## PEMBUATAN LINGKUNGAN VIRTUAL 3D YANG BERINTEGRASI DENGAN DATA GERAKAN DARI MOTIVE PADA SIMULASI RUANGAN
1 Ghaffar Rizqi, 2 Adang Suhendra
1 Fakultas Ilmu Komputer dan TI Universitas Gunadarma, 2 Fakultas Teknologi Industri Universitas Gunadarma
Jl. Margonda Raya No. 100, Depok 16424, Jawa Barat
1 ghaffar_rizqi@staff.gunadarma.ac.id, 2 rama@staff.gunadarma.ac.id

## Abstrak
Banyaknya minat masyarakat membuat animasi terus berkembang, mulai dari animasi dua dimensi  hingga  animasi  tiga  dimensi.  Pada  sebuah  produksi  animasi  3D  terdapat  lingkungan virtual 3D yang menghasilkan ruang tiga dimensi yang dibayangkan atau direpresentasikan dari dunia  nyata.  Salah  satu  perkembangan  teknologi  yang  mempengaruhi  animasi  tiga  dimensi adalah teknologi Motion Capture. Teknologi ini memungkinkan model 3D dapat diintegrasikan dengan data pergerakan manusia yang tertangkap kamera. Pada penelitian ini dibuat lingkungan virtual  3D  yang  berintegrasi  dengan  data  gerakan  manusia  yang  tertangkap  kamera  pada simulasi ruangan kantor. Aplikasi ini dapat memasukkan model 3D ke dalam sebuah lingkungan virtual  3D.  Aplikasi  ini  juga  dapat  mengintegrasikan  data  gerakan  manusia  yang  tertangkap kamera dengan lingkungan virtual 3D yang di dalamnya terdapat objek-objek 3D. Data gerakan manusia  diambil  dari  software  Motive  secara  realtime  dimana  data  gerakan  sudah diimplementasikan  ke  dalam  bentuk  skeleton  pada  OpenGL.  Skeleton  dapat  diintegrasikan  ke dalam sebuah lingkungan virtual yang membuat model 3D mempunyai animasi .
Kata Kunci : lingkungan virtual 3D, motion capture, animasi 3D, motive.

## Abstract
Many people’s interest make the animation, 2D animation or 3D animation. 3D animation is already widely used for film, simulation, and others. In a 3D animation, there is a 3D virtual environment  that  generate  a  3D  space  that  represented  from  the  real  world.  One  of  the technological developments that affect 3D animations are Motion Capture. With this technology, the 3D models can be integrated with the data of human movement caught on cameras. This paper discusses the making of 3D virtual environtments that integrate with data on human movement caught the cameras on simulated office. This application can be insert 3D models into a virtual environtment. 3D models created in a 3D computer graphics software and then exported to the wavefront  (*.obj)  and  converted  into  (*.h)  so  that  3D  models  can  be  inserted  into  a  virtual environment. This  application  can  also integrate  the  data  of  human  movement  that  caught  the camera with 3D object. Human motion data is taken from the software Motive in real time where data  capture  has  been  implemented  in  the  form  of  skeletons  in  OpenGL.  Skeleton  can  be integrated into a virtual environment that makes 3D models have animations.
Keywords : virtual 3D, motion capture, 3D animation, motive.

## PENDAHULUAN
Perkembangan  teknologi  animasi  saat ini  sudah  begitu  pesat  dan  mampu  menarik minat masyarakat dari berbagai kalangan. Hal ini  terbukti  dari  banyaknya  animasi  dua dimensi  dan  tiga  dimensi  yang  ditayangkan oleh stasiun televisi maupun bioskop. Animasi tiga  dimensi  (3D)  yang  dihasilkan  saat  ini memiliki kualitas efek gerakan yang halus dan natural  [1].  Animasi  yang  digunakan  saat  ini membuat orang sulit membedakan antara yang diperankan  aktor  asli  atau  yang  hanya  suatu gambar rekaan komputer. Hal ini dimungkinkan didukung oleh berkembangnya teknologi perangkat keras dan perangkat lunak komputer,  dan  juga  kreatifitas  pengguna komputer. Salah satu cara untuk menghasilkan efek animasi tersebut adalah dengan menggunakan teknologi motion capture [1].
Motion  capture adalah  proses  pengambilan informasi gerakan dan lokasi subjek dari waktu ke  waktu.  Produksi  animasi merupakan pengguna  terbesar  dari  Motion  Capture  sistem, contoh aplikasinya seperti film, broadcast, video game,  tahap  produksi,  simulasi,  dan  lain-lain. Pembuatan  animasi  dengan  teknologi  motion capture  dapat  memberikan  akurasi  yang  tinggi dengan kebebasan bergerak dan memungkinkan adanya interaksi antara aktor yang berbeda [2]. Teknologi motion capture ini dapat diimplementasikan dalam bentuk offline (rekaman gerakan) dan realtime .
Pada  sebuah  produksi  animasi  3D terdapat  lingkungan  virtual.  Lingkungan virtual  3D  menghasilkan  ruang  3D  yang
dibayangkan atau direpresentasikan dari dunia nyata. Model 3D dapat dimasukkan dan dapat dianimasikan  di  dalam  sebuah  lingkungan virtual.  Adanya  teknologi  ini,  model  3D  di dalam  sebuah  lingkungan  virtual  dapat diintegrasikan dengan data pergerakan manusia yang tertangkap kamera.
Rekonstruksi  grafik  3D  gerakan  tubuh secara realtime telah berhasil dibuat berdasarkan  data  dari  penangkapan  8  kamera infrared  optitrack  v100:r2  pada  teknologi motion  capture telah  mendapatkan  data gerakan  yang  diolah  menjadi  rekonstruksi gerak  skeleton  pada  lingkungan  virtual  [1]. Penelitian ini bertujuan untuk
mengembangkan  hasil  penelitian  sebelumnya untuk mengintegrasikan data gerakan manusia dengan model 3D di dalam lingkungan virtual 3D.
Motion Capture atau mocap merupakan metode atraktif untuk membuat gerakan dalam animasi  komputer.  Ia  dapat  menyajikan gerakan yang realistis dan memberikan nuansa dan  detil  khususnya pada pemeran tertentu. Ia memungkinkan bagi aktor dan sutradara untuk bekerja  bersama  membuat  gerakan  tertentu yang diinginkan, yang itu akan sulit dilakukan pada  animator  yang  bekerja  secara  manual. Output sistem motion  capture merupakan kumpulan  titik  lokasi  dalam  kurun  waktu tertentu.  Format  ini  tidak  secara  eksplisit menangkap  semua  stuktur  dari  subyek melainkan  menyesuaikan  dengan  model  dan skeleton. Data menggunakan struktur skeleton untuk menyederhanakan gambaran gerakan subyek.
Jenis  ini  menyediakan  proses  pengenalan  atas gerakan  alami  yang  dilakukan  oleh  subyek. Pemberian parameter pada data juga membuat pengeditan  dan  penayangannya  menjadi  lebih mudah [3].
Gambaran  umum  dari  proses  Motion Capture  ini  adalah  seperangkat  alat  yang dilekatkan  pada  tubuh  sang  aktor  (manusia) dimana  didalam  perangkat  tersebut  telah diberikan  semacam  alat  pemancar  gelombang ataupun  magnetic  markers.  Pada  saat  sang aktor  bergerak  alat  tersebut  memancarkan sinyal  yang  kemudian  ditangkap  oleh  kamera yang mampu mendeteksi sinyal yang dikeluarkan oleh  marker tersebut dan diproses di  dalam  komputer  guna  menghasilkan  data- data  gerakan  tersebut,  bukan  data  visual  sang aktor.  Data  gerakan  tersebut  kemudian dipetakan  ( mapping )  kedalam  model  yang dibuat  didalam  aplikasi  2D/3D,  sehingga akhirnya  model  digital  tersebut  akan  bergerak layaknya sang aktor. [4]
Motive merupakan platform perangkat lunak baru dari OptiTrack yang menggabungkan  teknik  terbaik  ke  dalam arsitektur  terpadu  yang  fleksibel  dan  cukup handal  untuk  menangani  aplikasi  pelacakan optik. Motive disesuaikan  untuk  memenuhi kebutuhan  studio  produksi  dan  fasilitas
penelitian. Motive menggabungkan fitur terbaik  perangkat  lunak  terdahulu  dengan sejumlah  rancangan  untuk  memberikan setup sederhana,  volume  yang  lebih  besar,  dan  data bersih. Motive ini  memiliki  dua  jenis  yaitu Motive Tracker dan Motive Body [1].

## METODE PENELITIAN
Metode  penelitian  yang  digunakan dalam penelitian ini adalah System Development  Life  Cycle (SDLC)  yang  terdiri dari beberapa tahap.
Pada  Gambar  1  diberikan  tahapan- tahapan  yang  dilakukan  pada  penelitian  ini sesuai  dengan  metode  SDLC.    Pada  tahap perencanaan  dilakukan  pengumpulan  data. Data  yang  dikumpulkan  berupa  referensi  dan bahan-bahan  yang  dapat  menjadi  acuan  dasar dalam  pengembangan.  Tahap  kedua  dalah analisis  permasalahan  dan  kebutuhan  yang diperlukan  dalam  pengembangan  aplikasi. Jenis  kebutuhan  dibedakan  menjadi  2  yaitu kebutuhan  fungsional  dan  non-fungsional. Tahap perancangan  merupakan tahap sebelum melakukan pengkodean, dimana terbagi menjadi empat bagian. Bagian pertama adalah perancangan  aplikasi  dengan  UML.  Bagian kedua  adalah  perancangan  model  3D.  Bagian
ketiga adalah perancangan animasi model 3D. Bagian  yang  terakhir  adalah  pengintegrasian data gerakan dengan lingkungan virtual.
Pada  tahap  implementasi  dilakukan adalah implementasi dari hasil rancangan yang telah  dibuat  dan  penerapan  rancangan  ke dalam  bahasa  pemrograman.  Tahap  ini  juga membuat  aplikasi,  mulai  dari  memasukkan model 3D sampai pengintegrasian dengan data gerakan.  Pada  tahap  ujicoba  dilakukan pengujian  semua  kode  program  yang  telah dibuat  untuk  menentukan  apakah  aplikasi berjalan  dengan  baik  sesuai  dengan  apa  yang diharapkan.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Perancangan Aplikasi dengan UML
Aplikasi ini merupakan program aplikasi  berbasis  objek.  Perancangan  aplikasi dilakukan  dengan  menggunakan  UML  untuk merepresentasikan jalannya aplikasi.
Rancangan  yang  dipakai  adalah activity diagram . Terdapat dua alir aktifitas, diantaranya  pembuatan  model  3D  dan pengintegrasian data gerakan.
Pada Gambar 2 diberikan rancangan alir aktifitas  yang  pertama  yang  dimulai  dari pembuatan  model  3D  dalam  sebuah  software pengolah grafik 3D. Setelah itu diekspor dalam bentuk wavefront .  File  yang  sudah  berbentuk wavefront  dikonversi  ke  dalam  bentuk  ( *.h ) agar  titik  koordinat  yang  tersimpan  dapat dipakai dalam pembuatan program aplikasi.

## Gambar 2. Activity diagram pembuatan model 3D
Rancangan  alir  aktifitas  yang  kedua dimulai  dengan  memasukkan  data  gerakan yang  telah  tersedia  oleh  software Motive dan telah  diimplementasikan  ke  dalam  bentuk skeleton secara realtime  ke  dalam  lingkungan
virtual.  Data  gerakan  skeleton  tersebut diidentifikasi  agar  dapat  diketahui  id  dari setiap  bagian  tubuh  skeleton.  Rancangan  alir aktivitas tersebut dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Activity diagram integrasi dengan objek
Bagian  tubuh  pada  skeleton  diambil titik  koordinatnya  bagian  tangan  kanan  untuk membuat  interaksi  dengan  objek.  Langkah berikutnya  adalah  pembuatan  kondisi  apabila koordinat  tangan  menyentuh  area  tertentu, maka  objek  akan  dianimasikan.  Begitu  juga sebaliknya, apabila objek sedang dianimasikan dan  tangan  menyentuh  kembali  area  tersebut, maka animasi objek akan berhenti.

## Perancangan Model 3D
Pada  perancangan  tiga  dimensi  (3D) simulasi  ruangan  kantor,  objek  3D  yang dipakai ke dalam lingkungan 3D dibagi 2 yaitu bagian  objek  yang  tidak  bisa  berinteraksi dengan  pengguna  dan  bagian  yang  bisa berinteraksi  dengan  pengguna.  Objek  yang tidak bisa berinteraksi adalah meja dan laptop. Sedangkan  objek  yang  dapat  berinteraksi
dengan  pengguna  adalah  buku  dan  kursi. Semua objek 3D dibuat pada software Blender.

## Perancangan Animasi Model 3D
Setelah  semua  model  dimasukkan  ke dalam  lingkungan  3D,  objek  yang  dapat berinteraksi dengan pengguna harus diberikan animasi.  Animasi  dari  model  dirancang bedasarkan dari interaksi yang mungkin untuk objek  tersebut  di  dunia  nyata.  Animasi  buku memakai  translasi.  Posisi  buku  dipindahkan seusai dengan posisi atau titik koordinat tangan pengguna. Translasi  yang  dipakai  bedasarkan sumbu x, sumbu y, dan sumbu z. Animasi kursi dirancang  seperti  buku.  Kursi  dianimasikan memakai  translasi.  Namun  bedanya,  kursi hanya  memakai translasi bedasarkan sumbu z saja.  Animasinya  hanya  menggerakkan  kursi ke belakang dan ke depan.
Penintegrasian  Data  Gerakan  dengan  Model 3D
Data  gerakan  harus  dimasukkan  ke dalam  program  sebelum  diintegrasikan  ke dalam  lingkungan  virtual.  Data  gerakan diambil  dari  software Motive yang  sudah diimplementasikan ke  dalam bentuk skeleton. Setelah  dimasukkan  ke  dalam  program, skeleton diidentifikasi agar dapat diketahui id dari setiap bagian tubuh skeleton. Tidak semua bagian  dari  skeleton  diinteraksikan  dengan objek.  Berdasarkan  id  yang  sudah  diketahui, dipilihlah bagian tertentu saja yang diinteraksikan.  Tangan  kanan  skeleton  dari pengguna  yang  digunakan  untuk  berinteraksi dengan objek yang bisa dianimasikan.
Titik  koordinat  tangan  kanan  yang diambil  disimpan  dalam  variabel x_tangan , y_tangan, dan z_tangan .  Pada  pembuatan interaksi  dibutuhkan  variabel  bantu  berupa variabel objek  yang bertipe boolean. Variabel objek  yang  bertipe  boolean  berfungsi  untuk memberikan  status  kepada  objek  3D  apakah sedang  dianimasikan  atau  tidak.  Bila  bernilai false,  maka  objek  berada  pada  posisi  semula, sedangkan  bila  variabel  objek  bernilai  true, maka  objek  sedang  dianimasikan.  Posisi  dari tangan  dibuat  sebuah  kondisi,  apabila  titik koordinat posisi tangan kanan berada pada area objek,  yang  dimisalkan  diatas  adalah  buku, maka  status  dari  variabel  objek  akan  berganti dari  true  menjadi  false,  atau  sebaliknya. Apabila  posisi  tangan  kanan  masih  berada  di area tersebut maka variabel tersebut akan terus
berganti nilainya karena program ini akan terus mengulangi kondisi sampai program berhenti. Jika  variabel  objek  bernilai  true  maka  titik koordinat  dari  buku  diganti  dengan  titik koordinat tangan. Objek buku akan dipindahkan  sesuai  dengan  posisi  tangan. Objek  akan  kembali  pada  posisi  semula  jika variabel objek bernilai false.

## Uji Coba
Pada saat program dijalankan, lingkungan  virtual 3D berhasil  dibuat. Semua model  3D  juga  telah  di- render dengan  posisi dan  area  yang  benar.  Meja  berada  di  tengah dengan  kursi berada di depannya. Laptop dan buku pada lingkungan 3D berada di atas meja. Kamera diletakkan di belakang meja dan kursi dengan  ketinggian  dan  rotasi  yang  tepat sehingga  membuat  model  semua  terlihat. Model  lingkungan  virtual  3D  untuk  tampak belakang dapat dilihat pada Gambar 4.
Pada  Gambar  5  merupakan  tampak samping  dari  model  lingkungan  3D.  Pada aplikasi  ini  dapat  dilakukan  koneksi  ke software  motive  untuk  pengambilan  data gerakan  skeleton  yang  dapat  dilihat  pada Gambar 6.
Skeleton dapat dimasukkan dan diintegrasikan dengan data sehingga pergerakan  skeleton  akan  sama  dengan pergerakan  pengguna  secara  realtime.  Pada Gambar 7 diberikan hasil pergerakan skeleton secara real time mengikuti gerakan pengguna.
Gambar 4.  Model lingkungan virtual 3D dengan tampak belakang
Gambar 5. Model lingkungan virtual 3D dengan tampak samping
Gambar 6. Koneksi ke software motive
Gambar 7. Data diintegrasikan dengan skeleton
Gambar 8. Pengguna mendekati objek buku
Gambar 9. Pengguna mengambil objek buku

## Gambar 10. Pengguna mengambil objek buku (tampak samping)
Setelah  skeleton  dimasukkan,  hal  yang terakhir  diuji  adalah  interaksi  antara  skeleton dengan  dua  objek,  yaitu  buku  dan  kursi.
Pengguna mencoba menyentuh area buku dan mencoba  mengambil  buku  tersebut.  Terlihat pada Gambar 8, 9, dan 10.
Gambar 11. Pengguna mendekati objek kursi
Gambar 12. Pengguna memindahkan obejk kursi
Gambar 13. Pengguna memindahkan objek kursi (tampak samping)
Pengguna  mencoba  menyentuh  area kursi dan menarik kursi tersebut seperti terlihat pada  Gambar  11,  12,  dan  13.  Integrasi  antara skeleton  dengan  model  buku  dan  kursi berkerja dengan baik.

## KESIMPULAN DAN SARAN
Aplikasi ini dapat memasukkan model 3D  ke  dalam  sebuah  lingkungan  virtual  3D. Model  3D  dibuat  dalam  sebuah  software
pengolah grafik 3D yang kemudian diekspor ke dalam bentuk wavefront (*.obj) dan dikonversi ke  dalam  bentuk  (*.h)  sehingga  model  3D dapat dimasukkan ke dalam sebuah lingkungan virtual,  baik  yang  dapat  ddiinteraksi  maupun yang tidak dapat diinteraksi. Aplikasi ini juga dapat mengintegrasikan  data gerakan manusia yang  tertangkap  kamera  dengan  lingkungan virtual  3D  yang  di  dalamnya  terdapat  objek- objek  3D.  Data  gerakan  manusia  diambil  dari
software  Motive  secara  realtime  dimana  data gerakan  sudah  diimplementasikan  ke  dalam bentuk skeleton pada OpenGL. Skeleton dapat diintegrasikan  ke  dalam  sebuah  lingkungan kantor  virtual  yang  terdapat  dua  buah  objek 3D, yaitu buku dan kursi.
Pada  penelitian  berikutnya  data  gerakan yang sudah berupa skeleton dapat dikembangkan  menjadi  sebuah  3D  model manusia  sehingga  tampak  lebih  nyata. Lingkungan  virtual  3D  dapat  ditingkatkan untuk  memberik-  an  interaksi  pengguna  yang lebih kompleks dengan data gerakan dan dapat diimplementasikan  menjadi  film,  permainan, ataupun  simulasi.  Model  3D  yang  digunakan dapat dikembangkan lagi menjadi bentuk yang lebih nyata.

## DAFTAR PUSTAKA

## [1] R.  Syendi,  “Rekonstruksi  Grafik  3D
Gerakan  Tubuh  Secara Realtime Berdasarkan  Data  dari  Penangkapan 8 Kamera Infrared OptiTrack V100:R2  pada  Teknologi Motion Capture ,” Skripsi, Universitas Gunadarma, 2014. [2] B.  A.  Wardijono,  “Studi  tentang Penangkapan Gerak ( Motion Capture )  Manusia,” Jurnal  Ilmiah
Komputasi  Komputer  dan  Sistem
Informasi ,  vol.  12,  no.  1,  hal.  1  –  6, 2013.
[3] I.  D.  B.  Suryajaya,  Penerapan Microsoft  Xbox Kinect  Motion Capture  Sensor dalam Adegan Pertarungan  untuk  Film  Animasi  3D Selamatkan bumi”, Skripsi, Universitas  AMIKOM,  Yogyakarta, 2013. [4] Djoko  Kuswanto.  2008.  Metode motion  capture  berbasis  video  untuk meningkatkan  kualitas  proses  in between  pada  produksi  film  animasi 2d. Master’s thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya, 2008.