dan kohesi (cohesion). Separate merupakan kemampuan agen untuk menjaga jarak tertentu dengan agen lainnya agar tidak berbenturan.
Alignment ialah kemampuan agen untuk menyelaraskan arah dan kecepatan gerak dengan agen yang lainnya. Cohesion adalah kemampuan agen untuk koheren (membentuk dan mendekati kelompok) dengan agen lainnya (Reynolds, 1987).
Craig Reynolds menerapkan metodenya pada sekawanan burung untuk gerakan kerumunan hewan tersebut. Metode Reynolds juga dipakai dalam penelitian-penelitian lain dan diterapkan pada kerumunan ikan, domba hingga manusia. Perilaku hewan yang bergerak secara kerumunan tidak hanya dilakukan oleh burung dalam kehidupan nyata. Hewan lain yang masih termasuk golongan unggas juga bergerak secara kerumunan yaitu bebek. Perbedaan yang mendasar adalah bebek memiliki perilaku berjalan di atas tanah. Sedangkan burung sebagian besar perilakunya adalah terbang.
Simulasi kerumunan yang dibuat dengan karakter bebek yang berjalan di atas tanah dengan menggunakan metode Reynolds. Kerumunan tersebut diberikan titik tujuan atau arah target agar
ISSN : 1979-9330 (Print) - 2088-0154 (Online) - 2088-0162 (CDROM) 17 animator dapat mengendalikan kerumunan bebek
sesuai keinginan animator atau sesuai storyboard yang ada. Pengukuran simulasi yang dibuat berdasarkan tingkat kemiripan gerakan kerumunan simulasi dengan gerakan kerumunan nyata.
2. Metodologi Penelitian
Metode yang penulis gunakan dalam penelitian ini adalah metode Research And Development
(R&D). Metode penelitian dan pengembangan adalah metode penelitian yang digunakan untuk menghasilkan produk tertentu, dan menguji keefektifan produk tersebut (Sugiyono, 2009).
3. Kajian Pustaka
Penelitian yang dilakukan oleh Lubna Fayez Eliyan (2017) adalah Modeling Family Behaviors In
Crowd Simulation yaitu mensimulasikan
kerumunan orang dalam sebuah keluarga dalam situasi evakuasi atau darurat. Metode yang digunakan adalah metode Reynolds dan Lubna mengembangkan model penentuan keputusan yang ditanamkan tiap agen agar bertindak sesuai dengan keadaan darurat yang dialami manusia. Lubna menyematkan sebuah algoritma keputusan kepada agen yang dapat mengakibatkan agen tertinggal dari kerumunan. Pada penelitian yang akan dilakukan, peneliti memberikan kemampuan setiap bebek untuk bergerak menuju titik tujuan meskipun bebek tertinggal dari kerumunan. Jika saat bebek berjalan menuju titik tujuan berada dalam radius kohesi, maka bebek yang tertinggal akan kembali masuk dalam kerumunan dan mengatur posisi (alignment). Simulasi kerumunan Lubna menampilkan pergerakan agen dalam bentuk 2 dimensi. Sedangkan simulasi kerumunan yang akan dibangun menampilkan pergerakan bebek dalam bentuk 3 dimensi.
Dalam penelitian Microscopic Crowd Simulation
: Evaluation And Development Of Algorithms,
David Wolinski (2016) menguji beberapa algoritma yang diterapkan pada simulasi kerumunan. Algoritma yang diuji coba memiliki kelebihan dan kelemahan masing-masing. Dalam perbandingan tersebut, algoritma boid milik Reynolds memiliki kelebihan atas kemampuan agen dalam membentuk kelompok atau berkumpul kembali dalam kerumunan. Pengujian tersebut sangat berguna dalam mengembangkan penelitian berikutnya. Metode Reynolds diterapkan pada penelitian yang akan dilakukan berdasarkan sifat pergerakan jalan bebek dalam kerumunan yang solid dan tingkat keselarasan yang sangat baik. David menyarankan untuk membuat sebuah simulasi kerumunan yang terdapat parameter-parameter tambahan. Peneliti akan
menambahkan parameter-parameter yang dapat mengatur parameter agar simulasi dapat dikendalikan dalam kecepatan agen, tarikan antar agen, dan sebagainya.
Penelitian Weizi Li dan rekannya (2015) yang berjudul Biologically-Inspired Visual Simulation
of Insect Swarms ini membahas tentang
kawanan serangga 3D yang terbang. Penelitian ini membandingkan metode Reynolds dengan metode yang mereka bangun. Hasil dari pengujian tersebut adalah serangga yang ditanamkan metode Reynolds memiliki kemampuan lebih baik dalam menghindari rintangan. Namun aturan keselarasan yang disematkan pada serangga tidak terlalu sesuai dengan pergerakan kawanan serangga yang nyata. Karena kerapatan posisi serangga sangat lemah. Sebaliknya, metode Reynolds sangat tepat untuk diterapkan pada kerumunan bebek yang memiliki tingkat kerapatan posisi yang lebih dekat dari serangga.
Penelitian Movement of the Tsunami Evacuation Simulation Using Boids and
Pathfinding Algorithm yang dilakukan oleh I
Made Pasek Mudhana, Mauridhi Hery Purnomo dan Supeno Mardi Susiki Nugroho (2014) menyajikan sebuah simulasi pergerakan manusia saat evakuasi pada bencana tsunami. Langkah awalnya adalah boid yang mewakilkan manusia tersebut diletakkan secara acak sebagai posisi awal. Kemudian boid diberi algoritma pathfinding
untuk menemukan jalur dalam pergerakan tujuannya. Setelah itu, boid diberikan algoritma boid yang terdiri dari 3 aturan, yakni cohesion, alignment dan separation untuk membentuk kerumunan boid. Boid melakukan pembaharuan posisi, jika telah berada di tempat tujuan maka target boid tercapai. Penelitian ini menggunakan algoritma boid dan pathfinding. Terdapat perbedaan terhadap penelitian yang dilakukan, yaitu tanpa algoritma pathfinding tetapi menggunakan metode Reynolds. Selain itu, penelitian yang akan dilakukan memakai karakter hewan 3D, yaitu bebek. Tempat tujuan dari boid pada penelitian ini adalah sudah ditetapkan sebelumya, sedangkan penelitian yang akan dilakukan bisa diubah menggunakan klik mouse. Penelitian berjudul Flocking Behaviour Simulation : Explanation and Enhancements in
Boid Algorithm yang dilakukan oleh Mohit
Sajwan dan rekannya membahas tentang pengujian terhadap metode Reynolds dan menyempurnakan algoritma yang dapat ditanamkan pada agen boid. Penelitian ini tidak ada pengujian atas prosedur atau algoritma yang telah dibuat. Untuk itu penelitian selanjutnya peneliti akan menerapkan prosedur atau algoritma yang sesuai dengan desain kemampuan bebek.
ISSN : 1979-9330 (Print) - 2088-0154 (Online) - 2088-0162 (CDROM) 18 Algoritma yang dapat diterapkan seperti
pembatasan kecepatan terhadap pergerakan jalan bebek dan batasan area kerumunan dalam simulasi.
4. Landasan Teori
Menurut Siamak Sarmady (2008), “Crowd
(kerumunan) dapat didefinisikan sebagai kelompok pejalan kaki yang berkumpul di tempat yang sama atau kadang-kadang mempunyai tujuan yang berbeda”. Menurut Ming-Liang Xu (2014), kerumunan adalah sistem yang kompleks yang mengandung koleksi individu, seperti kelompok manusia, ternak hewan, kawanan serangga, dan arus kendaraan di lingkungan fisik yang sama. Mereka memiliki perilaku yang berbeda ketika dalam kerumunan jika dibandingkan saat sendiri.
Menurut Hasan (2002), simulasi merupakan suatu model pengambilan keputusan dengan mencontoh atau mempergunakan gambaran sebenarnya dari suatu sistem kehidupan dunia nyata tanpa harus mengalaminya pada keadaan yang sesungguhnya. Simulasi kerumunan adalah sebuah proses penggambaran dari pergerakan entitas atau karakter yang berjumlah besar. Teknik ini sering digunakan dalam pembuatan film dalam bentuk animasi 3 dimensi.
Menurut Daniel Thalmann (2007), simulasi kerumunan dapat dibagi menjadi dua bidang yaitu berfokus pada aspek perilaku realisme dan visualisasi berkualitas tinggi. Pada fokus yang pertama, tuntutan penelitian lebih sederhana. Hasil penelitian biasanya berbentuk visualisasi 2 dimensi seperti simulator evakuasi, model kerumunan sosiologis, atau kerumunan dinamika model. Untuk cakupan penelitian tersebut perilaku simulasi biasanya sempit, rentang area penelitiannya dikendalikan (misalnya, orang pergi keluar atau orang yang membentuk struktur lingkaran kerumunan) dengan adanya upaya validasi korespondensi dari hasil pengamatan dunia nyata untuk situasi tertentu. Visualisasi digunakan untuk membantu memahami hasil simulasi. Sementara dalam fokus kedua yaitu memusatkan penekanan pada kualitas rendering yang tinggi dan teknik animasi untuk mencapai efek visual yang nyata. Penerapan kasus ini mengarah pada produksi film dan video game. Sehingga perilaku model yang nyata tidaklah penting.
Lingkup simulasi kerumunan dikelompokkan menjadi dua basis, yakni makrokopis (continuum based) dan mikrokopis (agent based). Lingkup makrokopis adalah simulasi kerumunan yang berada dalam level global atau dalam jumlah agen
yang sangat besar. Selain itu digunakan untuk keperluan statistik seperti arus dan kepadatan agen dalam simulasi (Wolinski, 2016). Simulasi yang berbasis makroskopis tidak terfokus pada interaksi antar agen. Sedangkan mikroskopis merupakan kerumunan yang terbentuk berbasis agen yang saling berinteraksi (Wolinski, 2016). Algoritma boid milik Reynolds merupakan algoritma yang berada dalam lingkup mikroskopis. Agen boid berinteraksi dengan agen boid lainnya menggunakan tiga aturan Reynolds. Aturan tersebut ialah cohesion, alignment dan separation. 4.1 Bebek
Bebek adalah nama umum untuk beberapa spesies burung dalam famili Anatidae. Hewan yang memiliki nama ilmiah Anasplatyrhynchos domesticus ini dikenal dalam bahasa Inggris disebut Indian Runner Duck, karena hewan ini lebih sering berlari secara bergerombol daripada terbang. Bebek suatu jenis burung akuatik atau perenang yang banyak didomestikan.
4.2 Metode Reynolds
Boidsberawal dari kata “birds“. Boids merupakan sebuah algoritma yang diciptakan berdasarkan koordinasi dari gerak kawanan burung (flock of birds), kawanan hewan darat (herd of land animals) atau kawanan ikan (school of fishes). Gerak boids dihasilkan dari tiga aturan sederhana yaitu separation, alignment, cohesion (Reynolds, 1987).
a. Separation
Kendali perilaku separation memberikan kemampuan kepada agen untuk mempertahankan jarak tertentu agar tidak menempel atau berbenturan dengan agen lainnya (flocksmate).
Gambar 1. Separation (Reynolds, 1986) b. Alignment
Kendali perilaku alignment memberikan kemampuan kepada agen untuk menyelaraskan arah dan kecepatan gerak dengan agen yang lainnya.
ISSN : 1979-9330 (Print) - 2088-0154 (Online) - 2088-0162 (CDROM) 19 c. Cohesion
Kendali perilaku cohesion adalah memberikan kemampuan kepada agen untuk koheren (membentuk dan mendekati kelompok) dengan agen lainnya.
Gambar 3. Cohesion (Reynolds, 1986) Setiap boid diberikan jarak pandang yang berguna untuk mengenali lingkungan dan boid lainnya. Perilaku sebuah boid dipengaruhi oleh kondisi sekitarnya (Reynolds, 1986). Komponen ini membuat boid dapat menentukan langkah atau menjalankan perintah aturan dasar.
4.3 Animasi
Menurut Wojowasito, animasi merupakan penyesuaian dari kata „animation‟, yang berasal
dari kata dasar yaitu „to animate‟, dalam kamus
umum bahasa Inggris-Indonesia berarti menghidupkan. Animasi merupakan suatu kegiatan menghidupkan, menggerakkan benda mati, suatu benda mati diberi dorongan kekuatan, semangat dan emosi untuk hidup dan bergerak, atau hanya berkesan hidup.
4.4 Ruang tiga dimensi
Ruang tiga dimensi adalah model fisik geometris dari alam semesta. Tiga dimensi umumnya terdiri dari panjang, lebar, dan kedalaman (atau tinggi), walaupun ada tiga arah saling tegak lurus sebagai tiga dimensi (Giamburno, 2002). Ruang tiga dimensi biasanya dibagi menjadi tiga bagian sumbu, yaitu x, y, dan z. Gambar visualisasi tiga dimensi dapat dilihat pada Gambar 2.10.
Gambar 4. Visualisasi Ruang Tiga Dimensi 4.5 Rig Karakter
Sebuah rig karakter pada dasarnya adalah sebuah kerangka digital terikat mesh 3D. Seperti kerangka nyata, rig terdiri dari joint dan bone, yang masing-masing bertindak “menangani” agar dapat digunakan animator untuk menekuk karakter tersebut ke dalam pose yang diinginkan.
4.6 Autodesk Maya
Autodesk Maya adalah salah satu software yang digunakan untuk membuat model obyek tiga
dimensi, animasi 3D, simulasi dan rendering. Autodesk Maya dapat digunakan di sistem operasi Windows, Linux, dan Mac. Perusahaan Alias Systems Corporation merupakan perusahan yang memproduksi Autodesk Maya. Pada tahun 2006, diakuisisi oleh Autodesk, Inc. Autodesk Maya memiliki banyak fitur seperti 3D Modeling, 3D
Animation, 3D Rendering dan imaging, dynamic
dan effect . 4.7 Unity 3D
Unity 3D merupakan salah satu game engine yang banyak digunakan para game designer. Unity 3D menyediakan fitur pengembangan game dalam berbagai platform, yaitu Unity Web, Windows, Mac, Android, iOS, XBox, Playstation 3 dan Wii. Versi gratis unity menyediakan fitur pengembangan game berbasis Windows, standalone Mac, dan web. Sedangkan untuk platform lainnya diperlukan lisensi khusus. Unity pro juga menyediakan beberapa fitur lebih jika dibandingkan Unity free, misalkan adalah efek bayangan pada objek dan efek air yang lebih baik.
5. Analisa dan Perancangan
5.1 Analisis Gerakan Bebek
Analisis gerakan bebek didapatkan dari hasil pengamatan langsung terhadap hewan bebek. Tujuan pengamatan tersebut untuk mengetahui pola pergerakan kaki dan tubuh pada saat berjalan. Pengamatan dilakukan dengan mengambil sample video (live shoot) pada hewan bebek. Peneliti melakukan pengambilan sudut gambar bebek tampak belakang dan samping agar pergerakan kaki dan tubuh bebek dapat terlihat dengan mudah.
Hasil yang didapat, bebek memiliki gerakan maju dan gerakan tubuhnya mengikuti tinggi rendah kaki saat mengangkat atau menginjak tanah. Pada penelitian ini, gerakan bebek yang peneliti ambil adalah gerakan berjalan maju. Pengamatan yang peneliti lakukan adalah pengamatan saat bebek berjalan pada bidang datar. Hasil pengambilan video dimasukkan dalam program Adobe Premiere CS6 kemudian diekspor dalam bentuk file gambar berekstensi JPG. File gambar yang digunakan sebanyak satu kali perulangan masing-masing kaki (walk cycle).
ISSN : 1979-9330 (Print) - 2088-0154 (Online) - 2088-0162 (CDROM) 20 5.2 Analisis Jalan Bebek
Tabel 1. Analisis Jalan Bebek
No Gambar Pergerakan
1
Pergerakan maju dengan kaki kiri di depan dan kaki kanan berada di belakang
5
Pergerakan maju dengan kaki kanan terangkat berada di belakang, kaki kiri tegak lurus berada di depan
9
Pergerakan maju dengan kaki kanan berada di depan dan telapak horizontal, kaki kiri berada di belakang
13
Pergerakan maju dengan tumit kiri hampir menggantung, kaki kanan berada di depan hampir tegak lurus
17
Pergerakan maju dengan kaki kanan berada di depan dan telapak horizontal, kaki kiri berada di belakang 5.3 Analisis Gerakan Jalan Kerumunan
Analisis gerakan jalan bebek dalam kerumunan didapatkan dengan cara menggiring kerumunan bebek dan ketika memberikan pakan bebek. Tujuan adalah supaya bebek-bebek tersebut bergerak menuju ke arah yang diinginkan penggiring atau bergerak menuju tempat makanan berada.
Tabel 2. Analisis Jalan Bebek
Detik Gambar
0
2
4
5.4 Perancangan Desain Model Karakter
Tabel 3. Analisis Jalan Bebek
Gambar Sudut Model Badan Bebek Tampak Depan Model Badan Bebek Dan Paruh Bebek Tampak Atas Model Badan Bebek Tampak Samping
Model Kaki Bebek Tampak Atas
5.5 Perancangan Desain Struktur Sendi Gerak Peneliti memberikan susunan nama pada struktur antara sendi gerak yang disesuaikan dengan struktur anatomi tubuh bebek. Pembuatan struktur sendi gerak berdasarkan hasil analisis ruas sendi. Gambar susunan struktur sendi gerak tubuh bebek adalah sebagai berikut:
Gambar 6. Struktur Sendi Gerak Pada Model Bebek
5.6 Pembuatan Model Gerak 5.6.1 Pembuatan Karakter 3D
Peneliti menggunakan Cube Modelling dalam pembuatan model karakter hewan bebek. Foto bebek (blueprint) dipakai sebagai acuan pembuatan model tersebut. Blueprint hewan
ISSN : 1979-9330 (Print) - 2088-0154 (Online) - 2088-0162 (CDROM) 21 bebek diambil dari tiga foto yang berbeda sudut
pengambilan gambarnya. Foto pertama diambil dari bagian depan, foto kedua diambil dari bagian samping dan foto ketiga diambil dari bagian atas obyek.
Gambar 7. Struktur Sendi Gerak Pada Model Bebek
5.6.2 Rigging Karakter
Rigging merupakan proses pembuatan tulang pada model 3D. Proses ini termasuk dalam tahapan pembuatan sebuah model karakter terlihat hidup dengan pergerakan yang diberikan. Peneliti menggunakan bone tools yang ada pada Autodesk Maya.
Gambar 8. Struktur Bone Pada Model 3D Rincian struktur hubungan antar tulang pada model bebek dapat dilihat pada gambar 9 dan 10.
Gambar 9. Rincian Sruktur Bone Model 3D Kaki Kiri
Gambar 10. Rincian Struktur Bone Model 3D Kaki Kanan
5.6.3 Pembuatan Animasi Langkah
Animasi yang dibuat adalah gerak langkah (walk cycle). Dalam proses pengerjaan animasi langkah ini menggunakan metode frame by frame. Perpindahan kaki dilakukan dengan mengatur posisi tulang pada model bebek yang mengacu pada gerakan bebek aslinya.
Gambar 11. Animasi Walk Cycle Bebek 5.6.4 Implementasi Klip Animasi
Klip Animasi pada penelitian ini menggunakan animasi jalan yang telah dibuat di aplikasi Autodesk Maya. Animasi jalan tersebut mengaju pada pergerakan langkah bebek dalam walk cycle.
Gambar 12. Klip Animasi Walk Cycle Bebek Untuk menggunakan animation clip yang telah dibuat sebelumnya, peneliti membuat animator controller. Animator controller merupakan fasilitas Unity3D yang berguna untuk mengontrol fase animasi jalan dan dipasang pada model bebek.
Gambar 13. Animator Controller Jalan Bebek 5.6.5 Penerapan Metode Reynolds
a. Aturan Kohesi (Cohesion)
Penerapan aturan kohesi (cohesion) ini diawali dengan langkah awal yaitu sebuah kondisi untuk mengetahui posisi dari bebek. NeighborRadius
adalah jarak minimal antara bebek satu dengan lainnya. Fungsi Steer digunakan untuk menentukan titik langkah berikutnya agar bebek mendekat dengan bebek lain. CohesionWeight
berisi nilai masukan berupa besarnya daya tarikan untuk mendekati bebek terdekat.
ISSN : 1979-9330 (Print) - 2088-0154 (Online) - 2088-0162 (CDROM) 22 Gambar 14. Flowchart Kohesi (Cohesion)
Gambar 15. Flowchart Steer
Fungsi Steer adalah untuk menetapkan langkah yang akan ditempuh selanjutnya. Kemudian membuat bebek bergerak menuju titik tersebut. Kecepatan bebek dalam bergerak dibatasi dalam fungsi Limit.
Gambar 16. Flowchart Limit
Fungsi Limit digunakan untuk mengatur kecepatan gerakan bebek. Jika nilai vektor v lebih besar dari
max, maka kecepatan v dinormalisasikan dan dikalikan max. Namun apabila nilai vektor v lebih kecil dari max, maka nilai v akan dikembalikan. Karena kecepatan v sudah rendah.
b. Aturan Keselarasan (Alignment)
Dalam aturan keselarasan (alignment), langkah pertama adalah pemberian sebuah kondisi untuk mengetahui posisi dari bebek dengan batasan
neighborRadius. Jika jarak bebek dengan bebek lainnya lebih dekat dari neighborRadius. Maka, bebek mengurangi kecepatannya dengan Limit.
Jika jarak antara bebek satu dengan bebek lainnya lebih jauh, maka bebek menambah kecepatannya agar seimbang dengan yang lainnya.
Gambar 17. Flowchart Steer c. Aturan Pemisahan (Separation)
Langkah awal aturan ini adalah mengukur jarak antara bebek dengan bebek lain.
DesiredSeparation menyimpan nilai keinginan untuk memisahkan diri dan digunakan sebagai rujukan kekuatan pemisah. SeparationSum berisi nilai kekuatan yang dapat mempengaruhi jarak bebek dengan kerumunan. Nilai separationSum ini didapat dari pembagian antara direction dengan distance. Direction akan membuat bebek bergerak menuju titik tujuan. Distance adalah nilai jarak antara bebek dengan titik tujuan. Nilai dari newVelocity berisi perkalian dari _separation dengan separationWeight. Tujuannya adalah untuk memperbesar nilai pemisahan. Sehingga bebek akan terus menjauh dari kerumunan.
Gambar 18. Flowchart Pemisahan (Separation) 5.7 Penyempurnaan Model Gerakan
Penyempurnaan model gerakan bertujuan untuk memperbaiki kesalahan pada setup rigging, klip animasi, gerakan kerumunan dan pemberian rintangan.
NavMesh merupakan struktur data yang menggambarkan permukaan tempat berjalan dan memungkinkan digunakan untuk menemukan jalur dari satu lokasi ke lokasi lain. Fitur ini digunakan agar bebek menghindari rintangan dengan gerakan lebih baik.
5.7.1 NavMesh Baking
Proses ini adalah membuat sebuah permukaan tempat berjalan.
ISSN : 1979-9330 (Print) - 2088-0154 (Online) - 2088-0162 (CDROM) 23 Gambar 19. Tampilan NavMesh Baking
5.7.2 Navmesh Agent
Komponen NavMesh Agent diberikan pada bebek agar dapat mengenali rintangan di permukaan jalan.
Gambar 20. Pengaturan NavMesh Agent
Radius digunakan untuk memperhitungkan benturan antara rintangan dan agen lainnya. Height merupakan tinggi badan agen yang ukurannya lebih rendah dari rintangan. Speed adalah kecepatan maksimal pergerakan bebek.
Gambar 21. Tampilan NavMesh Agent
5.7.3 NavMesh Obstacles
NavMesh Obstacles adalah komponen yang digunakan untuk menggambarkan hambatan yang harus dihindari oleh agen.
Gambar 22. Tampilan NavMesh Obstacles
5.8 Implementasi Simulasi Kerumunan Bebek Tahap berikutnya adalah implementasi gerakan kerumunan bebek yang diberi target tujuan. Alur simulasi ini digambarkan dalam bentuk bagan
flowchart ketika bebek diberikan input target tujuan.
Gambar 23. Flowchart Simulasi Kerumunan Bebek
5.8.1 Pemberian Target Tujuan
Skrip TargetJalan adalah untuk mengubah posisi
Sphere secara realtime melalui masukan klik mouse. Simulasi ini menggunakan obyek Sphere
berwarna merah sebagai tanda target tujuan bebek. Selanjutnya memberikan tag “Player” kepada Sphere agar posisinya dapat dikenali oleh bebek. Berikut flowchart yang ada di dalam skrip
TargetJalan.
Gambar 24. Flowchart Simulasi Kerumunan Bebek
Tahap berikutnya adalah mencari target Sphere
dengan tag “Player”. tarPos menampung data
transform dari playerGo. DirRot adalah jarak antara bebek dengan Sphere. Fungsi LookAt() untuk membuat tubuh bebek menghadap arah titik posisi Sphere. Proses berikutnya adalah memberikan fungsi bergerak menuju titik Sphere
berada dengan kecepatan yang normal dengan
transform.Translate. Alur prosesnya digambarkan dalam flowchart Target Tujuan.
Gambar 25. Flowchart Target Tujuan 5.8.2 Hasil Implementasi Simulasi Kerumunan
Bebek
Simulasi dimulai dengan penempatan bebek secara acak. Penempatan ini berada di dalam sebuah batasan yang telah diatur sebelumnya. Kemudian semua bebek bergerak menuju titik
ISSN : 1979-9330 (Print) - 2088-0154 (Online) - 2088-0162 (CDROM) 24 target. Pada saat menuju target, bebek akan
mendekati bebek lainnya. Aturan yang berlaku saat itu adalah aturan kohesi (cohesion). Setelah mendekati bebek lainnya maka membentuk kelompok dengan jarak dan kecepatan berjalan yang seimbang. Aturan yang berlaku adalah aturan keselarasan (alignment). Ketika kerumunan bebek melewati rintangan (obstacle), bebek akan memecah atau menjauhi bebek di sampingnya. Aturan yang berlaku saat itu adalah aturan pemisahan (separation). Setelah melewati rintangan, maka bebek akan tertarik kembali karena aturan kohesi dan menyeimbangkan jarak serta kecepatannya dalam kerumunan karena aturan keselarasan.
Gambar 26. Kerumunan Bebek Berjalan
Gambar 27. Kerumunan Bebek Menghindari Rintangan
5.9 Analisis Hasil
Pengujian simulasi dilakukan dengan cara mengajukan beberapa pertanyaan kepada 10 orang responden. Dalam penelitian ini, pertanyaan diajukan berkaitan tentang tingkat kemiripan simulasi, perilaku menghindari rintangan (obstacles), metode yang digunakan dan struktur sendi gerak pada karakter bebek. Pertanyaan yang diajukan yaitu sebagai berikut :
a) Bagaimana struktur penulangan dan persendian pada karakter bebek
b) Bagaimana arah target gerakan yang diberikan melalui input mouse
c) Bagaimana tingkat kemiripan simulasi dalam gerakan kerumunan yang nyata
d) Bagaimana pendapat anda tentang simulasi kerumunan bebek menggunakan metode Reynolds
e) Bagaimana perilaku bebek menghindari rintangan (obstacles).
Dari pertanyaan tersebut peneliti memasukkan pada tabel di bawah ini :
Tabel 4. Tabel Penilaian Responden
Dari pertanyaan yang diajukan kepada responden, peneliti mengambil kesimpulan penilaian sebagai berikut :
- Struktur penulangan dan persendian karakter sudah sesuai dengan anatomi bebek
- Target yang diberikan melalui input mouse sudah sesuai
- Tingkat kemiripan pada simulasi ini sesuai dengan gerakan realistis
- Penerapan metode Reynolds pada kerumunan bebek sudah sesuai
- Perilaku bebek dalam menghindari rintangan sesuai dengan aslinya.
6. Kesimpulan
Dari hasil laporan penelitian tesis ini, penulis mengambil kesimpulan sebagai berikut :
a) Perilaku kerumunan bebek dalam simulasi yang dibuat memiliki kemiripan dengan gerak berjalan kerumunan bebek aslinya.
b) Untuk membuat simulasi kerumunan bebek menggunakan metode Reynolds dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut :
i. Membuat karakter bebek bentuk aslinya. ii. Memberikan animation klip berjalan pada
bebek.
iii. Memberikan tiga aturan dasar Reynolds.
Cohesion, alignment, separation.
iv. Memberikan kemampuan bebek untuk menghindar dengan NavMesh.
v. Memberikan kemampuan untuk menuju target dengan input mouse.
7. Saran
a. Struktur penulangan bebek untuk sayap ditambahkan guna pemberian klip animasi mengepakkan sayap
b. Pemberian gerakan berbelok yang baik c. Penambahan klip animasi. Animasi yang
diberikan tidak hanya berjalan, tetapi berhenti, gerakan makan, mengepakkan sayap dan lainnya
d. Model bebek yang dibuat bervariasi dari ukuran tubuh, warna, postur tubuh.
8. Pustaka
[1] Barksten, Martin., Rydberg, David., 2013, Extending Reynolds‟ flocking model to a
ISSN : 1979-9330 (Print) - 2088-0154 (Online) - 2088-0162 (CDROM) 25 simulation of sheep in the presence of a
predator, Degree Project in Computer Science, First Level, Royal Institute of Technology, Sweden
[2] Carl-Oscar, Erneholm, 2011, Simulation of the
Flocking Behavior
of Birds with the Boids Algorithm, Thesis, School of Computer Science and Engineering, Royal Institute of Technology, Sweden
[3] Djalle, Zaharuddin G., 2006, The Making of 3D Animation Movie, Penerbit Informatika, Bandung
[4] Eliyan, Lubna Fayez, 2017, Modeling Family Behaviors In Crowd Simulation, Unpublished Master Thesis, College of Engineering, Qatar University
[5] Haryati, Sri., (2012), Research and Development (R&D) sebagai salah satu model penelitian dalam bidang pendidikan, Ilmiah Dinamika, Vol.37 No.1 15 September 2012 : 11-26
[6] Hasan, M. Iqbal, 2002, Pokok-Pokok Materi : Teori Pengambilan Keputusan, Ghalia Indonesia, Jakarta
[7] Hernandez, Greggory., Welborn, Curtis., 2011, Constrained 3D Flocking Behavior, Volume 27 Issue 2, Journal of Computing Sciences in Colleges, USA
[8] Jaedun, Amat, 2011,
MetodologiPenelitian Eksperimen, Pelatihan Penulisan Artikel Ilmiah, LPMP, Yogyakarta [9] Kusumaningtyas dkk, Pratiwi, 2012, Itik :
Potensi Bisnis dan Kisah Suskes Praktisi, Agriflo, Jakarta
[10] Linggar Famukhit, Muga., Suyanto, M., Sukoco, 2016, Simulasi Gerak Kepiting Menggunakan Metode Inverse Kinematics, Volume 8 No 2, Journal Speed – Sentra Penelitian Engineering dan Edukasi, Yogyakarta
[11] Mohit Sajwan, Devashish Gosain, Sagarkumar Surani, 2014, Flocking Behaviour Simulation : Explanation and Enhancements in Boid Algorithm, International Journal of Computer Science and Information Technologies (IJCSIT),
[12] Mudhana, I Made P., Purnomo, Mauridhi H. and Nugroho, Supeno M. S., 2014, Movement of the Tsunami Evacuation Simulation Using
Boids and
Pathfinding Algorithm, Prosiding Seminar Nasional ReTII Ke-9, Yogyakarta
[13] Reynolds Craig W, (1987), Flock, Herds, and Schools: A Distributed Behavioral Model, Proceeding of SIGGRAPH ‟87 (Computer Graphic 21(4), July 1987)
[14] Siagian, P., 1987, Penelitian Operasional :
Teori dan Praktik,
Universitas Indonesia Press, Jakarta
[15] Siamak Sarmady, 2008, Modeling And Simulation Of Movement And Behaviors In Large Crowd Using Cellular Automata, Thesis, Universiti Sains Malaysia, Malaysia
[16] Sopiyana, S., A.R. Setioko, dan M.E. Yusnandar, 2006, Identifikasi Sifat-Sifat Kualitatif Dan Ukuran Tubuh Pada Itik Tegal, Itik Magelang, Dan Itik Damiaking, Pros. Lokakarya Nasional Inovasi Teknologi Dalam Mendukung Usaha Ternak Berdaya Saing, PUSLITBANGNAK, Semarang [17] Sugiyono, 2009, Metode Penelitian Pendidikan
Pendekatan
Kuantitatif, Kualitatif, dan R & D, Alfabeta, Bandung
[18] Sujjada A., Hariadi M. and Mardi Supeno S.N., 2011, Formasi Pasukan Perang Menggunakan Algoritma Boids. Pasca Sarjana Teknik Elektro, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya
[19] Suryana., Muhammad Yasmin, 2009, Studi Tingkah Laku Pada Itik Alabio (Anas Platyrhynchos Borneo) di Kalimantan Selatan, Balai Pengkajian Teknologi Pertanian Kalimantan Selatan, Kalimantan
[20] Thalmann D, Musse S. 2007. Crowd Simulation (1st edition). Springer-Verlag, London
[21] Tim Puslitjaknov, 2008, Metode Penelitian Pengembangan, Pusat Penelitian Kebijakan Dan Inovasi Pendidikan Badan Penelitian Dan Pengembangan Departemen Pendidikan Nasional
[22] Weizi Li, David Wolinski, Julien Pettré, Ming C Lin, 2015, Biologically-Inspired Visual Simulation of Insect Swarms, Computer Graphics Forum c The Eurographics Association and John Wiley & Sons Ltd. [23] Wolinski, David, 2016, Microscopic Crowd
Simulation : Evaluation And Development Of Algorithms. Data Structures and Algorithms [cs.DS], Universit´e Rennes
[24] Reynolds, Craig W., Boids, 2 Juni 2016,
Background and Update,
http://www.red3d.com/cwr/boids/
[25] Reynolds, Craig W., Boids, 2 Juni 2016,
CohesionSuming Behaviors For Autonomous
Characters , http://
www.red3d.com/cwr/cohesionSum/gdc99/
[26] Wikipedia, 7 September 2016, Crowd Simulation,,
