Prasetya's blog

Pemodelan geometris merupakan cabang dari matematika terapan dan komputasi geometri yang mempelajari metode dan algoritma untuk deskripsi matematika bentuk. Bentuk belajar di pemodelan geometris tersebut kebanyakan 2D atau 3D, karena 2D adalah model yang penting dalam komputer tipografi dan gambar teknik. Tiga dimensi model adalah pusat untuk computer aided design dan manufacturing (CAD / CAM), dan banyak digunakan dalam bidang teknik seperti sipil dan mechanical engineering, arsitektur, geologi dan medis pengolahan gambar.

Geometris model yang bisa ditampilkan pada computer seperti shape/bentuk, posisi, orientasi, warna/tekstur, dan cahaya. Pada goemetris model juga terdapat tingkat-tingkat kesulitan untuk membuat suatu obyek seperti menghubungkan beberapa bentuk sudut pada permukaan bebas karena bentuk sudut tersebut harus pas dan teliti ukurannya agar gambar terlihat nyata.

Pemodelan Geometris :

Transformasi dari suatu konsep (atau suatu benda nyata) ke suatu model geometris yang bisa ditampilkan pada suatu komputer :

- Shape/bentuk
- Posisi
- Orientasi (cara pandang)
- Surface Properties / Ciri-ciri Permukaan (warna, tekstur)
- Volumetric Properties / Ciri-ciri volumetric (ketebalan/pejal, penyebaran cahaya)
- Lights/cahaya (tingkat terang, jenis warna)

Pemodelan Geometris yang lebih rumit :

- Jalan-jalan segi banyak : suatu koleksi yang besar dari segi bersudut banyak, dihubungkan satu sama lain.
- Bentuk permukaan bebas : menggunakan fungsi polynomial tingkat rendah.
- CSG : membangun suatu bentuk dengan menerapkan operasi boolean pada bentuk yang primitif.

ELEMEN - ELEMEN PEMBENTUK GRAFIK GEOMETRI :

1. Warna
- Sistem Visual Manusia

2. Pembentukan Citra oleh Sensor Mata
- Intensitas cahaya ditangkap oleh diagram iris dan diteruskan ke bagian retina mata.
- Bayangan obyek pada retina mata dibentuk dengan mengikuti konsep sistem optik dimana fokus lensa terletak antara retina dan lensa mata.
- Mata dan syaraf otak dapat menginterpretasi bayangan yang merupakan obyek pada posisi terbalik.

3. Fovea di bagian retina terdiri dari dua jenis receptor :
- sejumlah cone receptor, sensitif terhadap warna, visi cone disebut photocopic vision atau bright light vision.
- sejumlah rod receptor, memberikan gambar keseluruhan pandangan dan sensitif terhadap iluminasi tingkat rendah, visi rod disebut sccotopic vision atau dim-light vision.

4. Blind Spot
- Adalah bagian retina yang tidak mengandung receptor sehingga tidak dapat menerima dan menginterpretasi informasi.

5. Subjective brightness
- Merupakan tingkat kecemerlangan yang dapat ditangkap sistem visual manusia.
- Merupakan fungsi logaritmik dari intensitas cahaya yang masuk ke mata manusia.
- Mempunyai daerah intensitas yang bergerak dari ambang scotopic (redup) ke photocopic (terang).

6. Brightness adaption
- merupakan fenomena penyesuaian mata manusia.
- Dalam membedakan gradasi tingkat kecemerlangan.
- Batas daerah tingkat kecemerlangan yang mampu dibedakan secara sekaligus oleh mata manusia lebih kecil dibandingkan dengan daerah tingkat kecemerlangan sebenarnya.

Bentuk yang paling sering mendeskripsikan pemodelan geometris ada 2, yaitu dua dimensi dan tiga dimensi

1.) Dua dimensi adalah bentuk dari benda yang memiliki panjang dan lebar. Grafik dua dimensi merupakan teknik penggambaran yang berpatokan pada titik koordinat sumbu x (datar) dan sumbu y (tegak). Agar dapat tampil dengan sempurna, gambar yang akan ditampilkan dengan teknik ini harus memiliki nilai koordinat x dan y minimum 0 dan maksimum sebesar resolusi yang digunakan.

Model Grafik 2D merupakan kombinasi dari model geometri (juga disebut sebagai grafik vektor), gambar digital (raster graphics), fungsi matematika, dan sebagainya. Komponen-komponen ini dapat dimodifikasi dan dimanipulasi oleh transformasi geometri dua dimensi, seperti translasi, rotasi, dan dilatasi.

Cara yang paling mudah untuk membuat sebuah gambar 2D kompleks yaitu dimulai dengan sebuah “canvas” kosong yang diisi dengan warna latar tertentu, yang kemudian kita “draw”, “paint”, atau “paste” suatu warna kedalamnya, dengan urutan-urutan tertentu. Intinya, kanvas tersebut merupakan “frame buffer” atau bayangan dari layar komputer.

Model-model yang digunakan pada disain grafis 2D biasanya tidak mendukung bentuk-bentuk tiga-dimensi, atau fenomena yang bersifat tiga dimensi, seperti pencahayaan, bayangan, pantulan, refraksi, dan sebagainya. Namun demikian, mereka dapat membuat model berlapis-lapis (layer); nyata, translusen, dan transparan, yang dapat ditumpuk dalam urutan tertentu. Urutan tersebut biasanya didefinisikan dengan angka (kedalaman lapisan, atau jarak dari si penglihat).

Banyak antarmuka grafis atau yang kita kenal dengan GUI (Grapical User Interface) yang berbasiskan model grafis 2D. Software-software yang mendukung GUI dapat menciptakan “keadaan visual” dalam berinteraksi dengan komputer, sehingga para pengguna tidak selalu harus melihat tulisan. Grafik 2D juga penting bagi kendali peralatan-peralatan semacam printer, plotter, shredder, dan sebagainya. Mereka juga digunakan pada beberapa video dan games sederhana seperti solitaire, chess, atau mahjong. 

2.) 3 Dimensi atau biasa disingkat 3D atau disebut ruang, adalah bentuk dari benda yang memiliki panjang, lebar, dan tinggi. Istilah ini biasanya digunakan dalam bidang seni, animasi, komputer dan matematika. Grafik komputer 3D merupakan suatu grafis yang menggunakan 3 titik perspektif dengan cara matematis dalam melihat suatu objek, dimana gambar tersebut dapat dilihat secara menyeluruh dan nyata. Untuk perangkat-perangkat lunak yang digunakan untuk grafik komputer 3D ini banyak bergantung pada aloritma-algoritma. Obyek 3-D adalah sekumpulan titik-titik 3-D (x,y,z) yang membentuk luasan-luasan (face) yang digabungkan menjadi satu kesatuan. Face adalah gabungan titik-titik yang membentuk luasan tertentu atau sering dinamakan dengan sisi.

Grafik tiga dimensi adalah bidang penelitian yang akan terus berkembang seiring dengan berkembangnya perangkat keras. Para peneliti maupun praktisi industri menggunakan grafik tiga dimensi untuk menvisualisasikan data yang ada sehingga lebih mudah untuk dianalisa. Selain untuk visualisasi data, grafik tiga dimensi juga banyak digunakan untuk efek film, simulasi, dan game.

Penggunaan Grafika Komputer dalam Grafik Tiga Dimensi :

a. Teknik Penampilan Realita Grafik Tiga Dimensi, mempunyai beberapa teknik, yaitu :
- Proyeksi Paralel (Paralel Projection)
- Proyeksi Perspektif
- Intensity Cues
- Pandangan Stereoskopis
- Teknik Arsiran
b. Pemodelan Objek 3D
c. Sistem Koordinat Cartesius
d. Sistem Koordinat Spheris
e. Model Rangka
f. Proyeksi
g. Transformasi Objek 3D

Rendering adalah proses akhir dari keseluruhan proses pemodelan ataupun animasi komputer. Dalam rendering, semua data-data yang sudah dimasukkan dalam proses modeling, animasi, texturing, pencahayaan dengan parameter tertentu akan diterjemahkan dalam sebuah bentuk output (tampilan akhir pada model dan animasi). Rendering tidak hanya digunakan pada game programming, tetapi juga digunakan pada banyak bidang, misalnya arsitektur, simulator, movie, spesial effect pada tayangan televisi, dan design visualization. Rendering pada bidang-bidang tersebut memiliki perbedaan, terutama pada fitur dan teknik renderingnya. Terkadang rendering juga diintegrasikan dengan model yang lebih besar seperti paket animasi, tetapi terkadang berdiri sendiri dan juga bisa free open-source product.

Dalam bidang 3D Graphics sendiri rendering harus dilakukan secara cermat dan teliti. Maka dari itu terkadang dilakukan pre rendering sebelum rendering dilaksanakan. Per rendering sendiri adalah proses pengkomputeran secara intensif ,yang biasanya digunakan untuk pembuatan film, menggunakan graphics card dan 3D hardware accelerator untuk penggunaan real time rendering.

Rendering merupakan sebuah proses untuk menghasilkan sebuah citra 2D dari data 3D. Prose ini bertujuan untuk untuk memberikan visualisasi pada user mengenai data 3D tersebut melalui monitor atau pencetak yang hanya dapat menampilkan data 2D.


Metode Rendering

•  Ray Tracing Rendering

Ray tracing sebagai sebuah metode rendering pertama kali digunakan pada tahun 1980 untuk pembuatan gambar tiga dimensi. Ide dari metode rendering ini sendiri berasal dari percobaan Rene Descartes, di mana ia menunjukkan pembentukan pelangi dengan menggunakan bola kaca berisi air dan kemudian merunut kembali arah datangnya cahaya dengan memanfaatkan teori pemantulan dan pembiasan cahaya yang telah ada saat itu.

Metode rendering ini diyakini sebagai salah satu metode yang menghasilkan gambar bersifat paling fotorealistik. Konsep dasar dari metode ini adalah merunut proses yang dialami oleh sebuah cahaya dalam perjalanannya dari sumber cahaya hingga layar dan memperkirakan warna macam apa yang ditampilkan pada pixel tempat jatuhnya cahaya. Proses tersebut akan diulang hingga seluruh pixel yang dibutuhkan terbentuk.

• Wireframe rendering

Wireframe yaitu Objek 3D dideskripsikan sebagai objek tanpa permukaan. Pada wireframe rendering, sebuah objek dibentuk hanya terlihat garis-garis yang menggambarkan sisi-sisi edges dari sebuah objek. Metode ini dapat dilakukan oleh sebuah komputer dengan sangat cepat, hanya kelemahannya adalah tidak adanya permukaan, sehingga sebuah objek terlihat tranparent. Sehingga sering terjadi kesalahpahaman antara siss depan dan sisi belakang dari sebuah objek.

• Hidden Line Rendering

Metode ini menggunakan fakta bahwa dalam sebuah objek, terdapat permukaan yang tidak terlihat atau permukaan yang tertutup oleh permukaan lainnya. Dengan metode ini, sebuah objek masih direpresentasikan dengan garis-garis yang mewakili sisi dari objek, tapi beberapa garis tidak terlihat karena adanya permukaan yang menghalanginya.

Metode ini lebih lambat dari dari wireframe rendering, tapi masih dikatakan relatif cepat. Kelemahan metode ini adalah tidak terlihatnya karakteristik permukaan dari objek tersebut, seperti warna, kilauan (shininess), tekstur, pencahayaan, dll.

• Shaded Rendering

Pada metode ini, komputer diharuskan untuk melakukan berbagai perhitungan baik pencahayaan, karakteristik permukaan, shadow casting, dll. Metode ini menghasilkan citra yang sangat realistik, tetapi kelemahannya adalah lama waktu rendering yang dibutuhkan.



Contoh nyata dari rendering adalah dengan menggunakan software Blender, Vray (3DS Max) dan OpenGL. Satu trik khusus membuat kita dapat me-render seluruh film yang tengah kita buat dengan sangat cepat, yaitu render pranala. Bayangkan kita dapat segera menyaksikan karya kita, memeriksa kualitas animasi dan narasinya, tanpa perlu menunggu proses render yang terlalu lama. Render pranala memanfaatkan pustaka OpenGL yang menggambar seluruh antarmuka Blender termasuk viewport 3D ke layar, sehingga meski ia mengorbankan kualitas visual, jenis render ini dapat dilakukan dengan sangat cepat.

Texturing adalah metode untuk menambahkan detail, tekstur permukaan (bitmap atau raster image), atau warna ke computer model grafik atau 3D model. Aplikasi untuk grafis 3D dirintis oleh Edwin Catmull pada tahun 1974.

Sebuah peta tekstur diterapkan ( dipetakan ) ke permukaan dari sebuah bentuk atau poligon. Proses ini mirip dengan menerapkan kertas bermotif ke kotak putih polos. Setiap titik dalam poligon diberi koordinat tekstur (yang dalam kasus 2d juga dikenal sebagai UV koordinat) baik melalui tugas eksplisit atau menurut definisi prosedural. Gambar lokasi sampling kemudian diinterpolasi di muka poligon untuk menghasilkan hasil visual yang tampaknya memiliki lebih kaya daripada gambar yang dibuat dengan sejumlah poligon. Multitexturing adalah penggunaan lebih dari satu tekstur pada waktu pada sebuah poligon. Sebagai contoh, peta tekstur yang ringan dapat digunakan untuk member cahaya ke permukaan sebagai alternatif untuk menghitung ulang kapan pencahayaan setiap kali permukaan diperlukan.

Teknik multitexture yang lain adalah pemetaan benjolan (bump mapping), yang memungkinkan tekstur untuk langsung mengontrol arah menghadap dari permukaan untuk keperluan perhitungan pencahayaan, yang dapat memberikan penampilan yang sangat baik dari permukaan yang kompleks, seperti kulit pohon atau beton kasar, yang mengambil pada pencahayaan detil selain mewarnai rinci biasa. Bump mapping telah menjadi populer dalam video game terbaru sebagai perangkat keras grafis telah menjadi cukup kuat untuk mengakomodasi secara real-time.

Prinsip dasar 3D

Melihat obyek secara tiga dimensi (3D) berarti melihat obyek dalam bentuk sesungguhnya. Penggambaran 3D akan lebih membantu memperjelas maksud dari rancangan obyek karena bentuk sesungguhnya dari obyek yang akan diciptakan divisualisasikan secara nyata. Penggambaran 3D merupakan pengembangan lebih lanjut dari penggambaran 2D.


Tipe objek 3D

• Wireframe adalah objek yang hanya terdiri atas garis lurus dan garis lengkung yg mempresentasikan tepi-tepi objek, tanpa permukaan tertutup. Tipe ini merupakan objek 2D yang digambarkan dalam ruang 3D.

• Surface : adalah sebuah objek yang tersusun atas permukaan. Objek ini dpt diibaratkan spt dinding tipis pada sebuah kotak, objek surface tidak memiliki volume (kosong). Surface dapat dipakai untuk benda-benda yang fleksibel,seperti : body mobil, body pesawat, pohon, dll.

• Solid : objek solid memiliki mass properties, ini menunjukan bahwa objek solid merupakan benda yang padat dan memiliki titik berat.

Grafika komputer 3D

Grafika komputer 3D adalah representasi dari data geometrik 3 dimensi sebagai hasil dari pemrosesan dan pemberian efek cahaya terhadap grafika komputer 2D. Hasil ini kadang kala ditampilkan secara waktu nyata (real time) untuk keperluan simulasi. Secara umum prinsip yang dipakai adalah mirip dengan grafika komputer 2D, dalam hal: penggunaan algoritma, grafika vektor, model frame kawat (wire frame model), dan grafika rasternya.
Grafika komputer 3D sering disebut sebagai model 3D. Namun, model 3D ini lebih menekankan pada representasi matematis untuk objek 3 dimensi. Data matematis ini belum bisa dikatakan sebagai gambar grafis hingga saat ditampilkan secara visual pada layar komputer atau printer. Proses penampilan suatu model matematis ke bentuk citra 2 D biasanya dikenal dengan proses 3D rendering.

Apa sih Motion Capture itu? 

Motion capture adalah proses pendeteksian pergerakan pada stock footage /  video shoot kedalam komputer untuk kebutuhan compositing atau replacing gambar.

Motion capture, motion tracking, atau mocap adalah terminologi yang digunakan untuk mendeskripsikan proses dari perekaman gerakan dan pengartian gerakan tersebut menjadi model digital. Ini digunakan di militer, hiburan, olahraga, aplikasi medis, dan untuk calidasi cisi computer dan robot. Di dalam pembuatan film, mocap berarti merekam aksi dari actor manusia dan menggunakan informasi tersebut untuk menganimasi karakter digital ke model animasi computer dua dimensi atau tiga dimensi. Ketika itu termasuk wajah dan jari-jari atau penangkapan ekspresi yang halus, kegiatan ini biasa dikatakan sebagai performance capture.
Dalam sesi motion capture, gerakan-gerakan dari satu atau lebih aktor diambil sampelnya berkali-kali per detik, meskipun dengan teknik-teknik kebanyakan( perkembangan terbaru dari Weta menggunakan gambar untuk motion capture dua dimensi dan proyek menjadi tiga dimensi), motion capture hanya merekam gerakan-gerakan dari aktor, bukan merekam penampilan visualnya. Data animasi ini dipetakan menjadi model tiga dimensi agar model tersebut menunjukkan aksi yang sama seperti aktor. Ini bisa dibandingkan dengan teknik yang lebih tua yaitu rotoscope, seperti film animasi The Lord of the Rings, dimana penampilan visual dari gerakan seorang aktor difilmkan, lalu film itu digunakan sebagai gerakan frame-per-frame dari karakter animasi yang digambar tangan.

Gerakan kamera juga dapat di-motion capture sehingga kamera virtual dalam sebuah skema dapat berjalan, miring, atau dikerek mengelilingi panggung dikendalikan oleh operator kamera ketika aktor sedang melakukan pertunjukan, dan sistem motion capture bisa mendapatkan kamera dan properti sebaik pertunjukan dari aktor tersebut. Hal ini membuat karakter komputer, gambar, dan set memiliki perspektif yang sama dengan gambar video dari kamera. Sebuah komputer memproses data dan tampilan dari gerakan aktor, memberikan posisi kamera yang diinginkan dalam terminology objek dalam set. Secara surut mendapatkan data gerakan kamera dari tampilan yang diambil biasa diketahui sebagai match moving atau camera tracking.

Motion capture sangat signifikan bagi yang menjembatani kesenjangan antara metode  tradisional pembuatan film dan teknologi baru. Beberapa contoh dari motion capture termasuk, Gollum di film "Lord of the Rings".