## IMPLEMENTASI METODE MARKER BASED TRACKING PADA APLIKASI BANGUN

## RUANG BERBASIS AUGMENTED REALITY
Bagus Satria 1) , Prihandoko 2)
1,2 Teknik Informatika, Fakultas Pascasarjana Teknik Informatika, Universitas AMIKOM Yogyakarta
1,2 Jl. Ring Road Utara, Condongcatur, Kec. Depok, Kabupaten Sleman, Daerah Istimewa Yogyakarta 55281
E-mail : bagoezsatria182@.com 1) , pri@staff.gunadarma.ac.id 2)

## ABSTRAK
Saat ini media yang digunakan dalam pembelajaran bangun ruang hanya berupa papan tulis ataupun buku cetak sehingga sisi  bagian  dalam  dan  belakang  dari  bagian  tersebut  tidak  terlihat.  Biasanya  guru  menggunakan  alat  peraga  untuk memvisualisasikan  bagun  ruang  tersebut,  namun  siswa  harus  bergantian  untuk  bisa  melihat  secara  dekat  bangun  ruang tersebut, karena tidak memungkinkan tiap siswa mendapat semua jenis alat peraga dengan banyaknya jenis bangun ruang. Untuk  memenuhi  tuntutan  tersebut  dibutuhkan  aplikasi  yang  dapat  menampilkan  bentuk  bangun  ruang  3  dimensi  agar siswa  dapat  memahami  bentuk  dari  masing-masing  bangun  ruang.  Aplikasi  Bangun  Ruang  berbasis  augmented  reality adalah  aplikasi  multimedia  yang  menggabungkan  data  grafis  bentuk  bangun  ruang  3  dimensi  dengan  media  buku. Penelitian ini akan mengimplementasikan metode marker based tracking pada aplikasi pembalajaran bangun ruang berbasis augmented  reality.  Dengan  adanya  perpaduan  teknologi  modern  yaitu  visualisasi  3D  dalam  hal  ini  penulis  menggunakan Augmented Reality,  maka bangun ruang  yang akan diajarkan guru kepada siswa akan terasa lebih  menarik dan  membuat siswa dapat memahami bentuk dan rumus-rumus dari bangun ruang tersebut.
Kata Kunci : augmented reality, marker based tracking

## 1. PENDAHULUAN
Bangun ruang adalah salah satu materi yang dipelajari dalam matematika. Bangun ruang merupakan bangun tiga dimensi  yang  memiliki  ruang  dan  dibatasi  oleh  sisi-sisi. Setiap jenis dari bangun ruang memiliki bentuk,  luas dan volume masing-masing (Djumanta 2008).
Saat  ini  media  yang  digunakan  dalam  pembelajaran bangun  ruang  hanya  berupa  papan  tulis  ataupun  buku cetak sehingga sisi bagian dalam dan belakang dari bagian tersebut  tidak  terlihat.  Biasanya  guru  menggunakan  alat peraga  untuk  memvisualisasikan  bagun  ruang  tersebut, namun  siswa  harus  bergantian  untuk  bisa  melihat  secara dekat bangun ruang tersebut, karena tidak memungkinkan tiap  siswa  mendapat  semua  jenis  alat  peraga  dengan banyaknya jenis bangun ruang. Tempat penyimpanan alat peraga  dan  banyaknya  jenis  alat  peraga  yang  harus dibawa kedalam kelas juga menjadi kendala tersendiri.
Untuk  memenuhi  tuntutan  tersebut  sejalan  dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, khususnya  dalam  bidang  pendidikan,  penggunaan  media pembelajaran  menjadi  semakin  beragam  dan  interaktif, salah  satunya  yang  sedang  marak  saat  ini  adalah  dengan memanfaatkan teknologi Augmented Reality (AR).
Augmented  Reality  (AR)  adalah  bidang  penelitian komputer  yang  menggabungkan  data  grafis  3D  dengan dunia  nyata  atau  dengan  kata  lain  realita  yang ditambahkan  ke  suatu  media  .  Media  ini  dapat  berupa kertas,  sebuah  marker  atau  penanda  melalui  perangkat- perangkat  input  tertentu.  Teknologi  ini  tidak  sepenuhnya menggantikan  sebuah  realitas,  tapi  menambahkan (augment) sebuah atau beberapa benda-benda maya dalam
bentuk  2  atau  3  dimensi  kedalam  lungkungan  nyata  3 dimensi  dan  ditampilkan  secara  realtime  (Ronald T.Azuma, 2014).
Augmented Reality berdasarkan metode pelacakannya (tracking)  terbagi  atas  dua,  yaitu  marker  based  tracking dan  markerless  tracking.  Marker  based  tracking menggunakan  penanda/marker  dengan  bentuk  hitam  dan putih persegi dengan batas hitam tebal dan latar belakang putih. Sedangkan metode Markerless tracking penanda/marker dapat dibuat dengan bentuk apapun.
Pada  penelitian  ini  akan  diimplementasikan  metode marker  based  tracking    pada  Aplikasi  Bangun  Ruang berbasis  augmented  reality.  Dengan  penelitian  ini diharapkan  Aplikasi  Bangun  Ruang  berbasis augmented reality dengan  metode marker  based  tracking ini  dapat menampilkan  objek  bangun  ruang  3  dimensi  sehingga dapat  menambahkan  minat  dan  pemahaman  pelajar  yang sedang mempelajarinya.

## 2. RUANG LINGKUP PENELITIAN
Permasalahan
difokuskan pada:
Bagaimana mengimentasikan  metode marker  based  tracking pada Aplikasi Bangun Ruang berbasis augmented reality .

## 3. BAHAN DAN METODE
3.1 Bangun Ruang
Bangun ruang  menurut Djumanta (2008)  disebut juga bangun  tiga  dimensi.  Bangun  ruang  merupakan  sebuah bangun yang memiliki ruang yang dibatasi oleh beberapa sisi.  Jumlah  dan  model  yang  membatasi  bangun  tersebut menentukan  nama  dan  bentuk  bangun  tersebut,  misalnya
bangun  yang  dibatasi  oleh  6  sisi  yang  sama  ukuran  dan bentuknya disebut kubus, bangun yang dibatasi oleh 6 sisi yang  mempunyai  ukuran  panjang  dan  lebar/persegi panjang  disebut  balok  dan  prisma,  bangun  yang  dibatasi oleh  sisi  lengkung  dan  dua  buah  lingkaran  disebut Tabung.  Jumlah  serta  model  sisi  yang  dimiliki  oleh sebuah bangun tertentu merupakan salah satu sifat bangun ruang  tersebut.  Jadi,  sifat  suatu  bangun  ruang  ditentukan oleh jumlah sisi, model sisi, dan lain-lain.

## 3.2 Augmented Reality
Menurut  Ronald  T.Azuma  (2014)  mendefinisikan Augmented  reality sebagai  penggabungan  benda  benda nyata  dan  maya  di  lingkungan  nyata,  berjalan  secara interaktif  dalam  waktu  nyata  dan  terdapat  integrasi  dan maya  dimungkinkan  dengan  teknologi  tampilan  yang sesuai,  interaktivitas  dimungkinkan  melalui  perangkat- perangkat  input  tertentu,  dan  integrasi  yang  baik memerlukan penjelasan yang efektif.
Cara  kerja augmented  reality dalam  menambahkan objek virtual ke lingkungan nyata adalah sebagai berikut : 1. Perangkat input
menangkap
video
dan mengirimkannya ke prosesor.
2. Perangkat lunak didalam prosesor mengolah video dan mencari suatu pola.
3. Perangkat  lunak  menghitung  posisi  pola  untuk mengetahui dimana objek virtual akan diletakkan.
4. Perangkat lunak mengidentifikasi pola dan mencocokannya  dengan  informasi  yang  dimiliki perangkat lunak.
5. Objek virtual akan  ditambahkan  sesuai  dengan  hasil pencocokan informasi dan diletakkan pada posisi yang telah dihitung sebelumnya.
6. Objek virtual akan  ditampilkan  melalui  perangkat tampilan.
Cara  kerja    ini augmented  reality dapat  dilihat  pada gambar 1
Gambar 1. Diagram sistem cara kerja Augmented Reality 3.3 Marker Based Tracking
Marker based tracking merupakan metode augmented reality yang mengenali marker dan mengidentifikasi  pola  dari marker tersebut  untuk menambahkan  suatu  objek virtual ke  lingkungan  nyata (Chari,  2008). Marker merupakan  ilustrasi  persegi  hitam dan  putih  dengan  sisi  hitam  tebal,  pola  hitam  ditengah persegi  dan  latar  belakang  putih.  Contoh marker dapat dilihat pada gambar 2.
Gambar 2.  Contoh Marker
Titik koordinat virtual pada marker berfungsi untuk menentukan  posisi  dari  objek virtual yang  akan ditambahkan  pada  lingkungan  nyata.  Posisi  dari  objek virtual akan  terletak  tegak  lurus  dengan marker .  Objek virtual akan  berdiri  segaris  dengan  sumbu  Z  serta  tegak lurus  terhadap  sumbu  X  (kanan  atau  kiri)  dan  sumbu  Y (depan  atau  belakang)  dari  koordinat virtual marker . Ilustrasi  dari  titik  koordinat virtual marker dapat  dilihat pada gambar 3.
Gambar 3. Titik Koordinat Virtual pada Marker
Proses tracking dimulai dari tahap inputImage . Tahap ini  merupakan  tahap  dimana  prosesor  mengolah  secara realtimeframe per frame dari video hasil  tangkapan perangkap tangkapan. Tahap berikutnya adalah thresholding  image ,  pada  tahap  ini  tiap frame  video mengalami  proses thresholding sehingga  menghasilkan gambar hitam putih. Tahap ini bertujuan untuk mengenali bentuk segi empat dan pola marker dari video yang telah ditangkap (Christoper, 2012).
Proses tracking adalah marker  detection atau pendeteksian marker ,  pada  tahap  interdiri  dari  empat proses,  yaitu  : contours  extraction,  corner  detection, pattern  normalization dan template  matching .  Proses contours  extraction dan corner  detection dapat  dilihat pada gambar 4
Gambar 4. Contours Extraction dan Corner Detectio
Proses contours  extraction dan corner  detection memanfaatkan  gambar  hitam  putih  yang  didapat  pada tahap kedua untuk mendapatkan koordinat dari empat sisi dan  empat  titik  sudut marker (Christoper,  2012)  terdapat pada gambar 5
Gambar 5. Dua garis paralel pada Marker
Dua  proses  berikutnya  pada  tahap markerdetection adalah pattern  normalizatiion dan template  matching dapat dilihat pada gambar 6. Proses pattern normalization bertujuan  menormalisasikan  bentuk marker sehingga proses template matching dapat dilakukan dengan tepat.
Gambar 6. Pattern Normalization dan Template Matching
Tahap  terakhir  adalah  tahap pose and position estimation .  Tahap  ini  yang  bertanggung  jawab  dalam peletakan  objek virtual di  atas marker .  Pada  tahap  ini hubungan  antar  tiga  koordinat  memegang  peranan penting,  yaitu  koordinat  dari  perangkat  tampilan ( observed screen coordinates ) (Christoper, 2012). Sistem koordinat dapat dilihat pada gambar 7.

## Gambar 7. Sistem Koordinat
Pada  tahap  ini  dilakukan  proses  transformasi  yang dibutuhkan  untuk  mendapatkan  posisi  kamera  relatif terhadap marker dalam koordinat dari penangkapan video.

## 3.4   Metode Pengumpulan Data
Data yang dikumpulkan terdiri atas data sekunder dan data  primer.  Data  primer  berasal  dari  lokasi  pengkajian secara  langsung,  yang  dilakukan  melalui  wawancara maupun  kuisioner  di  SMP  Negeri  1  Anggana,  Kutai Kartanegara.  Sedangkan  data  sekunder  diperoleh  dengan
mempelajari  studi  literatur  yang  berupa  aturan-aturan tertulis atau dokumen yang ada kaitannya judul penelitian. Selain  itu  data  juga  di  dapat  melalui  observasi  atau pengamatan  langsung  di  kelas  saat  proses  belajar- mengajar.

## 3.5   Alur Penelitian
Langkah-langkah  alur  penelitian  tertera  dalam kerangka penelitian pada gambar 8 berikut:

## Gambar 8. Kerangka penelitian
1.  Studi  literature,  mencari  dan  mempelajari  literature dari  buku,  jurnal,  serta  penelitian  sebelumnya  yang berkaitan  dengan  metode marker  based  tracking augmented reality.
2.  Melakukan  observasi  materi  apa  saja  yang  akan ditampilkan  pada  aplikasi  bangun  ruang  metode marker based tracking augmented reality . 3.  Proses
pendekatan pengembangan media pembelajaran  dengan  metode  pengembangan  sistem multimedia,  mulai  dari  desain  sampai  material collecting.
4.  Tahap  assembly  dibuat  aplikasi  pembelajaran  bangun ruang  berbasis augmented  realitydengan metode marker based tracking.
5.  Melakukan pengujian aplikasi  berdasarkan  jarak dan cahaya.
6.  Menganalisa  hasil  pengujian  untuk  mengetahui apakah  aplikasi  telah  berjalan  dengan  baik  dan  apa saja keterbatasan dari aplikasi ini.

## 4. RANCANGAN APLIKASI
Berikut disajikan rancangan aplikasi yang dibangun :
4.1  Rancangan Marker dalam  Pembelajaran  bangun ruang  berbasis Augmented Reality
Marker/ penanda  yang  digunakan  dalam  metode marker  based  tracking merupakan  ilustrasi  persegi  hitam dan  putih  dengan  sisi  hitam  tebal,  pola  hitam  ditengah persegi  dan  latar  belakang  putih.  Salah  satu  marker  yang digunakan  pada  aplikasi  ini  yaitu marker prisma  seperti terlihat pada gambar 9.
Gambar 9. Marker prisma
4.2 Rancangan Objek 3 Dimensi dala Pembelajaran bangun ruang berbasis Augmented Reality
Objek  3  dimensi  bangun  ruang  memiliki  tampilan objek  padat,  objek  terbelah  /  rangka  objek,  elemen- elemen  dari  objek,  dan  rumus-rumus  yang  berlaku  pada objek  tersebut.  Objek  padat  merupakan  tampilan  dari bentuk  objek  bangun  ruang  secara  utuh.  Objek  terbelah atau rangka objek merupakan tampilan untuk menampilkan  bagian  dalam  objek  dan  diberi  keterangan elemen-elemen  yang  terdapat  pada  objek  tersebut  seperti tinggi,  panjang,  lebar,  sisi,  jari-jari,  dan  alas.  Rumus- rumus  yang  berlaku  pada  objek  tesebut  ditampilkan dibagian atas, rumus-rumus yang ditampilkan seperti luas selimut, luas permukaan dan volume. Seperti yang terlihat pada gambar 9
Gambar 9. Obek 3 dimensi

## 5. IMPLEMENTASI
Hasil implementasi berdasarkan analisis dan perancangan adalah sebagai berikut :
5.1 Tampilan objek 3 dimensi pada aplikasi bangun ruang berbasis Augmented Reality
Salah  satu  objek  3  dimensi  bangun  ruang  yaitu Prisma  3  dimensi  dengan  tampilan  objek  prisma  padat, rangka  prisma  dan  rumus  prisma.  Ada  dua  jenis  prisma yang  ditampilkan  yaitu  prisma  segitiga  dan  prisma segienam. Saat AR kamera diarahkan pada marker prisma maka  objek  3  dimensi  prisma  akan  tampil  seperti  yang terlihat pada gambar 10 dibawah ini.
Gambar 10. Tampilan objek 3 dimensi pada aplikasi bangun ruang  berbasis Augmented Reality

## 5.2 Keterbatasan Aplikasi Bangun Ruang berbasis
Augmented Reality Aplikasi  Bangun  Ruang  berbasis Augmented  Reality memiliki
beberapa keterbatasan dalam hal
penggunaannya  yang  dipengaruhi  oleh  beberapa  factor, yaitu:
1.  Oklusi
Objek virtual hanya  akan  muncul  ketika marker ditangkap kamera. Hal ini membatasi ukuran atau gerakan dari  objek virtual .  Ini  juga  berarti  bahwa  jika  pengguna menutupi  pola  yang  ada  pada marker dengan  tangan mereka atau benda lain, objek virtual akan menghilang.
2. Jarak
Jarak  juga  menjadi  masalah  dalam  pelacakan  optik, ketika marker bergerak  menjauhi  kamera,  mereka menempati  lebih  sedikit  piksel  pada  layar  kamera,  dan mungkin  tidak  cukup  detail  untuk  dapat  dengan  benar mengidentifikasi pola pada marker . Dengan  menggunakan  salah  satu marker dari Aplikasi Bangun Ruang berbasis Augmented Reality yaitu marker prisma  dengan  ukuran  yang  berbeda.  Hasil  ini didapatkan  dengan  menggerakkan marker menjauhi kamera sampai pada jarak tertentu objek virtual 3 dimensi yang  berada  diatas marker menghilang.  Seperti  yang terlihat pada tabel 1.
Tabel 1.  Jarak Kamera - Marker Marker Jarak  Kamera  – Marker Ukuran (cm) Terjauh (cm) 4 x 4 45 6 x 6 61 8 x 8 78 12 x 12 117 16 x 16 159 3.  Cahaya Faktor  cahaya  yang  dapat  ditangkap  oleh  lensa kamera juga berperan penting karena apabila menampilakan marker ke  kamera  pada  saat  kondisi cahaya  gelap/kurang  terang,  ataupun  kondisi  cahaya sangat  terang/silau  maka  kamera  akan  susah  dalam mengenali marker dan objek virtual tidak dapat tampil.

## 6. KESIMPULAN
Berdasarkan uraian dari masing- masing bab dan hasil pembahasan  maka  dapat  disimpulkan  bahwa  pembuatan pembelajaran  bangun  ruang  berbasis augmented  reality dengan metode marker based tracking sebagai berikut :
1. Bangun Ruang yang akan ditampilkan pada Aplikasi Bangun  Ruang  berbasis augmented  reality dengan metode marker  based  tracking ini  adalah  pelajaran bangun ruang untuk tingkat SMP.
2. Aplikasi  Bangun  Ruang  berbasis augmented  reality dengan  metode marker  based  tracking ini  hanya dapat  dijalankan  dengan  menggunakan Samrtphone dengan  sistem  operasi Android yang  telah  memiliki fasilitas kamera.
3. Metode  yang  digunakan  adalah Marker  Based Tracking.
4. Jarak  dan  cahaya  berpengaruh  pada  keberhasilan kamera  AR  mengenali marker dan  menampilkan objek virtual 3 dimensi.

## 7. SARAN
Berdasarkan  hasil  dari  penelitian  ini  akan  beberapa saran, yaitu sebagai berikut :
1. Menambahkan  fitur  animasi  bergerak  3  dimensi yang  lebih  menarik  agar  siswa  lebih  tertarik  belajar melalui aplikasi ini.
2. Dapat  menggunakan  metode  lain  seperti markerless tracking .

## 8. DAFTAR PUSTAKA
Apriyan,  M.  E.,  Huda,  M.,  Prasetyaningsih,  S.,  Analisis Penggunaan Marker  Tracking Pada Augmented Reality Huruf  Hijaiyah,  Jurnal  Infotel,  Vol.  8  No.1, Mei 2016. Azuma,  R.T.  2014. A  Survey  Of  Augmented  Reality  : Presence  Teleoperators  and  Virtual  Environments Hughes Research Laboratories.
Buchori,  A.,  Setyosari,  P.,  Dasna,  I.  W.,Ulfa,  S.,  2017, Mobile  Augmented  Reality  Media  Design  with Waterfall  Model  for  Learning  Geometry  in  College ,
International Journal of Applied Engineering Research , Vol.12, No.13, 2017.
Chari,  Singh  J.M.  dan  Narayanan  P.J.  2008. Augmented reality  using  over-segmentation.  Center  for  Visual Information  Technology,  International  Institute  of Information Technology.
Christoper.  2012, Markerless  Augmented  Reality  for Panoramic  Sequences :  School  of  Information Technology  and  Engineering  Faculty  of  Engineering University of Ottawa Canada.
Dedynggego, Mohammad, Affan, M., Perancangan Media Pembelajaran  Interaktif  3D  Tata  Surya  Menggunakan Teknologi Augmented  Reality Untuk  Siswa  Kelas  6 Sekolah  Dasar  Sangira,  Jurnal  Elektronik  Sistem Informasi  Dan  Komputer,  Vol.1,  No.2,  Desember 2015
Djumanta,  Wahyudin.  2008, Belajar  Matematika  Aktif dan  Menyenangkan  Untuk  SMP/MTS  Kelas  IX . Departemen Pendidikan Nasional.
Setyawan, R. A., Dzikri, A., Analisis Penggunaan Metode Marker Tracking Pada Augmented Reality Alat Music Tradisional    Jawa  Tengah,  Jurnal  SIMETRIS,  Vol.7 No.1, April 2016, ISSN: 2252-4983
Wiradarma, I. G. G. R.,, Darmawiguna, I. G. M., Sunarya, I.  M.  G.,  Pengembangan  Aplikasi  Markerless Augmented  Reality  Balinese  Story  “I  Gede  Basur”, Jurnal  Nasional  Pendidikan  Teknik  Informatika, Volume 6, Nomor 1, Maret 2017.