PERANCANGAN AUGMENTED REALITY SEBAGAI MEDIA

PEMBELAJARAN PENGENALAN ALAT TRANSPORTASI UNTUK

ANAK TK SRINI NGOMBOL KABUPATEN PURWOREJO

NASKAH PUBLIKASI

diajukan oleh

Bambang Tri Pamungkas

10.12.5052

kepada SEKOLAH TINGGI MANAJEMEN INFORMATIKA DAN KOMPUTER

AMIKOM YOGYAKARTA YOGYAKARTA

2014

DESIGNING AUGMENTED REALITY AS LEARNING MEDIA TO INTRODUCE TRANSPORTATION MODE FOR SRINI NGOMBOL PURWOREJO KINDERGARTEN

PERANCANGAN AUGMENTED REALITY SEBAGAI MEDIA PEMBELAJARAN PENGENALAN ALAT TRANSPORTASI UNTUK ANAK TK SRINI NGOMBOL

KABUPATEN PURWOREJO

Bambang Tri Pamungkas Hanif Al Fatta

Jurusan Sistem Informasi STMIK AMIKOM YOGYAKARTA

ABSTRACT

Augmented Reality (AR) is a technology that includes 3D virtual objects into the real environment. The system is different from the virtual reality of a fully virtualized environment. AR allows users to interact in real time with the system. The use of AR has now been extended to most aspects of life and is projected to experience significant growth. This is because the use of AR is very exciting and allows users to learn something in three dimensions and in real time. Introduce something to the kids is not easy as well as to introduce transportation such as cars, motorcycles, buses and more. Likewise in the kindergarten Ngombol Srini, who still use two-dimensional images to introduce the transportation to their students. To facilitate them in identifying and considering the means of transportation that can be helped with a virtual 3D display and animations are loaded by using the computer, it is more interesting for the children to learn and they transport much easier to understand or know the range of existing transportation and how the shape of the vehicle. This prompted the author tries to show the models of transportation in a 3D augmented reality techniques that can help the children to study transportation. Keywords: Augmented Reality, Virtual, 3D, Transport, Animation, Realtime, Children

1. PENDAHULUAN

Augmented Reality (AR) saat ini lebih banyak digunakan dalam pengolahan grafika

komputer. Dengan dasar pemikiran untuk menggabungkan dunia maya dan dunia nyata.

Banyak diperoleh ide-ide untuk memudahkan seseorang dalam menciptakan visualisasi

yang lebih bagus, efisien, dan imajinatif. Augmented reality menggunakan kamera (real-

time) yang akan mendeteksi marker untuk menampilkan sebuah modelling visualisasi

objek tiga dimensi (3D) diatasnya. Hal ini membuat ilmu ini menarik untuk dipelajari dan

ditekuni. Karena itu, unsur reality lebih diutamakan pada sistem ini. Sistem ini berbeda

dengan virtual reality (VR) yang sepenuhnya merupakan virtual environment. Augmented

reality mengijinkan penggunanya untuk berinteraksi secara real-time dengan sistem.

Perkembangan dalam pemanfaatan aplikasi membangun augmented reality yang

dikembangkan dalam berbagai bidang, salah satunya mencangkup bidang media

pembelajaran bagi anak TK. Sehingga bertujuan untuk mengenalkan berbagai macam

alat transportasi dalam bentuk 3D kepada anak TK secara interaktif dan sekaligus

membuat para anak untuk tertarik lebih dekat dengan komputer. Dengan sentuhan

sebuah inovasi baru, model alat transportasi ini akan divisualisasikan menjadi 3D yang

ditampilkan di layar monitor melalui media webcam. Dalam bentuk visualisasi tiga

dimensi (3D) model transportasi, media pembelajaran untuk anak TK akan terlihat lebih

menarik dan user friendly.

Penerapan augmented reality pada buku media pembelajaran ini dilakukan dengan

menggunakan software ARToolKit untuk menampilkan produk tiga dimensi (3D) alat

transportasi yang akan dipelajari, sehingga dapat mempermudah para guru TK untuk

mengenalkan alat transportasi kepada anak TK tanpa harus membeli model yang asli.

Selain untuk mempermudah para guru dalam proses pembelajaran, augmented reality ini

juga mempermudah para anak TK untuk mempelajari atau mengenali alat transportasi

yang ada di buku.

2. LANDASAN TEORI

2.1 Pengertian Augmented Reality

Augmented Reality (AR) adalah suatu teknologi yang menggabungkan benda

maya dua dimensi (2D) ataupun tiga dimensi (3D) kedalam sebuah lingkungan nyata, lalu

memproyeksikan benda-benda maya tersebut dalam waktu nyata. Sistem ini lebih dekat

dengan lingkungan real. Karena itu, unsur reality lebih diutamakan pada sistem ini.

Sistem ini berbeda dengan virtual reality yang sepenuhnya merupakan virtual

environtment. Augmented reality mengijinkan penggunanya untuk berinteraksi secara

real-time dengan sistem.

Menurut Stephen Cawood & Mark Fiala dalam bukunya yang berjudul Augmented

reality: a practical guide, mendefinisikan bahwa Augmented reality merupakan cara alami

untuk mengekplorasi objek 3D dan data, AR merupakan suatu konsep perpaduan antara

virtual reality dengan world reality. Sehingga objek-objek virtual 2 dimensi terlihat nyata

dan menyatu dengan dunia nyata. Pada teknologi AR, pengguna dapat melihat dunia

nyata yang ada disekelilingnya dengan menambahkan objek 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 dunia nyata,

seperti live-streaming video. Augmented reality meningkatkan presepsi pengguna dan

interaksi dengan dunia nyata.

2.2 Deteksi Marker

Deteksi marker dengan menggunakan metode Houge Transform mendeteksi

parameter-parameter geometri. Representasi garis dari marker yang ditangkap kamera

webcam menggunakan (r = x cos(ϴ) + y sin(ϴ), r: jarak antar garis dalam kalibrasi

kamera, ϴ: sudut antara garis normal dengan sumbu-x). Input merupakan nilai biner

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 satu nilai balik untuk setiap kombinasi parameter (r, ϴ) yang

memungkinkan.

Marker yang dapat dideteksi adalah marker berwarna hitam dan putih, jika

menggunakan warna lain maka 3D yang muncul tidak presisi atau bahkan sama sekali

gagal terdeteksi.

3. ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM

3.1 Analisis SWOT

Kekuatan ( Strengths )

Penggabungan antara obyek-obyek virtual 2 Dimensi atau 3 Dimensi sehingga

seolah-olah terlihat nyata dan menyatu dengan dunia nyata. Menjadikan buku

pembelajaran menjadi lebih menarik, interaktif, dan memiliki nilai tambah dari

sekedar buku belajar biasanya karena menyediakan suatu pengalaman yang

lebih banyak dan modern.

Kelemahan ( Weakness )

Aplikasi ini hanya dapat dijalankan melalui bantuan webcam yang memiliki

ketentuan spesifikasi tertentu atau lebih praktis bisa menggunakan laptop atau

netbook yang terdapat webcamnya. Yang dimaksud disini adalah apabila

webcam dan komputer yang digunakan berada di bawah syarat spesifikasi

minimal bahkan tidak kompatibel, maka AR tidak dapat digunakan. Sebaliknya,

jika spesifikasi komputer yang digunakan tinggi maka hasil yang ditampilkan

akan semakin bagus kualitasnya.

Peluang ( Oportunity )

Alat transportasi merupakan sarana yang digunakan oleh setiap orang untuk

menuju kesuatu tempat ataupun mengirim barang kesuatu daerah. Alangkah

baiknya jika berbagai macam alat transportasi yang digunakan dikenalkan

kepada anak-anak mulai dari usia dini. Sehingga mereka dapat mengetahui

berbagai macam serta bentuk dari alat transportasi tersebut. Dengan sentuhan

sedikit inovasi baru yaitu augmented reality, alat transportasi yang terdapat

pada buku akan divisualisasikan secara nyata dan realtime menjadi sebuah

bentuk 3D melalui media webcam. Cara ini akan menjadi semakin menarik

untuk anak-anak karena mereka dapat melihat secara nyata bentuk dari alat

transportasi tersebut dibandingkan dengan mereka hanya melihat gambar-

gambar alat transportasi yang ada di buku.

Ancaman ( Threats )

Dikarenakan augmented reality berkembang sangat pesat, maka akan banyak

muncul berbagai aplikasi menarik lainnya yang menggunakan aplikasi ini.

Dilihat dari segi pembuatannya, augmented reality ini membutuhkan komputer

dan webcam dengan spesifikasi khusus dan juga beberapa software

pendukung berjalannya Augmented Reality.

3.2 Kebutuhan Fungsional (Functional requirement)

Analisis kebutuhan fungsional dilakukan untuk memberikan gambaran mengenai

permasalahan dan prosedur yang sedang berjalan saat ini di dalam penerapan

Augmented Reality pada buku pembelajaran.

Fitur dan Informasi yang akan ditampilkan adalah sebagai berikut :

1. Realtime 3D Alat Transportasi yaitu, Mobil, Pesawat, Kapal Induk, Bis, Truk,

Kereta api.

2. Buku pembelajaran anak – anak TK yang dihiasi oleh beberapa tokoh kartun.

3. Animasi sederhana untuk membuat media pembelajaran lebih atraktif terhadap

anak - anak.

3.3 Kebutuhan Nonfungsional (Nonfunctional Requirements)

Analisis kebutuhan nonfungsional dilakukan untuk mengetahui spesifikasi

kebutuhan untuk sistem. Spesifikasi kebutuhan melibatkan analisis perangkat keras /

hardware, analisis perangkat lunak / software, analisis sumber daya manusia / brainware.

1. Kebutuhan Perangkat Keras

Perangkat keras adalah alat yang digunakan untuk mengolah data dan

penyajian laporan. Perangkat keras yang dibutuhkan terdiri dari :

a. Hardware yang digunakan dalam membangun sistem

1. PC dengan Processor Quad-Core 2.4Ghz

2. VGA 1GB 128Bit

3. Hardisk berkapasitas 2,5 TB

4. RAM 4 GB DDR 3

5. Webcam

b. Kebutuhan minimal hardware untuk menjalankan sistem

1. PC atau Laptop Processor 1Ghz atau lebih

2. Kapasistas RAM 128Mb

3. Hardisk dengan ruang kosong 120 Mb

4. VGA Onboard

5. Camera atau Webcam 1,3 megapixel

2. Kebutuhan Perangkat Lunak

Perangkat lunak yang dibutuhkan dalam sistem ini adalah perangkat lunak

yang digunakan untuk pembuatan Augmented Reality pada buku pembelajaran,

antara lain:

1. Adobe Photoshop CS3

2. Adobe Flash Professional CS5

3. Corel Draw X4

4. Blender v2.65

5. Microsoft Windows 7 Ultimate (32 Bit)

6. FLARToolKit Software Library

7. ARToolKit Marker Generator

8. Collada

3. Kebutuhan Sumber Daya Manusia

Aspek ini merupakan individu yang akan terlibat langsung dalam pembuatan

Augmented Reality pada buku pembelajaran. Manusia sebagai pencipta dan

pengguna sistem atau user, sehingga sistem ini bisa digunakan sesuai dengan

fungsi dan kegunaannya. Oleh karena itu tanpa adanya sumber daya manusia

yang berkualitas maka ketersediaan hardware dan software tidak akan berarti.

Disini yang dibutuhkan adalah hanya sebatas sumber daya manusia yang dapat

menjalankan sistem tanpa perlu menguasai pembuatan sistem tersebut.

3.4 Perancangan Desain Model

Perancangan desain model digunakan untuk merancang dan membuat sketsa

tampilan desain yang akan dibangun dalam penelitian ini. Sketsa yang dibuat ini pada

tahap produksi nantinya akan dibuat dalam bentuk 3D.

Dalam augmented reality pembelajaran ini, user akan menggunakan media buku

sebagai pendeteksi marker. Sebelum melakukan implementasi, terlebih dahulu

merancang device yang akan diimplementasikan. Berikut rancangan yang digunakan :

Gambar 3.1 Konsep dan Ukuran Cover Buku

Gambar 3.2 Konsep dan Ukuran Halaman Buku

Gambar 3.3 Konsep 3D Mobil dan Markernya

Gambar 3.4 Konsep 3D Pesawat dan Markernya

Gambar 3.5 Konsep 3D Kereta dan Markernya

Gambar 3.6 Konsep 3D Truk dan Markernya

Gambar 3.7 Konsep 3D Bis dan Markernya

Gambar 3.8 Konsep 3D Kapal Induk dan Markernya

4. Implementasi Sistem

Sebelum memulai pada pengimplementasian sistem, terlebih dahulu mendownload

semua library yang dibutuhkan dan juga software yang digunakan, karena program tidak

akan dapat dijalankan jika librarynya tidak ada. Berikut merupakan alasan mengapa

penulis menggunakan FLArToolkit yaitu:

1. Tracking kode hanya merupakan buku pembelajaran yang setiap halamannya

mempunyai marker di bagian kanan.

2. Framework yang terorganisir untuk membuat aplikasi augmented reality.

3. Sebuah library grafis yang simpel.

4. Open Source dengan Lisensi GPL.

4.1 Desain Marker

Pembuatan marker pada penelitian ini menggunakan software Corel Draw X4 dan

marker yang akan dibuat adalah marker yang sudah dirancang pada bab sebelumnya.

Ada 6 marker yang akan dibuat, antara lain :

1. 1 marker untuk Alat Transportasi Mobil

2. 1 marker untuk Alat Transportasi Bis

3. 1 marker untuk Alat Transportasi Pesawat

4. 1 marker untuk Alat Transportasi Truk

5. 1 marker untuk Alat Transportasi Kapal

6. 1 marker untuk Alat Transportasi Kereta

Gambar 4.1 Proses Pembuatan Marker

4.2 Pembuatan Objek 3D Alat Transportasi

Peneliti menggunakan software Blender versi 2.60 dalam pembuatan model 3D

Alat Transportasi. Sebagai langkah awal membuat bentuk-bentuk dasar dengan

menggunakan objek Cube yang telah di sediakan oleh Blender. Kemudian dilanjutkan

dengan memodifikasi bentuk-bentuk tertentu yang dibutuhkan. Dibawah iniadalah salah

satu gambar tentang proses pembuatan 3D. Karena dalam aplikasi ini terdapat 6 Model

3D yang dibuat.

Gambar 4.2 Objek 3D pada Blender 2.60

4.3 Pengujian Sistem

Pengujian sistem ini dilakukan dengan tujuan untuk mengetest apakah sistem

aplikasi yang dibuat sudah berjalan dengan baik dan sesuai harapan atau belum. Hal ini

dilakukan agar nantinya sistem yang dibuat tidak menimbulkan masalah dikemudian hari.

Berikut disajikan table pengujian aplikasi multimedia untuk mengimplementasikan media

pembelajaran pengenalan Alat Transportasi dengan teknologi Augmented Reality.

No Teknik Pengujian Hasil Diharapkan Hasil Pengujian Keterangan

1 Mengakses webcam

melalui main menu

yang sudah dibuat

dengan Adobe Flash

CS 6.

Main menu dapat

berjalan dengan

baik pada Flash

Player.

Main menu dapat

berjalan dengan

baik pada Flash

Player.

Sukses

2 Mengakses opsi

pilihan alat

transportasi yang ada

pada main menu.

Video hasil

tangkapan webcam

dapat ditampilkan

melalui web

browser untuk

setiap objeknya.

Video hasil

tangkapan

webcam dapat

ditampilkan melalui

web browser untuk

setiap objeknya.

Sukses

Tabel 4.1 Tabel Pengujian Sistem

4.4 Pengujian Marker

Untuk mendeteksi sebuah marker diperlukan beberapa tahapan uji coba, yaitu uji

coba marker, uji coba jarak, uji coba resolusi webcam, dan uji coba pencahayaan. Uji

coba tersebut harus dilakukan untuk keberhasilan proses deteksi marker pada tahap

implementasi. Berikut adalah 4 uji coba yang dilakukan :

1. Uji coba marker

Pada penelitian ini penulis hanya menggunakan sistem deteksi single marker.

Sehingga program tidak dapat mendeteksi marker ganda. Jika pengguna

menggunakan marker ganda maka yang akan tampil hanya satu Objek 3D.

Gambar 4.3 Tampilan jika Marker Ganda

2. Uji coba jarak

Pada uji coba jarak, semakin dekat jarak kamera dengan marker tentunya akan

mengakibatkan ukuran marker yang terdeteksi semakin besar sehingga marker

dapat tertangkap dengan baik. Berikut akan diuji coba layout marker dengan jumlah

marker 1 buah dengan ukuran 8cm x 8cm. Hasil uji coba dapat dilihat pada tabel

4.2.

Jarak Hasil Tracking Marker

100 Cm Terdeteksi namun kurang presisi

50 Cm Terdeteksi dengan baik

30 Cm Terdeteksi dengan baik

15 Cm Terdeteksi dengan baik

Tabel 4.2 Tabel Pengujian Jarak Marker

3. Uji Coba resolusi webcam

Pada uji coba resolusi webcam, semakin besar resolusi kamera maka semakin

banyak pixel yang tertangkap oleh webcam. Semakin banyak pixel yang tertangkap,

gambar akan semakin tajam dan webcam dapat mendeteksi marker dengan baik.

4. Uji Coba Pencahayaan

Dalam uji coba faktor pencahayaan, dalam melakukan deteksi marker, tidak

dibutuhkan pencahayaan yang sangat terang. Dalam pengujian ini penulis

menggunakan lampu kamar sebanyak 2 buah lampu berwarna kuning dan putih

yang terletak di belakang dan di atas webcam. Hasil pengujian pencahayaan adalah

sebagai berikut :

a. Pengujian dengan dua lampu kuning dan putih

Gambar 4.4 Pencahayaan melalui 2 cahaya (Atas dan Belakang)

b. Pengujian dengan lampu kuning 40 watt

Gambar 4.5 Pencahayaan melalui 1 cahaya (Belakang Webcam)

c. Pengujian dengan lampu putih 40 watt

Gambar 4.6 Pencahayaan melalui 1 cahaya (Atas Webcam)

d. Pengujian tanpa menggunakan lampu

Gambar 4.7 Tanpa Pencahayaan

5. Penutup

5.1 Kesimpulan

Dari hasil pengujian dan analisa pada bab sebelumnya maka dapat diambil

kesimpulan, sebagai berikut:

1. Fitur yang baru dan berbeda dari lainnya membuat buku pembelajaran dengan

teknologi augmented reality ini dapat memberi kesan yang berbeda dan

meningkatkan ketertarikan para anak TK untuk mempelajari alat transportasi

2. Pola marker dapat mempengaruhi tampilan virtual. Marker dengan pola

sederhana menampilkan objek dengan posisi pengelihatan tetap.

3. Selain pola marker, Jarak marker dengan kamera juga sangat berpengaruh

dalam proses berjalannya program ini, bila terlalu dekat atau terlalu jauh maka

kamera tidak dapat mengenali marker tersebut.

4. Aplikasi yang dibuat dengan metode pendeteksian pola (marker detection)

dapat dikembangkan menjadi sebuah aplikasi yang real time dan menarik, dan

dapat diimplementasikan secara luas dalam berbagai media di bidang

pendidikan. Sebagai contoh dalam media pembelajaran pengenalan alat

transportasi untuk anak TK.

5.2 Saran

Augmented Reality pada buku pembelajaran ini masih jauh dari sempurna. Selama

perancangan terlihat adanya kekurangan yang terletak pada detail dan kualitas obyek

3D, Ukuran objek yang terlalu kecil ataupun terlalu besar, ataupun posisi menghadapnya

yang kurang tepat. Hal tersebut disebabkan kurangnya kemampuan teknis dari sumber

daya manusia.

Salah satu pengembangan yang dapat dilakukan adalah perbaikan pada animasi

dan objek 3D Alat Transportasi, serta pengembangan dan penambahan desain masing-

masing objek yang bisa lebih baik lagi.

Peneliti berharap, pengembangan augmented reality tidak difokuskan hanya pada

software library FLArToolKit, tetapi dikembangkan lagi dari software library yang lain,

seperti: NYARToolkit, OpenSpace 3d Editor, ARToolKitPlus atau ARTag yang memiliki

Tracking System yang lebih baik. Perangkat keras yang digunakan tidak lagi

menggunakan webcam tetapi HMD (Head Mounted Display) agar dalam di dalam

penggunaannya, para pemakai teknologi AR lebih nyaman dalam berinteraksi dengan

setiap model Alat Transportasi.

DAFTAR PUSTAKA

Azuma, Ronald T. (August 1997). “A Survei of Augmented Reality”. Presence:

Teleoperators and Virtual Environments.

Borko, Furht. “Handbook of Augmented Reality”. Springer 2011.

http://www.in.tum.de/en/research/research-highlights/augmented-reality-in-medicine.html

diakses 15 Januari 2014 jam 22:46:49

http://cityphile.com/2011/07/augmented-reality-ad-takeover-in-times-square/ diakses 15

Januari 2014 jam 22:53:46

http://deepknowhow.com/2013/12/11/augmented-reality-games-android-iphone/ diakses

15 Januari 2014 jam 23:02:08

http://www.engadget.com/2012/05/09/pioneer-touts-worlds-first-car-gps-with-augmented-

reality/ 28 November 2013 jam 16:23:14

http://www.hitl.washington.edu/FLARToolKit/documentation/userarwork.htm diakses 20

Mei 2012 jam 22:02:50

Komputer, Wahana. 2010. Adobe Flash CS 5 untuk Membuat Animasi Kartun. Andi

Offset. Yogyakarta.

R.Silva, J.C Oliveira, G.A. Giraldi. “Introduction to Augmented Reality”. National

Laboratory for Scientific Computation.

Stephen Cawood and Mark Fiala. “Augmented reality: a practical guide”. Raleigh, N.C. :

Pragmatc Bookshelf, 2007.

Wartman, Carsten. 2004. Panduan Lengkap Menggunakan Blender Software Grafik 3D

Gratis untuk Web dan Video. Elex Media Komputindo. Jakarta.