BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang Augmented Reality (AR) adalah suatu lingkungan
yang memasukkan objek
virtual 3D kedalam lingkungan nyata. Karena itu, unsur reality
lebih diutamakan pada sistem ini. AR mengijinkan penggunanya untuk
berinteraksi secara real-time dengan sistem. Penggunaan AR saat ini
telah melebar kebanyak aspek didalam kehidupan kita dan
diproyeksikan akan mengalami perkembangan yang signifikan. Hal ini
dikarenakan penggunaan AR sangat menarik dan memudahkan penggunanya
dalam mengerjakan sesuatu hal, seperti contohnya pada pameran model
kereta api di museum kereta api. Ketika diadakan pameran,
penyelenggara acara harus membuat miniatur kereta api dengan agar
para pengunjung bisa mengetahui secara langsung bagian-bagian dari
kereta api. Dengan memanfaatkan teknologi AR, miniatur kereta api
dapat digantikan dengan model kereta 3D yang ditampilkan secara
virtual menggunakan perangkat komputer, sehingga para penyelenggara
itu dapat menghemat biaya pengeluaran karena mereka tidak perlu
lagi membuat banyak miniatur kereta.
I.2
Perumusan Masalah Berdasarkan hal-hal tersebut diatas, penulis
merumuskan permasalahan
sebagai berikut: 1. Bagaimana membuat model kereta api dengan
menggunakan software desain seperti Blender, Autodesk 3ds Max,
Maya, dan Google Sketchup? 2. Bagaimana kalibrasi pada kamera agar
didapat nilai distorsi yang membantu sistem menghitung dan
meletakkan model secara tepat diatas marker? 3. Bagaimana
kemiringan marker terhadap kamera dapat mempengaruhi ketepatan
tampilan model animasi 3D?
1
2
I.3 Tujuan Penelitian Sesuai dengan permasalahan yang telah
dipaparkan di atas, maka tujuan penulis yang ingin dicapai adalah
sebagai berikut: 1. Untuk mengetahui cara membuat model kereta api
dengan menggunakan software desain seperti Blender, Autodesk 3ds
Max, Maya, dan Google Sketchup 2. Untuk mengetahui cara kalibrasi
pada kamera agar didapat nilai distorsi yang membantu sistem
menghitung dan meletakkan model secara tepat diatas marker 3. Untuk
mengetahui bagaimana kemiringan marker terhadap kamera dapat
mempengaruhi ketepatan tampilan model animasi 3D.
I.4 Manfaat Penelitian Manfaat yang ingin dicapai dalam
implementasi project akhir mata kuliah augmented reality ini
adalah: 1. Secara teoritis, diharapkan berguna bagi ilmu
pengetahuan tentang sistem temu kembali citra dan tata cara
melakukan penelitian, serta memberi manfaat bagi mahasiswa
informatika pada khususnya dan masyarakat pada umumnya. 2. Secara
aplikatif, berguna bagi para penyelenggara pameran model kereta
api
3
BAB IIDASAR TEORI
II. 1. Augmented Reality Augmented Reality (AR), atau yang
dikenal dengan realitas tertambah, adalah teknologi yang
menggabungkan benda maya dua dimensi dan ataupun tiga dimensi ke
dalam sebuah lingkungan nyata tiga dimensi lalu memproyeksikan
benda-benda maya tersebu dalam waktu nyata. Benda-benda maya
menampilkan informasi yang tidak dapat diterima oleh pengguna
dengan inderanya sendiri. Hal ini membuat realitas tertambah sesuai
sebagai alat untuk membantu persepsi dan interaksi penggunanya
dengan dunia nyata. Informasi yang ditampilkan oleh benda maya
membantu pengguna melaksanakan kegiatan kegiatan dalam dunia nyata.
AR sejatinya variasi lain dari realitas virtual. Teknologi realitas
virtual membenamkan pengguna secara total pada lingkungan sintetis.
Ketika masuk dalam dunia buatan itu, kita tidak dapat mengenali
lingkungan nyata di sekitarnya. Namun AR tidak memisahkan yang
nyata dengan virtual, yang terjadi adalah penggabungan antara
keduanya pada ruang yang sama.
II.2
Lingkungan Augmented Reality Pada sistem AR sistem koordinat
yang dipakai adalah model pinhole camera
atau kamera lubang jarum [2]. Dimana pada model ini sumbu z
positif berada di depan dan yang menjadi acuan adalah posisi marker
jika dilihat dari kamera. Jika dilihat pada gambar 1, terlihat
marker dan kamera masing-masing memiliki orientasi posisi yang
berbeda. Baik marker maupun kamera menggunakan sistem right handed
(sumbu z positif didepan) dan hasil penangkapan gambar dari kamera
diproyeksikan ke viewplane menggunakan proyeksi perspektif.
4
Dalam menampilkan objek 3D yang sesuai dengan posisi dan
orientasi marker, perlu diperhitungkan hasil proyeksi yang diterima
viewplane (bidang proyeksi di layar) untuk kemudian ditampilkan.
Menurut [1] selain proyeksi pada bidang 2D, dalam pergeseran marker
maupun kamera perlu diperhatikan perubahan posisi dan rotasi dalam
sistem koordinat 3D. Posisi dan orientasi dari marker didapat dari
hasil tracking marker yang ditransformasi dengan operasi translasi
dan rotasi, sedangkan posisi dan orientasi yang ada pada proyeksi
di layar didapat dari perhitungan transformasi proyeksi perspektif.
II.3 Model kereta api Ada enam skala model miniature kereta api
yang umum digunakan : a) Skala Z (1:220) . Skala Z kereta membuat
pilihan yang baik bagi siapa pun dengan ruang terbatas. Model ini
merupakan kereta api yang tidak hanya kecil tapi sangat rinci b)
Skala N (1:160) . Skala N adalah skala populer dan yang terkecil
kedua setelah skala Z. Skala N kereta adalah yang sempurna untuk
penggemar yang ingin menjalankan kereta api panjang atau tetap
fokus pada pemandangan. c) Skala HO (1:87) . Kereta api skala HO,
salah satu jenis yang paling populer dengan pemodel, datang dalam
banyak jenis kereta api dan memiliki banyak pilihan dan
pemandangan. Kereta HO umumnya sangat rinci dan mempunyai nilai
yang baik. Sebuah tata letak HO membutuhkan dalam ruang jumlah
sedang.
5
d) Skala S (1:64). Ini skala yang lebih besar membuat kereta
mendominasi set. e) Skala O (1:48). Skala kereta O mudah ditangani
oleh anak-anak. f) Skala G (1:22.5). Model kereta api G skala besar
untuk penggunaan dalam ruangan, tetapi kembali sangat cocok untuk
kereta api taman.
II.4
Kalibrasi Kamera Kamera fotogrametri tidak mempunyai lensa yang
sempurna, sehingga proses
perekaman yang dilakukan akan memiliki kesalahan. Oleh karena
itu perlu dilakukan pengkalibrasian kamera untuk dapat menentukan
besarnya penyimpangan-
penyimpangan yang terjadi. Kalibrasi adalah kegiatan untuk
memastikan hubungan antara harga-harga yang ditunjukkan oleh suatu
alat ukur dengan harga yang sebenarnya dari besaran yang diukur.
Kalibrasi kamera dilakukan untuk menentukan parameter distorsi,
meliputi distorsi radial dan distorsi tangensial, serta
parameterparameter lensa lainnya, termasuk juga principal distance
(c), serta titik pusat fidusial foto. Distorsi lensa dapat
menyebabkan bergesernya titik pada foto dari posisi yang
sebenarnya, sehingga memberikan ketelitian pengukuran yang tidak
baik, namun tidak mempengaruhi kualitas ketajaman citra yang
dihasilkan.
Distorsi lensa dapat dibagi menjadi : - Distorsi radial adalah
pergeseran linier titik foto dalam arah radial terhadap titik utama
dari posisi idealnya. Distorsi lensia biasa diekspresikan sebagai
fungsi polonomial dari jarak radial (dr) terhadap titik utama foto
Distorsi tangensial adalah pergeseran linier titik di foto pada
arah normal (tegak lurus) garis radial memalui titik foto tersebut.
- Distorsi tangensial disebabkan kesalahan sentering elemen-elemen
lensa dalam satu gabungan lensa dimana titik ousat elemen-elemen
lensa dalam gabuang lensa tersebut tidak terletak pada satu garis
lurus.
6
Pergeseran ini biasa dideskripsikan dengan 2 persamaan
polonomial untuk pergeseran pada arah x (dx) dan y (dy).
II.5 Kemiringan Kamera Sebuah lensa kamera dapat memberikan
fokus yang tajam pada hanya sebuah pesawat tunggal. Tanpa miring,
bidang gambar, pesawat lensa, dan bidang fokus adalah paralel, dan
tegak lurus terhadap sumbu lensa; objek dalam fokus yang tajam
semua pada jarak yang sama dari kamera. Ketika pesawat lensa
dimiringkan relatif terhadap bidang gambar, bidang fokus (POF)
adalah pada sudut dengan bidang gambar, dan benda-benda pada jarak
yang berbeda dari kamera semua dapat terfokus tajam jika mereka
berbohong pada bidang yang sama. Dengan miring lensa, gambar
pesawat, pesawat lensa, dan POF berpotongan di garis umum; perilaku
ini telah menjadi dikenal sebagai prinsip Scheimpflug . Ketika
fokus disesuaikan dengan lensa miring, POF berputar terhadap suatu
sumbu di persimpangan dari pesawat depan fokus lensa dan pesawat
melalui pusat lensa sejajar dengan bidang gambar; memiringkan
menentukan jarak dari sumbu rotasi ke pusat lensa, dan fokus
menentukan sudut POF dengan pesawat gambar.Dalam kombinasi,
kemiringan dan fokus menentukan posisi POF. Dalam aplikasi seperti
fotografi landscape , mendapatkan segala sesuatu yang tajam sering
tujuan; dengan menggunakan miring, baik latar depan dan latar
belakang sering dapat dibuat tajam tanpa menggunakan besar nomor f-
. Ketika POF bertepatan dengan subjek dasarnya datar, seluruh
subjek di fokus, karena subjek yang tidak datar, mendapatkan latar
depan dan latar belakang ketajaman bergantung pada kedalaman
lapangan , meskipun ketajaman seringkali dapat diperoleh dengan
sejumlah kecil f daripada yang diperlukan tanpa menggunakan
kemiringan.
7
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
Pada bab ini dijelaskan langkah-langkah yang akan dilakukan
dalam meneliti Pengaruh Penggunaan Kalibrasi Dan Kemiringan Kamera
Terhadap Aplikasi Teknologi Augmented Reality Sebagai Alat Peraga
Model Kereta Api. Berikut merupakan diagram alir runtutan proses
kerja aplikasi ini:
Gambar 3.1 Diagram Alir Runtutan Proses Kerja Aplikasi
8
3.1 Input Marker Input pada aplikasi ini berupa video berisi
gambar marker yang ditangkap oleh kamera webcam yang telah
terintegrasi pada laptop yang digunakan. Pada penelitian ini,
marker yang digunakan berupa marker hitam putih bertuliskan teks
HAI berukuran 10cm x 10cm
3.2 Pengenalan Marker Tahap kedua pada proses perancangan
aplikasi ini adalah pengenalan marker. Capture marker dilakukan
dengan menggunakan program yang telah tersedia pada library
ARToolKit, yaitu mk_patt.exe. Capture marker yang telah diperoleh
kemudian disimpan dengan nama tertentu untuk membedakannya dari
marker lainnya.
3.3 Uji coba 4 jarak dan 4 sudut kemiringan berbeda Pada tahap
ini dilakukan pengaturan jarak dan kemiringan sudut kamera yang
paling optimal untuk dapat menampilkan objek 3D. Pengujian ini
dilakukan dengan meletakkan marker di lantai, kemudian mengatur
jarak dan sudut kemiringan kamera terhadap marker. Jarak antara
kamera dan marker dihitung dari sisi marker yang terdekat dengan
kamera. Sudut kemiringan kamera dihitung dari posisi sejajar kamera
terhadap lantai
3.4 Menarik kesimpulan Pada tahap ini dilakukan penarikan
kesimpulan dari hasil pengujian yang dilakukan.
9
10
BAB IV IMPLEMENTASI SISTEM
Implementasi dari meneliti Pengaruh Penggunaan Kalibrasi Dan
Kemiringan Kamera Terhadap Aplikasi Teknologi Augmented Reality
Sebagai Alat Peraga Model Kereta Api ini terdiri atas beberapa
tahap, yaitu sebagai berikut.
4.1 Inisialisasi Pada tahap ini, dilakukan inisialisasi
kebutuhan sistem terkait dengan window viewer yang akan digunakan
untuk menampilkan realitas objek 3D pada augmented reality. Sistem
ini menggunakan modifikasi program yang terdapat pada library
ARToolKit, yaitu simpleVRML.exe.
4.2 Capture Video Tahap kedua dalam implementasi aplikasi ini
adalah dengan melakukan capture video yang kemudian dibagi menjadi
frame-frame tertentu dengan setting default bernilai 15 fps (frame
per second).
4.3 Deteksi Marker Pada tahap ini, capture marker dilakukan
dengan menggunakan program yang telah tersedia pada library
ARToolKit, yaitu mk_patt.exe. Capture marker yang telah diperoleh
kemudian disimpan dengan nama tertentu untuk membedakannya dari
marker lainnya.
11
4.4 Transformasi Kamera Pada tahap ini, pengaturan tranformasi
kamera dilakukan agar posisi objek tepat berada di atas marker.
Pengaturan pose and position estimation dilakukan dengan mengubah
parameter translation dan rotation pada file .dat dari objek 3D
yang akan ditampilkan di atas marker.
4.5 Menambahkan Objek Virtual Pada tahap ini, dilakukan
rendering objek virtual 3D pada marker yang telah dideteksi.
Masing-masing marker akan menampilkan objek 3D desain furniture
rumah yang berbeda sesuai dengan bentuk dan warna marker-nya.
4.6 Mencatat hasil pengujian Pada pengujian ini, dilakukan
pengaturan jarak dan kemiringan sudut kamera yang paling optimal
untuk dapat menampilkan objek 3D. Pengujian ini dilakukan dengan
meletakkan marker di lantai, kemudian mengatur jarak dan sudut
kemiringan kamera terhadap marker. Jarak antara kamera dan marker
dihitung dari sisi marker yang terdekat dengan kamera. Sudut
kemiringan kamera dihitung dari posisi sejajar kamera terhadap
lantai. Marker yang digunakan berupa marker berukuran 10cm x
10cm.
Jarak 10 cm 30 cm 50 cm 100 cm
Kemunculan Objek 3D Tidak tampak tampak tampak Tidak tampak
12
Sudut 00
Kemunculan Objek 3D tampak tampak tampak Tidak tampak
300 600 900
Gambar 4.1 marker berada pada jarak 10 cm
Gambar 4.2 marker berada pada jarak 30cm
13
Gambar 4.3 marker berada pada jarak 50 cm
Gambar 4.4 marker berada pada jarak 100cm
14
Gambar4.5 marker pada sudut 00
Gambar 4.6 marker pada sudut 300
15
Gambar 4.7 marker pada sudut 600
Gambar 4.8 marker pada sudut 800
16
BAB V KESIMPULAN
6.1 Kesimpulan Setelah melakukan implementasi dan pengujian
Teknologi Augmented Reality Sebagai Alat Peraga Model Kereta Api,
terdapat beberapa hal yang harus diperhatikan agar aplikasi ini
dapat dimanfaatkan secara optimal, yaitu sebagai berikut. a. Pada
pengaturan jarak marker terhadap kamera, dapat diketahui bahwa
jarak yang terlalu dekat tidak memungkinkan kamera menangkap
seluruh sisi marker secara utuh, sehingga tidak dapat menampakkan
objek 3D. sedangkan bila terlalu jauh, detail marker juga tidak
bisa ditangkap kamera, sehingga objek juga tidak nampak. b. Pada
pegaturan kemiringan sudut marker terhadap kamera, dapat diketahui
bahwa selama sudut kemiringan masih mampu menampakkan seluruh
bagian marker, maka objek akan tetap nampak. Dalam hal ini sudut
terbesar untuk menampakkan objek adalah 800
6.2 Saran Pada pengembangan aplikasi selanjutnya, diharapkan
pengujian aplikasi dapat lebih detail dengan mengimplementasikan
perubahan jarak dan kemiringan dengan ruang sampel yang lebih
banyak dan berkesinambungan untuk mendapatkan hasil yang lebih
akurat.
17
DAFTAR PUSTAKA
[1] Kato. H., Billinghurst, M. Poupyrev, I. Tetsutani, N. dan
Tachibana, K. 2001. Tangible Augmented Reality. Nagoya, Japan :
Proceedings of Nicograph 2001. [2] Persa. Stelian-Florin. 2006.
Sensor Fusion in Head Pose Tracking. Whrmann Print Service. Munson,
Ethan V; Tsymbalenko, Yelena.
[3] Danto, Walesa., Wibowo, Agung Toto, ST., MT. ., Purnama,
Bedy, SSi., MT. 2011. Analisis Metode Occlusion Based pada
Augmented Reality Studi Kasus : Interaksi dengan Objek Virtual
Secara Real Time Menggunakan Gerakan Marker. Teknik Informatika,
Fakultas Informatika, Institut Teknologi Telkom, Bandung.
http://nyargreen.files.wordpress.com/2011/02/jurnal-ta.pdf Desember
2011) (Diakses tanggal 17
[4] http://sumberdaya.web.id/2011/dasar-dasar-model-kereta-api/
(Diakses tanggal 18 Desember 2011)
[5]
http://dharmasamaja.blogspot.com/2010/03/kalibrasi-kamera.html
(Diakses
tanggal 18 Desember 2011)
[6]
http://en.wikipedia.org/wiki/Tilt-shift_photography
(Diakses
tanggal
18
Desember 2011)
18
