SKRIPSI Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Jurusan Teknik Informatika

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Jurusan Teknik Informatika

DISUSUN OLEH: Stanislaus Charlo Desanto

NIM : 015314037

PROGRAM STUDI TEKNIK INFORMATIKA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2008

to Obtain the Sarjana Teknik Degree

in Informatics Engineering

By:

Stanislaus Charlo Desanto NIM : 015314037

DEPARTMENT OF INFORMATICS ENGINEERING

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar sarjana disuatu perguruan tinggi,

dan sepanjang pengetahuan saya, juga tidak terdapat karya atau pendapat yang

pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu

dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Yogyakarta, 21 Januari 2008

Penulis

Stanislaus Charlo Desanto

2. Tuhan Yang Maha Esa atas kehidupan di dunia.

3. Ayah dan ibuku yang tercinta.

4. Semua kakak-kakakku yang begitu berarti dalam kehidupanku.

5. Semua teman-temanku yang menjadi sahabat dalam suka dan duka.

HARAPAN, IMAN DAN CINTA KASIH

--Ajaran

shading dan mengimplementasikan pada rendering 3-Dimensi menggunakan API

OpenGL.

Metodologi penelitian yang digunakan adalah laboratory experiment yaitu

mempelajari teori cell shading dan OpenGL kemudian melakukan pemrograman

serta mengujikan kedalam bentuk program.

Hasil program mampu merender obyek 3-Dimensi bertipe RAW secara

terus menerus dengan teknik cell shading.

implementing at 3-Dimension rendering using OpenGL API .

The methodology used is laboratory experiment , which are learn about

cell shading theory and OpenGL then do programming and testing it at

application.

The result of this application could render as real time rendering RAW

type 3-Dimension based at cell shading method.

dan petunjuk-Nya sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan.

Tugas akhir ini dibuat untuk memenuhi salah satu syarat akademis yang

harus dilaksanakan untuk mendapat mendapat gelar sarjana strata-1 di jurusan

Teknik Informatika fakultas Teknik Universitas Sanata Dharma.

Pada kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan terima kasih yang

sebesar-besarnya kepada:

1. Prof. F. Soesianto, B.Sc.E.,Ph.D. yang telah membimbing dalam

menyusun tugas akhir ini.

2. Seluruh dosen Teknik Informatika Sanata Dharma yang telah memberi

banyak ilmu dan bimbingan.

3. Karyawan Sekretariatan Teknik, Petugas Laboratorium yang telah banyak

membantu.

4. Teman-teman angkatan 2001 khususnya kelas A yang banyak membantu

dan memberi semangat dalam menyusun tugas akhir ini.

Yogyakarta, 24 Januari 2008

Penulis

2.2.2.4 Clipping ... 10

2.6 Visual C++ dan aplikasi Windows………..………... 25

4.3.4 Fungsi ResizeGLScene ... 45

4.4 Rendering ... 45

4.5 Penggunaan Model ... 48

4.6 Rotasi Obyek ... 49

4.7 Pemakaianan File untuk Modeling ... 51

4.8 Cell shading ... 55

4.9 Garis Tepi ... 59

4.10 Pemberian Warna ………... 62

BAB V ANALISA HASIL ... 64

BAB VI KESIMPULAN ... 66

DAFTAR PUSTAKA ………. 67

lampiran A ………....………. 68

lampiran B ……….…. .. 71

2.2 subbagian geometri menurut fungsinya 7

3.1 Model shading untuk pencahayaan nyata 28

3.2 Ciri-ciri kartun tradisional 29

4.7 Hasil render cell shading 2 warna 59

4.8 Hasil render cell shading 3 warna 59

4.9 Hasil render kawat polygon 61

4.10 Hasil render cell shading ditambah garis tepi 61

4.11 Hasil akhir rendering 62

5.1 Hasil yang ingin diperoleh 63

5.2 Hasil render realistik 64

5.3 Hasil render cell shading 64

L.1 proyeksi orthographic 69

L.2 proyeksi perspective 70

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Salah satu tujuan industri grafika komputer saat ini adalah menampilkan

citra 3-Dimensi yang bagus dalam satuan waktu sekian milidetik pada layar

komputer. Untuk menghasilkan gambar 3-Dimensi yang realistik diperlukan

banyak proses yang perlu dilakukan, contohnya pembuatan model,

pencahayaan, texturing, pemberian efek khusus, dan lainnya. Selain

pembuatan gambar 3-Dimensi yang realistik, ada alternatif lain untuk

menghasilkan gambar yang bagus, yaitu membuat tampilan hasil rendering

tidak seperti kenyataan atau Non-photorealistic Rendering (NPR). Dalam

NPR hasil rendering akan berupa seperti hasil gambaran tangan manusia

ataupun seni lainnya. Salah satu teknik yang termasuk dalam NPR adalah

toon shading. Hasil dari teknik toon shading akan membuat obyek terlihat

seperti gambar kartun tradisional atau bergaya komik. Gambar bergaya

kartun atau toon shading mempunyai dua kecenderungan yaitu penonjolan

jelas pada tepi gambar (silhouettes) dan pewarnaan sederhana serta terdapat

perubahan warna jelas antar daerah pada gambar (cel shading). Teknik Cel

shading menggunakan perhitungan cahaya, texture mapping 1-Dimensi dan

perhitungan vektor. Teknik silhouettes memilih bagian-bagian tertentu untuk

penggunaan lebih lanjut, hasil silhouettes digunakan sebagai garis tepi

sebuah obyek 3-Dimensi.

Teknik toon shading telah banyak diterapkan dalam game, komik dan

animasi. Toon shading juga lebih efisien dibandingkan dengan

penggambaran manual satu persatu untuk menghasilkan kartun 2D. Oleh

karena itu, penulis tertarik untuk mempelajari teknik cel shading bagian dari

toon shading dan menerapkannya dalam bentuk program aplikasi.

1.2 BATASAN MASALAH

Mengingat keterbatasan waktu dan tenaga, cell shading yang dibahas dalam

tulisan ini dibuat menggunakan model lightning, tidak dengan pendekatan

seni ataupun raytracing serta tidak membahas masalah perangkat keras

seperti arsitektur memori, buses, chipsets. Program kompiler yang digunakan

Tujuan penulisan ini adalah untuk mempelajari dan memahami teknik cel

shading khususnya, dan real time rendering secara umum.

Manfaat yang didapat adalah peningkatan mutu citra 3-Dimensi dengan gaya

tradisional seperti kartun.

1.4 RUMUSAN MASALAH

Permasalahan yang dihadapi penelitian ini adalah bagaimana melakukan

rendering 3-Dimensi yang menghasilkan citra bergaya kartun dengan teknik

cel shading menggunakan OpenGL.

1.5 METODOLOGI PENELITIAN

Dalam penulisan ini, metode penulisan yang digunakan adalah

laboratory experiment. Pertama, penulis akan melakukan studi pustaka

melalui buku sumber maupun internet, kemudian melakukan pemrograman

serta mengujikan hasil studi pustaka ke dalam bentuk program.

1.6 SISTEMATIKA PENULISAN

Sistematika penulisan ini adalah sebagai berikut :

BAB I. PENDAHULUAN

Berisi tentang latar belakang masalah, pembatasan masalah, tujuan

BAB II. LANDASAN TEORI

mekanisme cara menghasilkannya dan menggambarkan bagaimana

implementasi algoritma dan data struktur yang akan digunakan di

bab berikutnya.

BAB IV. IMPLEMENTASI

Berisi tentang bagaimana mengimplementasikan perancangan yang

telah dibuat dengan menggunakan OpenGL.

BAB V. ANALISA HASIL

Berisi gambar yang dihasilkan oleh program yang dibuat dan

perbandingannya serta analisanya.

BAB VI. KESIMPULAN

Berisi kesimpulan dari analisa sebelumnya serta saran sehubungan

topik yang dibahas.

DAFTAR PUSTAKA

BAB II

Jika melihat hasil perkembangan grafika komputer akhir-akhir ini, gambar

tampil pada layar monitor, kemudian pemakai melakukan respon terhadap

gambar dan respon ini memberikan efek lanjut terhadap gambar. Perputaran

reaksi pemakai dan proses rendering terjadi terus menerus dalam kecepatan

cukup tinggi yang tidak terlihat mata tetapi telah menjadi suatu proses

dilewati secara berurutan, demikian juga dalam rendering gambar. Dalam

hubungannya dengan real time rendering, terdapat 3 bagian yang harus

dilalui yaitu bagian aplikasi, geometri, dan rasterisasi. Seperti pemberian

namanya bagian aplikasi diimplementasikan pada perangkat lunak, bagian

keras tergantung pada arsitekturnya, sedangkan bagian rasterisasi

diimplementasikan pada perangkat keras. Gambar 2.1 memperlihatkan

hubungan ketiga bagian dalam real time rendering.

Gambar 2.1 Arsitektur rendering citra berdasarkan implementasi.

Pada pelaksanaannya, tahap yang pertama kali diproses adalah tahap

aplikasi. Tahap geometri dilakukan setelah tahap aplikasi selesai diproses

dan setelah tahap ini selesai maka proses dilanjutkan pada tahap rasterisasi.

2.2.1 APLIKASI

Pada bagian aplikasi, pengembang perangkat lunak mengendalikan secara

penuh apa yang dibuat dan dapat merubah implementasi untuk

meningkatkan mutu tampilan. Bagian ini mengurusi antara lain collision

detection atau pendektesian, dan merespon dua obyek yang bertubrukan,

teknik culling atau peningkatan kecepatan rendering dengan menyeleksi

obyek melalui sudut pandang manusia, kontrol masukan dari media luar

tidak diolah dibagian lain. Karena berbasis perangkat lunak maka bagian ini

tidak dibagi menjadi subbagian lagi, meskipun bisa dieksekusi secara paralel

pada beberapa prosesor.

2.2.2 GEOMETRI

Tahap geometri bertanggung jawab terhadap mayoritas operasi tiap-tiap

polygon atau tiap-tiap vertex. Bagian ini dibagi menjadi beberapa subbagian

menurut fungsinya. Pemakaian subbagian ini mungkin akan sama dengan

pipeline ataupun berbeda tergantung implementasinya. Gambar 2.2

memperlihatkan hubungan antara bagian-bagian dari tahap geometri

menurut fungsinya.

Gambar 2.2 Subbagian geometri menurut fungsinya

2.2.2.1 TRANSFORMASI MODEL DAN SUDUT PANDANG

Pada perjalanan menuju layar, obyek model diubah pada beberapa sistem

koordinat atau space yang berbeda. Sebenarnya, obyek model terletak pada

model space tersendiri yang berarti tidak berubah secara keseluruhan. Setiap

diorientasikan atau diposisikan. Yang diubah oleh transformasi model adalah

vertex dan normal dan setelah perubahan, model akan menggunakan

koordinat obyek hasil perubahan. Transformasi model diimplementasikan

dengan matrik 4 X 4, dan dasar-dasarnya akan dijelaskan pada Lampiran A.

Untuk menampilkan gambar dibutuhkan kamera, dan hanya model yang

terlihat oleh kamera saja yang akan ditampilkan. Untuk memfasilitasi

proyeksi dan clipping, kamera dan semua model diubah sedemikian rupa

dengan transformasi sudut pandang. Tujuan transformasi sudut pandang

adalah meletakkan kamera pada asal dan bidikannya, serta terlihat dari arah

sumbu Z, dengan sumbu Y mengarah ke atas dan sumbu X ke arah kanan.

Gambar 2.3 menunjukkan bagaimana penempatan kamera dan perpindahan

model pada tahap ini.

2.2.2.2 PENCAHAYAAN

Untuk menampilkan tampilan yang mirip dengan kenyataan, pemandangan

perlu dilengkapi dengan satu atau lebih sumber cahaya. Beberapa kasus

mungkin tidak memasukkan pencahayaan dalam geometri karena mungkin

model obyek telah dilengkapi warna tiap vertex atau teksture yang menempel

padanya. Untuk model yang masih memerlukan sumber cahaya, perhitungan

cahaya digunakan untuk menghitung warna tiap vertex. Persamaan yang

digunakan menggunakan perhitungan dalam dunia nyata yaitu perhitungan

perkiraan photon dan permukaan benda.

2.2.2.3 PROYEKSI

Setelah pencahayaan, sistem rendering dilanjutkan dengan pembuatan

proyeksi yang mengubah ukuran tampilan menjadi sebuah kubus dengan

titik tertinggi ( 1 1 1)T _{dan (-1 -1 -1)}T _{(operator v}T ₌

bentuk transformasi dari vektor v). Unit kubus tersebut dinamakan

canonical view volume. Dasar dari proyeksi ada dua yaitu metode

orthographics dan metode prespective yang keduanya bisa diperoleh melalui

matrik 4 x 4. Ciri khas dari orthographics adalah garis paralel masih tetap

paralel setelah perubahan. Proyeksi prespective lebih rumit, karena bagian

jauh obyek yang tergaris dari kamera, menghasilkan gambar yang lebih

kecil. Walaupun perubahan pada bagian ini mengubah isi, proses ini disebut

proyeksi karena setelah ditampilkan koordinat-Z tidak ditampilkan pada

ini model diproyeksikan dari 3-dimensi menjadi 2-dimensi. Bentuk

perhitungannya dijelaskan pada Lampiran B. Gambar 2.4 memperlihatkan

perbedaan antara proyeksi orthographics dan proyeksi prespective.

Gambar 2.4 proyeksi

2.2.2.4 CLIPPING

Hanya keseluruhan ataupun sebagian obyek yang terdapat dalam view

volume saja yang akan dilanjutkan ke proses rasterisasi atau digambarkan ke

layar. Jika obyek hanya sebagian saja dalam view volume maka diperlukan

proses clipping. Clipping akan membuang bagian luar dari unit kubus dan

membuat vertex baru pada bagian pinggir unit kubus.

Gambar 2.5 Clipping

2.2.2.5 SCREEN MAPPING

Hanya obyek hasil dari proses clipping saja yang akan melewati proses

screen mapping. Obyek-obyek tersebut masih mempunyai koordinat

3-Dimensi, koordinat X dan koordinat Y diubah ke dalam koordinat layar.

Sedangkan koordinat Z ( -1 ? Z ? 1) disimpan untuk proses rasterisasi.

Gambar 2.6 Screen mapping

2.2.3 RASTERISASI

Tujuan dari proses rasterisasi atau sering disebut scan conversion adalah

memberikan warna yang benar kepada piksel untuk dirender dengan

menggunakan vertex yang telah diolah dan diproyeksikan, beserta warna dan

koordinat teksture dari proses geometri sebelumnya. Berbeda dengan proses

geometri yang mengolah tiap-tiap vertex atau polygon, rasterisasi menangani

operasi tiap piksel. Proses ini mengubah dari vertex 2-Dimensi menjadi

piksel ke dalam layar monitor dengan nilai-Z (nilai kedalaman), warna, dan

mungkin koordinat teksture yang disertakan pada tiap vertex.

2.3 SUMBER CAHAYA

Lighting atau pencahayaan adalah istilah yang digunakan untuk menandakan

interaksi antara material dan sumber cahaya. Lighting bisa berupa warna,

teksture, atau transparansi. Semua elemen tersebut dikombinasikan menjadi

dihitung menggunakan lighting model. Untuk tujuan real time graphics,

umumnya lighting model dibagi menjadi tiga bagian penting yaitu komponen

diffuse, komponen specular, dan komponen ambient.

2.3.1 KOMPONEN DIFFUSE

Sinar diffuse datang dari satu arah, sehingga lebih terang jika datangnya

secara tepat jatuh pada permukaan, dibandingkan jika hanya sekilas pada

permukaannya. Sekali menyentuh permukaan, sinar berpencar sama ke

semua arah, maka sinar terlihat terang, tidak masalah dari mana mata

memandang. Sinar-sinar yang datang dari posisi atau arah khusus

kemungkinan mempunyai komponen diffuse. Gambar 2.7 menunjukkan

hubungan antara sinar (l) dan normal (n).

Gambar 2.7 komponen diffuse

Model sinar ini mendekati kenyataan dan melibatkan interaksi photon dan

permukaan benda. Efek ini mempunyai nilai sebagai berikut.

Nilai intensitas diffuse ( idiff ) ditentukan oleh nilai cosinus antara permukaan

normal n dan vektor sinar l yang bersinar dari titik permukaan P ke sumber

cahaya. Sebagai contoh nilai intensitas diffuse bernilai 0 jika sudut ﾘbernilai

kurang dari π/2. Dalam kenyataannya permukaan material atau obyek

mempunyai warna tersendiri ( mdiff ) serta sumber cahaya juga mempunyai

warna tersendiri ( sdiff ).

Faktanya adalah sudut ﾘbernilai kurang dari π/2, maka persamaannya :

Rumus intensitas diffuse tersebut mengandung perkalian komponen vektor

sinar dan material.

Contohnya sebuah sinar mempunyai warna biru sdiff = ( 0.0 0.0 1.0 ) ,

dan material berwarna merah mdiff = ( 1.0 0.0 0.0),

maka perkalian keduanya menghasilkan (0.0 0.0 0.0).

Kesimpulannya permukaan dengan warna merah tidak bisa memantulkan

warna biru.

2.3.2 KOMPONEN SPECULAR

Sinar specular datang dari arah khusus, dan cenderung untuk memantulkan

permukaan dalam arah yang berlebihan. Sinar laser dengan kualitas baik

atau plastik mempunyai komponen specular yang tinggi, kapur atau karpet

hampir tidak mempunyainya. Specular bisa disebut juga kilapan atau

kilauan. Gambar 2.8 memperlihatkan hubungan antara normal (n),

normalisasi vektor (h), vektor menuju mata (v).

Gambar 2.8 Komponen specular

Model yang digunakan untuk menghitung intensitas cahaya specular

biasanya menggunakan perhitungan cahaya phong.

i

spec

= ( n . h )

mshi

= (cos

ﾘ

)

mshi

Dalam perhitungan ini, digunakan parameter mshi yang merupakan parameter

kecemerlangan, normal ( n ) dan normalisasi vektor ( h ) antara vektor v yang

memantulkan cahaya ke mata dan vektor sinar l.

Seperti dalam komponen diffuse, terdapat parameter lain yaitu material mspec

dan sumber cahaya sspec. Selain itu jika sudut antara n dan h lebih dari π/2

2.3.3 KOMPONEN AMBIENT

Komponen ambient adalah sinar yang datang dari sumber yang menyebar

luas oleh lingkungan yang arahnya tidak bisa ditentukan (seperti datang dari

semua arah). Sinar dalam kamar mempunyai komponen ambient yang

banyak, karena kebanyakan sinar terpantul beberapa kali sebelum terpantul

ke mata. Lampu pijar yang berada diluar ruang, mempunyai komponen

ambient yang kecil, misalnya lampu pengatur lalu lintas melewati arah yang

sama dan kecil kemungkinan sinar mencapai mata setelah terpantul

beberapa benda. Ketika sinar ambient mengenai permukaan, sinar menyebar

sama ke semua arah.

Perhitungan nilai intensitas nilai ambient hanya melibatkan material dan

sumber cahaya.

2.3.4 PERHITUNGAN KOMPONEN-KOMPONEN

Nilai lighting keseluruhan yang dipakai adalah penjumlahan ketiga

komponen tersebut ( i = nilai intensitas cahaya).

i

tot

= i

amb

+ i

diff

+ i

spec

Dalam kenyataannya sinar yang jauh akan mengalami pelemahan, begitu

komponen specular. Faktor yang melemahkan sinar disebut attenuation.

Faktor attenuation (d) dipengaruhi oleh posisi sumber sinar cahaya ( spos ),

titik yang dituju oleh sinar cahaya ( P ), nilai attenuation konstant ( sc ), nilai

attenuation linear ( sl ), nilai attenuation kuadrat ( sq ).

Nilai lighting keseluruhan juga akan terpengaruhi oleh faktor attenuation

maka persamaannya akan berubah :

i

tot

= i

amb

+ d ( i

diff

+ i

spec

)

Selain sumber sinar yang terarah, terdapat jenis sinar lain yang mirip titik

tetapi memancarkan sinar seperti kerucut yang disebut sumber sinar spot.

Sumber sinar ini memancarkan beberapa sinar berbeda-beda tergantung arah

dan sudut sinar dengan sinar utamanya. Terdapat parameter yang mewakili

ini yaitu cspot. Jika tidak ada sumber sinar spot, maka nilai cspot adalah 1. Jika

cspot bernilai 0 maka terdapat sumber sinar cspot yang tidak mengenai vertex.

i

tot

= c

spot

( i

amb

+ d ( i

diff

+ i

spec

))

Masih ada nilai lain yang akan dihitung dalam perhitungan ini yaitu sinar

emitted (memi) yang berada pada obyek dan tidak terpengaruh oleh sumber

cahaya. Dalam OpenGL ataupun Direct3D juga terdapat parameter lain

antara lain ambient global (aglob) yang merupakan cahaya latar belakang

secara keseluruhan. Ambient global digunakan berpasangan dengan material

Rumus di atas merupakan rumus untuk sebuah sinar. Jika ada terdapat

banyak sinar maka persamaan adalah sebagai berikut :

2.4 PEMBUATAN MODEL

Vertex adalah sebuah titik pada alam 3-Dimensi. Triangle atau Segitiga

adalah polygon dengan tiga sudut dan selalu cembung. Quadrilateral atau

quad atau segiempat adalah polygon dengan empat sudut. Polygon adalah

sebuah permukaan bidang yang dibatasi oleh sudut dari vertek. Setiap

segitiga dari triangle mesh atau segiempat dari quadrilateral mesh adalah

polygon. Gambar 3.9 memperlihatkan hubungan antara normal dan polygon.

Gbr.2.9 normal

Normal adalah tiga komponen dari persamaan yang menjelaskan siku atau

arah 45 ｰ dari sebuah permukaan. Untuk membuat normal sebuah vektor,

masing-masing kuadrat. Jika normal adalah sebuah vektor dari hasil vektor asalnya

ke titik berikutnya (nx', ny', nz'), maka vektor tersebut mempunyai nilai

factor = sqrt(nx2 _{+ ny}2 _{+ nz}2₎

kemudian X3, Y3, Z3 dan diulang lagi untuk polygon selanjutnya. Segitiga

strips hanya menjabarkan sekali koordinat X1, Y1, Z1, X2, Y2, Z2, X3, Y3,

Z3, kemudian dilanjutkan polygon selanjutnya dengan X4, Y4, 54 dimana

dua titik lainnya adalah X2, Y2, Z2, X3, Y3, Z3 dan polygon terusnya

adalah X5, Y5, Z5 dimana titik lainnya adalah X3, Y3, Z3 dan X4, Y4, 54.

Segitiga fan sama dengan segitiga strip tetapi untuk tiap polygon terdapat

X1, Y1, Z1 sebagai titik pusat sehingga hasilnya membentuk seperti kipas

atau fan.

Segitiga strips atau fan adalah teknik polygon primitif untuk percepatan yang

dahulu populer, tetapi sekarang terdapat polygon mesh yang didukung baik

oleh OpenGL dan Direct3D. Kecenderungannya sekarang untuk percepatan

grafika adalah mengambil keuntungan dari mesh sebanyak mungkin untuk

mengijinkan beberapa pemakaian bersama data, mesh mengijinkan

pemakaian bersama secara penuh.

Polygon mesh terdiri dari daftar vertex dan sebuah set garis bentuk ( segitiga

atau segiempat ) sering disebut dengan face. Setiap vertex terdiri dari posisi

dan tambahan data seperti warna diffuse, warna specular, normal, koordinat

teksture dan tanda pinggir. Setiap set garis bentuk mempunyai daftar indeks

angka cacah mulai 0 sampai n – 1, dimana n adalah jumlah vertex dan angka

tersebut menunjuk pada sebuah vertex dalam daftar. Gambar 2.10

memperlihatkan hubungan antara mesh, face, dan vertex.

Gambar 2.10 mesh polygon

2.5 OPENGL

OpenGL adalah program antar muka untuk perangkat keras grafika.

Program ini terdiri sekitar 120 perintah nyata yang dapat digunakan untuk

menetapkan obyek dan operasi yang dibutuhkan untuk memperoleh aplikasi

OpenGL didesain untuk bekerja efektif terutama dalam jaringan komputer

dengan menggunakan perintah gambar OpenGL. Selain itu OpenGL juga

didesain sebagai pemersingkat, antar muka yang bebas untuk dapat

diterapkan pada banyak jenis perangkat keras yang berbeda. Untuk mencapai

kualitas, OpenGL tidak mempunyai perintah untuk membentuk tugas

windows atau masukan data. Meskipun begitu, pemakai tetap harus bekerja

melalui apa yang sistem window mengontrol perangkat keras yang

digunakan. OpenGL tidak menyediakan perintah tingkat tinggi untuk

menjelaskan model obyek tiga dimensi, seperti perintah yang mengijinkan

untuk membentuk model khusus yang relatif sulit misalnya bagian tubuh,

mobil, pesawat, atau molekul. OpenGL hanya dapat membuat model obyek

dari bentuk primitif seperti titik, garis dan polygon.

2.5.1 SEJARAH OPENGL

OpenGL adalah perkembangan dari API program 3-Dimensi IRIS GL yang

dibuat oleh perusahaan Silicon Graphics Inc. (SGI) pada tahun sekitar akhir

1980-an. Tujuan awalnya API ini adalah mengembangkan aplikasi citra

seperti CAD dan animasi. Sampai sekarang terdapat lebih dari 1500 aplikasi

yang menggunakan IRIS GL untuk proses rendering. Kekurangan dari IRIS

GL adalah hak kepemilikannya pada batasan sistem window yang membuat

pengubahan kode sulit meski menggunakan produk dari SGI sendiri.

Pada tahun 1992 SGI memperkenalkan API 3-Dimensi baru bernama Open

OpenGL mengijinkan penggambaran 3-Dimensi tanpa menggunakan batasan

sistem window. API OpenGL menggunakan nama unik dimana semua

perintah diawali huruf kecil “gl” (glColor, glEnable) dan tipe data diawali

huruf besar “GL” (GLfloat, Gldouble).

Selama beberapa tahun, industri grafika menggunakan OpenGL ketika

industri game masih menggunakan perangkat keras DOS tanpa kartu grafik

akselerasi. SGI membuat badan untuk menangani kemajuan API bernama

OpenGL Architecture Review Board (ARB) termasuk didalamnya

perusahaan SGI, nVIDIA, ATI, Matrox, 3Dlabs dan lain-lain. Anggota ARB

beberapa kali dalam setahun membahas bagaimana API yang diinginkan.

Pada tahun pertengahan 1990, perangkat keras akselerasi merosot harga

jualnya dan kartu akselerasi video mulai dijual dengan kemampuan khusus

library dari perusahaannya saja yang dapat diakses. Windows 95 dan NT4

mengatasi perkembangan ini dengan menambah perangkat lunak yang

mendukung OpenGL.

Pada tahun 1995 Brian Paul membuat API 3-Dimensi bernama Mesa yang

merupakan implementasi open source dari OpenGL. Ketika Mesa mulai

dibuat, Brian Paul mendapat ijin dari SGI untuk menggunakan struktur

perintah dari OpenGL. Karena Mesa tidak secara resmi berhubungan dengan

SGI maka tidak ada garansi bahwa kode program dapat bekerja secara

sempurna.

Pada tahun 1996 pengembang game id software mengeluarkan tiga program

3-Dimensi pada industri game. Tiga patch tersebut antara lain Verite Quake,

Rendition Quake, dan GL Quake yang menggunakan OpenGL. Quake adalah

game pertama yang menggunakan kelebihan perangkat keras akselerasi

secara penuh dan permasalahannya adalah sedikit kartu grafik yang

mendukung rendering OpenGL. Kartu grafis pendukung OpenGL pertama

yang dijual untuk konsumen umum adalah 3DFX Voodoo atau seri Voodoo

dari perusahaan Interactive. Sejak saat itu penggunaan kartu grafis mulai

diterima konsumen umum dan perusahaan kartu grafis lainnya mulai

membuat kartu yang diberi label mendukung GL Quake. 3DFX juga

membuat API 3-Dimensi sendiri bernama GLIDE

Pada tahun 1998, Microsoft memperkenalkan API 3-Dimensi yang disebut

Direct3D yang dimasukkan dalam komponen multimedia DirectX. Karena

kepopuleran GL Quake, banyak software yang memakai mesin Quake untuk

membuat game dan menjadikannya standar untuk grafik game komputer.

Setelah beberapa tahun, perkembangan OpenGL masih tetap sedangkan

Direct3D semakin populer dan menjadi standar untuk perkembangan game.

Kelebihan OpenGL ada pada pengembangan grafika CAD dan sifatnya yang

dapat berjalan pada banyak sistem operasi. Sebagai perbandingan, Glide

hanya mendukung Windows dan GNU atau linux dan sekarang sangat jarang

dipakai. Direct3D hanya mendukung Windows dan mesin video game Xbox.

OpenGL dapat mendukung Windows, GNU linux, Mac OS, UNIX, AIX,

HP-UX, FreeBSD, NEXTstep, OPENstep, OS/2, BeOS dan Playstation 2

Pada Juli 2002 OpenGL mengeluarkan versi 1.04 yang diikuti dengan Mesa

versi 5 yang dikenalkan pada Oktober 2002. Kedua API ini mempunyai

kemampuan yang sama. Baik OpenGL dan Mesa mendukung rendering oleh

perangkat keras akselerasi yang berarti kartu grafis dapat melakukan

perhitungan yang biasanya dihitung oleh CPU. Jika tidak ada perangkat keras

akselerasi maka perhitungan akan dilakukan oleh CPU. Contohnya pada

proses memutar obyek dan perubahan ukuran, prosesor menghitung dan

kemudian menggambar obyeknya. Proses tersebut akan memperlambat

proses rendering karena CPU membuang waktu karena ada operasi lain juga

memerlukan perhitungan seperti AI, suara, dan lain-lain.

2.5.2 PEMAKAIAN OPENGL

API OpenGL dibagi menjadi 3 bagian antara lain

1 Fungsi-fungsi yang didefinisikan oleh OpenGL yang sama seperti

ditetapkan pada OpenGL Architecture Review Board yaitu yang

berada pada library opengl32.dll dengan file header gl.h. Fungsi dari

library ini berawalan kata gl.

2 Fungsi-fungsi yang ada pada OpenGL Utility Library (GLU) atau

glu32.dll dengan file header glu.h. Library ini berisi beberapa fungsi

yang membuat tugas lebih mudah seperti pembuatan matrik,

pembuatan polygon dan rendering permukaan. Library ini sebenarnya

dapat bekerja dalam semua sistem yang mendukung OpenGL.

Fungsi-fungsi ini berawalan kata glu.

3 Fungsi-fungsi yang ada dalam Auxiliary (bantuan) atau AUX yang ada

pada library glaux.lib dengan file header glaux.h. Fungsi yang ada di sini

bukan merupakan bagian dari yang ditetapkan OpenGL, tetapi karena

library bantuan ini menyediakan kerangka kerja yang bebas untuk

memanggil fungsi OpenGL. Library ini berasal dari SDK Win32 dan

fungsi-fungsinya berawalan aux.

Library AUX digunakan hanya di sistem operasi Windows dan untuk sistem

operasi lain digunakan library yang berbeda. Pada X-Window, library

bantuan yang digunakan adalah OpenGL Extension to the X Window

System (GLX). Microsoft Windows menggunakan WGL yang hanya bisa

menggambar pada satu buah jendela dan dengan bantuan library AUX dapat

membuat banyak jendela seperti menu, kotak dialog dan lain-lain. IBM

OS/2 digunakan Presentation Manager to OpenGL interface (PGL).

OpenGL juga mempunyai alat bantu yang bisa menyembunyikan kerumitan

pemrograman windows yaitu OpenGL Utility Toolkit (GLUT) yang dibuat

Mark Kilgard. Selain itu juga terdapat Open Inventor yang merupakan alat

bantu berorientasi obyek yang menyediakan obyek dan metode untuk

menciptakan grafik 3-Dimensi.

Visual C++ adalah bahasa pemrograman C++ versi Microsoft. Bahasa

C++ berkembang berdasar pada bahasa pemrograman C yang berevolusi

lebih lanjut dan mendukung pemrograman berorientasi obyek.

Untuk membuat jendela pada sistem operasi Microsoft Windows terdapat

4 bagian yang harus dilewati karena Windows mempunyai API tersendiri.

Bagian-bagian tersebut antara lain:

1 Menentukan dan mendaftar class Windows

Hal yang dilakukan adalah menentukan headernya windows.h yang

mencakup semua fungsi, struktur, konstanta API WIN32.

Selanjutnya pendeklarasian fungsi WndProc untuk penanganan

pesan (message handler) utama dan fungsi utamanya yaitu fungsi

WinMain dengan pengembalian integer.

2 Pembuatan Windows

Dua hal utama yang dilakukan disini adalah mendefinisikan class

Windows dan pembuatan jendela Windows sebenarnya.

3 Looping pesan dari Windows

Ketika aplikasi berjalan, aplikasi tersbut terus menerus mendapat

pesan dari program Windows. Pesan tersebut kemudian dikirim ke

antrian pesan. Keika aplikasi siap memproses pesan berikutnya maka

aplikasi akan memanggil pesan GetMessage yang akan memanggil

pesan dari antrian ke bentuk struktur MSG dan kemudian diubah dan

selalu berjalan dan memproses semua pesan maka dibuat loop

sampai pemakai menghentikan aplikasi.

4 Pembuatan penanganan pesan atau message handler

Message handler yang telah didefinisikan di langkah awal adalah

fungsi yang menangani semua pesan yang dikirim ke aplikasi

Windows. Ketika pemakai menekan tombol atau menggerakkan

mouse, pesan akan terkirim ke aplikasi. Ketika hal tersebut terjadi

ada pilihan untuk memprosesnya atau membiarkannya sesuai dengan

yang telah ditentukan pembuat aplikasi tersebut. Gambar 2.11

memperlihatkan bagaimana proses pembuatan Windows pada API

Win32.

BAB III

ANALISA MASALAH

3.1 SHADING

Shading adalah proses dari perhitungan pembuatan cahaya dan menentukan

warna pikselnya. Ada tiga tipe utama shading yang sering digunakan yaitu

flat, gouraud dan phong yang kesemuanya merespon perhitungan cahaya

tiap polygon, tiap vertex dan tiap piksel. Pada flat shading, warna dihitung

pada segitiga dan segitiga tersebut diisi dengan warna. Pada gouraud

shading, cahaya pada setiap vertex dari segitiga ditentukan dan sinar cahaya

disisipkan di atas permukaan segitiga. Pada phong shading, normal shading

disimpan pada vertex yang digunakan untuk menyisipkan efek pada piksel.

Selain itu masih ada tipe shading lain semisalnya toon shading atau cell

shading. Gambar 3.1 adalah contoh shading untuk efek realistik.

3.2 TOON SHADING

Seperti merubah jenis huruf cetakan pada tulisan akan memberikan rasa

yang berbeda, jenis rendering yang berbeda juga akan memberikan suasana,

arti, dan persepsi tersendiri. Ada banyak perhatian yang diberikan pada

salah satu bagian bentuk non photorealistic rendering ini yaitu cell shading

atau toon rendering. Sejak diperkenalkan, cell shading diidentifikasikan

dengan kartun, dan dikonotasikan dengan fantasi dan sesuatu yang

kekanak-anakan.

Gambar 3.2 menunjukkan beberapa ciri khas gaya kartun non realistic antara

lain adanya perpotongan gambar yang jelas, ciri warna penuh pada gambar,

dan garis tepi jelas.

Salah satu alasan mengapa gaya ini populer adalah konsep penguatan melalui

penyederhanaan. Penyederhanaannya, obyek digambar dengan garis yang

jelas, dan membagi daerah yang mempunyai warna penuh. Dengan

penyederhanaan dan membuang kerumitan, akan dihasilkan efek dari

informasi yang berkaitan dengan apa yang disajikan. Untuk karakter kartun,

penonton umumnya akan mengindentifikasikan dengan sesuatu yang

digambar dengan gaya yang sederhana. Gaya toon rendering telah digunakan

di grafika komputer selama lebih dari sepuluh tahun untuk menyatukan model

3-Dimensi dengan animasi 2-Dimensi. Penyatuan ini membuat toon

rendering berjalan bagus karena pembangkit otomatis oleh komputer yang

lebih mudah didefinisikan daripada bentuk NPR lainnya.

Ada beberapa pendekatan yang berbeda pada toon rendering. Untuk model

dengan teksture dan tidak ada pencahayaan, gaya kartun dengan pengisian

padat dapat di perkirakan oleh penghitungan teksture. Untuk shading, dua

metode yang umum adalah mengisi daerah dengan warna padat atau

menggunakan pendekatan dua tingkatan yang mewakili cahaya dan bayangan.

Pembuatan warna yang padat akan mudah dibuat, tetapi pendekatan dua

tingkatan (sering disebut hard shading) dapat dibentuk dengan mengubah

perhitungan elemen cahaya. Selain itu juga terdapat silhoutte yang juga

3.3 CELL SHADING

Lake et al dan Lander keduanya menggunakan ide dengan menghitung cahaya

diffuse dengan dikalikan n-1 untuk setiap vertex dan menggunakan nilai ini

sebagai koordinat teksture untuk mengakses tabel teksture 1-Dimensi. Teknik

tersebut bisa diimplementasikan dengan sebuah vertex shader sederhana.

Tabel teksture tersebut hanya mempunyai dua warna yaitu terang dan gelap.

Jika permukaan face dari polygon menghadap menghadap sinar

cahaya, maka pemberian warna terang dilakukan. Penggunaan umumnya

pada cahaya diffuse adalah jika masa n . 1 < 0 berarti permukaan tidak

menghadap sinar cahaya dan berada dalam bayangan. Penggunaan ini juga

digunakan dengan membuat tabel teksture lain dengan nilai yang diinginkan.

3.3.1 METODE CELL SHADING

Teknik yang digunakan pada cell shading ini adalah mencari batasan

perubahan antara daerah yang terkena cahaya dan yang tidak, kemudian

mengisi setiap daerah dengan warna padat. Untuk itu digunakan rumus

pencahayaan komponen diffuse sebagai berikut.

C1 adalah warna pada vertex i. Variabel lain (a) adalah ambient, (m) adalah

material, (s) adalah cahaya dan bagian penerangannya (glob) untuk global,

(amb) untuk ambient dan (diff) untuk diffuse serta (l) adalah vektor darri

sumber cahaya ke vertex, (n) adalah normal untuk permukaan pada vertex.

Faktor tambahan dalam hasil perkalian diffuse membuat bagian dari istilah

yang penting jika sinar cahya mengenai permukaan dalam sudut lebih dari

90o_{. Jika hasil perkalian adalah negatif dan semua nilai adalah 0. ini menjadi}

kasus ketika cahaya datang dari belakang permukaan, yang sama dengan

bayangan. Itu terjadi pada persamaan di atas yaitu tidak ada cahaya

ditambahkan pada sinar ambient.

I dihitung melalui normalisasi jarak dari vektor s dari asal ke posisi cahaya

dengan vektor p ke titik posisi obyek dalam bentuk koordinat. Bentuk dari

Pendekatan nyata untuk menghasilkan shading gaya kartun adalah shading

menurut urutan tiap-tiap piksel. Tetapi ini tidak menguntungkan, di mana

perangkat keras grafik tidak menyediakan dukungan pada operasi itu. Pilihan

lain yang mungkin adalah penggunaan perangkat keras dengan variasi

gouraud shading yang juga tidak didukung oleh perangkat keras grafik juga.

Tetapi ada pilihan yang rumit tetapi memberikan jalan keluar yang cepat pada

permasalahan ini. Daripada menghitung warna tiap vertex, digunakan tabel

teksture 1-Dimensi dengan warna yang sedikit. Tanpa beberapa keuntungan

seperti penonjolan, tabel ini memberikan warna yang minimum yaitu dua,

satu untuk warna yang terkena cahaya dan satunya untuk warna terang seperti

gambar 3.2. Catatan bahwa perubahan titik antara dua warna bisa

diubah-ubah, dalam kasus ini adalah pada nilai tengah (0,5) tetapi tidak

mempengaruhi tampilan pada hasil akhir untuk menghasilkan perbedaan yang

kuat. Semakin gelap teksture semakin gelap gambar yang dihasilkan.

Gambar 3.2 tabel teksture 1-Dimensi

warna yang lebih terang dari tabel teksture dihitung jika ini langsung terang.

Ini berarti sinar akan ada sudut dari 0o _{antara l dan n. Ketika hasil perkalian}

menghasilkan satu (lihat persamaan lengkap di awal). Maka perubahan

perhitungan untuk warna terang adalah sebagai berikut.

C1 = aglob x mamb + samb x mamb + sdiff x mdiff

Warna bayangan untuk bayangan dalam tabel teksture juga dihitung. Jika

tidak ada sinar yang berperan, hanya bagian sinar ambient saja yang

menyediakan intensitas bukan cahaya. Perhitungan l . n ditetapkan 0 maka

persamaannya sebagai berikut.

C1 = aglob x mamb + samb x mamb

Perhitungan ini dihitung tiap material dan disimpan sebelum melakukan

render. Ketika render setiap frame dihitung max(l.n) setiap vertex dan

menggunakan tiap nilai vertex sebagai nilai koordinat dalam perhitungan

sebelum pemberian teksture pada obyek. Vertex tersebut kemudian

ditentukan nilai warnanya sesuai dengan yang ada dalam tabel teksture.

Setiap titik diwarnai sesuai dengan teknik tersebut, keseluruhan gambar

kemudian dilakukan render.

3.3.2 FLOWCHART

Gambar 3.3 adalah flowcart bagaimana proses cell shading sebelum

BAB IV

IMPLEMENTASI

4.1 PEMAKAIAN OPENGL

Ada dua API grafika populer yang sering digunakan, yaitu OpenGL dan

DirectX. Kelebihan utama dari OpenGL adalah bisa digunakan dan

dikembangkan di berbagai sistem operasi seperti Windows, Mac OS, Linux

dan sistem operasi lainnya. Sedangkan DirectX hanya bisa digunakan di

lingkungan Microsoft atau Windows.

Sebagai API yang bisa digunakan di banyak sistem operasi, pemrograman

OpenGL bisa dibagi dalam berbagai cara antara lain memakai Windows

atau Linux atau Mac OS. Jika memakai Windows pilihan lain adalah apakah

memakai GLUT ataukah Win32. GLUT (OpenGL Utility Toolkit) adalah

library yang digunakan untuk mempersingkat proses penciptaan jendela

OpenGL sebaik proses penangkapan masukan dari mouse dan keyboard.

Keuntungan pemakaian library ini adalah bisa digunakan di banyak sistem

operasi dan bebas digunakan. Keuntungan pemakaian Win32 adalah lebih

lengkap, lebih fleksibel, lebih banyak pilihan tatap muka pemakai,

modifikasi properti, dan lain-lain. Kekurangan dari pemakaian Win32

adalah hanya bisa digunakan dalam lingkungan Windows. Dengan

menggunakan Win32 dalam sistem operasi Windows dan kompiler yang

dipilih adalah Visual C++ versi 6.

4.2 PENEMPATAN OPENGL DI VISUAL C++

Pembuatan program dalam Visual C++ memerlukan pembuatan proyek

sebagai tempat file-file disimpan. Jenis proyek yang ditawarkan Visual C++

ada banyak seperti MFC AppWizard dan WIN32 dalam berbagai bentuk.

Proyek yang umum dipakai untuk pemrograman OpenGL adalah proyek

MFC AppWizard atau Win32 Application atau Win32 Console. Win32

Console biasa digunakan untuk pemrograman UNIX atau DOS dan

pemrograman OpenGL-nya biasanya menggunakan GLUT. Pemakaian MFC

AppWizard akan rumit berdasarkan Microsoft Foundation Classes, dan

aplikasi yang dibuat mempunyai jendela program yang kompleks.

Pemakaian Win32 Application lebih sederhana karena akan membuat

program aplikasi standar Windows atau Win32. Implementasi dalam

program ini memakai Win32 Application dengan membuat jendela

Windows seperlunya saja. Bentuk proyek Win32 Application yang dipakai

adalah proyek kosong.

Setelah membuat proyek maka semua file berisi perintah-perintah program

seperti file CPP, header dan lainnya dimasukkan dalam proyek. Hindari

pembuatan file terlebih dahulu, karena kemungkinan ada kesalahan terjadi

seperti proyek yang tidak sesuai program.

Dengan memilih proyek WIN32 Application semua library yang

Selain library yang diperlukan untuk pemrograman Win32, ada tiga file

library yang diperlukan untuk pemrograman OpenGL berbasis Win32 yaitu

OpenGL32.lib, GLu32.lib dan GLaux.lib. Ketiga library ini perlu

dihubungkan pada proyek aplikasi OpenGL dengan menambahkan

ketiganya pada daftar file yang akan di-link pada pembuatan file Cara lain

penghubungan library adalah menambahkan kalimat perintah yang akan

menghubungkan proyek aplikasi pada library OpenGL.

#pragma comment(lib, "opengl32.lib")

yaitu fungsi WinMain. Nilai return berisikan nol jika tidak ada kesalahan

yang terjadi.

int WINAPI WinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE

{

glEnable(GL_LIGHTING);

return 0;

}

Pengecekan terhadap koneksi OpenGl dapat dilakukan dengan

menambahkan sebuah perintah OpenGL pada fungsi WinMain misalkan

glEnable(GL_LIGHTING). Jika setelah dikompile benar tetapi pada

pembuatan file aplikasi ditemukan kesalahan berarti link pada OpenGL

belum tepat posisinya. Jika pada pembuatan file berhasil tanpa tampilan

kesalahan maka pemakaianan OpenGL sukses. Gambar 4.1 menunjukkan

bagaimana pesan berhasil pemakaian OpenGL pada visual C++.

Gambar 4.1 hasil pelacakan Visual C++

4.3 MEMBUAT JENDELA OPENGL

OpenGL bisa membuat aplikasi layar penuh atau dalam jendela.

Implementasi aplikasi ini membuat program dalam bentuk jendela OpenGL

agar lebih mudah pembandingannya serta dapat diubah ukuran jendelanya.

Pembuatan aplikasi OpenGL memerlukan fungsi yang menangani

OpenGL. Selain itu Jendela OpenGL yang berdasar API windows juga

dilengkapi fungsi untuk masukan dari keyboard dan mouse serta fungsi

untuk perubahan proyeksi dan model view ketika jendela diubah

ukurannya.

Pada fungsi WinMain yang dieksekusi pertama kali program berjalan perlu

ditambahkan perintah yang memanggil fungsi pembuatan jendela windows

yaitu CreateGLWindow.

Pada fungsi CreateGLWindow dibuat jendela dengan perintah-perintah dari

API Win32. Perintah-perintah awal adalah membuat jendela pada sistem

operasi Windows. Perintah yang berhubungan dengan OpenGL adalah

struktur PIXELFORMATDESCRIPTOR. Struktur ini memuat data yang

disimpan untuk setiap piksel pada aplikasi. Banyak buffer yang dibuat oleh

OpenGL dan setiap buffer memerlukan tambahan memori untuk disediakan

tiap piksel.

Isi dari struktur PIXELFORMATDESCRIPTOR antara lain

PIXELFORMATDESCRIPTOR pfd =

sizeof(PIXELFORMATDESCRIPTOR),

( WORD nSize - Ukuran dari data struktur biasanya menggunakan

perintah sizeof() dari struktur itu sendiri).

1,

( WORD nVersion – versi dari struktur ini yaitu versi 1)

PFD_DRAW_TO_WINDOW|PFD_SUPPORT_OPENGL

PFD_DOUBLEBUFFER,

( DWORD dwFlags – properti buffer piksel antara lain :

PFD_DRAW_TO_WINDOW buffer dapat menggambar ke window.

PFD_DRAW_TO_BITMAP buffer dapat menggambar di memori bitmap.

PFD_SUPPORT_OPENGL buffer mendukung penggambaran OpenGL.

PFD_DOUBLEBUFFER dapat menggunakan buffer ganda yang diperlukan

untuk memperhalus ketika merender secara real time)

PFD_TYPE_RGBA,

( BYTE iPixelType – tipe data piksel bisa diisi PFD_TYPE_RGBA

atau PFD_TYPE_COLORINDEX tergantung tipe pewarnaan yang

digunakan)

bits,

( BYTE cColorBits – menunjukkan jumlah warna pada setiap buffer

warna, mewakili bit tiap piksel yang disediakan )

0, 0, 0, 0, 0, 0,

( BYTE c BYTE c Red/Green/Blue/Alpha Bits (atas) dan BYTE c

Red/Green/Blue/Alpha Shift (bawah) – atas adalah hitungan jumlah untuk

setiap kadar warna terpisah (color bits), bawah adalah hitungan perubahan

setiap kadar warna yang berubah (alpha bits, perubahan). Jika tidak

digunakan maka nilai yang dimasukkan adalah nol.)

I 0, 0, 0, 0,

( BYTE cAccumBits dan BYTE cAccum Red/Green/Blue/Alpha

Bits – nilai pertama adalah tanda apakah menggunakan akumulasi bit,

empat nilai terakhir adalah jumlah nilai warnanya dalam buffer akumulasi.

Nilai nol diberikan jika tidak digunakan)

16,

( BYTE cDepthBits – menunjukkan jumlah dari bits dari depth

buffer yang digunakan untuk menentukan obyek mana yang tampak depan

atau belakang. Aplikasi ini menggunakan kedalaman 16 BIT)

0,

( BYTE cStencilBits – menunjukkan kedalaman dari stencil buffer)

0, 0, 0

( DWORD dw Layer/Visible/Damage Mask – Lapisan atas adalah

lapisan cadangan dan bawah adalah lapisan mask yang menyediakan

transparasi warna atau indek yang melandasi suatu bidang)

; }

Hal penting dalam fungsi CreateGLWindow selain pembuatan jendela dan

struktur PIXELFORMATDESCRIPTOR adalah beberapa pengecekan

apakah pembuatan windows berhasil.

if (!(hDC=GetDC(hWnd)))

Fungsi perintah ini adalah mengecek apakah mendapat device context dari

Windows .

PIXELFORMATDESCRIPTOR, dan pengecekan berhasil maka Jendela

Window bisa ditampilkan dengan perintah

ShowWindow(hWnd,SW_SHOW). Pembuatan Jendela Window diikuti

penting adalah pemanggilan fungsi untuk membuat proyeksi dan model

view yaitu fungsi ReSizeGLScene.

4.3.2 FUNGSI KILLGLWINDOW

Selain fungsi untuk membuat jendela Windows diperlukan juga fungsi

untuk mematikan jendela Windows tersebut. Dalam aplikasi ini fungsi itu

diberi nama KillGLWindow. Fungsi ini dipanggil jika terdapat kesalahan

dalam program atau mendapat masukan ESC atau WM_Close dari jendela.

Ada tiga tahap yang diperlukan untuk menutup jendela Window dan jika

menggunakan render maka tahapan tersebut akan menjadi lima. Tahap

pertama untuk menutup jendela tanpa render adalah Melepaskan Device

Context dari Windows yang tidak kita gunakan lagi. Tahap kedua adalah

menghancurkan jendela Windows secara aman setelah tahap sebelumnya.

Tahap ketiga adalah melepaskan register dari class yang digunakan.

4.3.3 FUNGSI WNDPROC

Pada pemrograman Win32 terdapat penanganan peristiwa seperti jika ada

masukan dari keyboard atau mouse, screen saver, dan lain-lain. Penanganan

tersebut menggunakan fungsi WndProc. Fungsi ini memerlukan bantuan dua

variabel tambahan yaitu active dan keys [256].

Variabel active digunakan untuk membuat looping pada fungsi WinMain

dan jika terdapat input atau kejadian yang bertujuan mematikan program

yang mewakili tombol keyboard dan setiap tombol disimpan dalam bentuk

boolean untuk mengetahui apakah ditekan ataukah tidak.

4.3.4 FUNGSI RESIZEGLSCENE

Fungsi ini berguna untuk mengubah Windows dan inisialisasi Windows.

glViewport(0,0,width,height)berguna untuk mereset sudut pandang,

glMatrixMode(GL_PROJECTION) untuk memilih jenis proyeksi dan

glLoadIdentity() untuk mereset matrik. Selain itu perintah

gluPerspective(45.0f,(GLfloat)width/(GLfloat)height,0.1f,100.0f)

berguna untuk menghitung perbandingan dengan jendela Windows dan

perintah glMatrixMode(GL_MODELVIEW) untuk memilih jenis matrik

yang dipakai. Gambar 4.2 adalah hasil dari pembuatan windows tanpa

rendering.

4.4 RENDERING

Rendering gambar atau animasi adalah hadiah pada akhir kerja dari sebuah

desain dan animasi 3-Dimensi. OpenGL mendukung fungsi-fungsi untuk

rendering yang memungkinkan layar komputer menghasilkan gambar yang

diinginkan.

Secara umum ada tiga perintah utama yang diperlukan untuk menggunakan

fasilitas rendering. Perintah pertama adalah glClearColor. Perintah ini

memberi keterangan warna apa yang ditampilkan bilamana buffer warna

dikosongkan. Ada empat parameter yang digunakan perintah glClearColor

yaitu untuk mewakili warna RGB yaitu merah, hijau, biru dan warna alpa

yang digunakan untuk fungsi transparansi dan blending. Pemberian

warnanya diisi menurut kadar campuran warna RGB misalnya warna merah

tanpa efek alpa adalah (1, 0, 0, 0), abu-abu adalah (0.5, 0.5, 0.5, 0).

Biasanya perintah glClearColor ditempatkan pada fungsi inisialisasi dan

ditambahkan perintah-perintah lain yang mendukung seperti glShadeModel,

glEnable, dan lain-lain yang mendukung proses rendering.

Perintah utama kedua untuk rendering adalah glClear. Perintah glClear

berguna untuk mengosongkan buffer-buffer dalam OpenGL seperti jika

mengisikan GL_COLOR_BUFFER_BIT berarti mengosongkan buffer

warna atau mengisikan GL_DEPTH_BUFFER_BIT berarti mengosongkan

buffer kedalaman. Perintah ini biasanya ditambah dengan perintah lain

pada fungsi display atau utama untuk memulai penggambaran dengan

OpenGL.

Perintah utama ketiga untuk rendering adalah glFlush. Perintah glFlush

berguna memastikan OpenGL bahwa semua perintah OpenGL telah siap

diproses atau dirender. Perintah ini diletakkan setelah perintah glClear

beserta perintah-perintah openGL yang berfungsi untuk penggambaran.

Fungsi ini bisa dihilangkan jika yang digambar oleh OpenGL adalah gambar

sederhana, tetapi akan terasa jika gambar yang dibuat adalah gambar

lengkap dan besar. Perintah ini akan menghilangkan flick (ceklikan) pada

saat rendering gambar dan sangat berguna dalam pemrograman jaringan.

Pada implementasi ini, perintah glClear berada pada fungsi DrawGLScene

yang akan dipanggil terus menerus dari fungsi WinMain. Kemampuan

aplikasi untuk rendering ini memerlukan tambahan perintah yang

mendukung rendering yaitu pengecekan apakah bisa rendering dan

percobaan rendering pada fungsi CreateGLWindow dan pengecekan apakah

ada bentuk rendering dan percobaan mematikan bentuk rendering pada

Gambar 4.3 Rendering dasar OpenGL

4.5 PENGGUNAAN MODEL

Setelah mendapat jendela window yang dapat melakukan rendering langkah

selanjutnya yang dilakukan adalah membuat model untuk ditampilkan.

Model yang dibuat dalam implementasi ini adalah model 3-Dimensi seperti

tujuan awal adalah membuat model 3-Dimensi terlihat seperti 2-Dimensi.

Sebagai perbandingan, Direct3D mempunyai file tersendiri yaitu file .X

yang berisi model 3-Dimensi dengan bentuk model berupa mesh polygon

beserta properti dan animasinya. Mesh polygon dalam Direct3D dapat

ditemukan dalam bentuk struktur mesh dalam file .X atau kelas

ID3DXMesh dan lain-lain. Pada OpenGL file tidak ada model yang resmi

dan yang biasa digunakan adalah file berekstensi OBJ, MD2, MD3 serta

OpenGL memakai perintah yang memanfaatkan segitiga atau segiempat

yang dibentuk menjadi bentuk polygon.

Pembuatan mesh polygon secara struktural dimulai dengan perintah glBegin

diikuti dalam kurung bentuk face yang diinginkan yaitu GL_TRIANGLES

untuk segitiga atau GL_QUADS untuk segiempat dan ada juga lainnya

seperti GL_POLYGONS, GL_LINES, GL_POINTS, dan lain-lain. Perintah

glBegin akan ditutup dengan perintah glEnd yang berarti telah selesai

membuat polygon. Semua pembuatan tersebut dilakukan pada fungsi

DrawGLScene antara perintah glClear dan glFlush.

Penentuan titik vertex pada pembuatan obyek 3-dimensi menggunakan

perintah glVertex3f dengan mengisikan posisi koordinat-X, koordinat-Y,

koordinat Z. Jika hanya menggambar 2-Dimensi maka perintah yang

digunakan adalah glVertex2f. Selain itu digunakan perintah glNormal3f

untuk menentukan normal. Normal berguna untuk menentukan letak bagian

luar atau sudut sinar datang dan efeknya akan terasa pada saat pencahayaan.

Contoh pembuatan kubus adalah menentukan titik-titik pembangun kubus

yang terdiri dari delapan buah titik

Daftar muka nX nY nZ

penentuan titiknya harus sesuai dengan arah jarum jam seperti contoh yang

ada dalam tabel.

Gambar 4.4 adalah contoh hasil render yang menggunakan model yaitu

model kubus sederhana yang dibuat dengan menentukan titik dan sisinya

Gambar 4.4 Rendering model sederhana

4.6 ROTASI OBYEK

Langkah selanjutnya adalah membuat animasi sederhana sebagai petunjuk

bahwa rendering yang dilakukan adalah secara real time dan sebagai

kelebihan penggunaan aplikasi 3-Dimensi daripada aplikasi 2-Dimensi.

Animasi yang akan dibuat sangat sederhana yaitu membuat obyek berputar

dan hanya menggunakan beberapa perintah saja untuk melakukannya.

Dalam aplikasi 3-Dimensi tradisional diperlukan perkalian antar matrik

yaitu antara matrik obyek dan matrik pengubah nilai 4 x 4 untuk membuat

obyek bergerak, berputar atau lainnya. OpenGL memberikan kemudahan

dengan memberi perintah seperti glRotatef, glTranslatef, glScalef untuk

nilai float, glRotated, glTranslated, glScaled untuk nilai double yang bisa

digunakan untuk animasi sederhana. Penggunaan glRotatef untuk

bendanya sesuai dengan koordinat sumbunya, serta diperlukan sebuah nilai

yang akan berkembang sesuai dengan pergerakan yang ada.

4.7 PEMAKAIAN FILE UNTUK MODELING

Pembuatan model secara manual sangat sukar, terutama saat penentuan

posisi titiknya dan menentukan normalnya. Alternatif lain untuk

menghasilkan model adalah dengan menggunakan bantuan program

aplikasi 3-Dimensi seperti 3DMax, Maya, Blender, Milkshake dan lainnya

untuk menghasilkan obyek 3-Dimensi. OpenGL hanya mendukung sedikit

obyek bawaan seperti Cube, Torus, Sphere dan poligon dasar lain. Dengan

menggunakan program pembuat model 3-Dimensi, model lebih mudah

dibuat dan format filenya bermacam-macam. Format file 3-Dimensi yang

mudah dipahami antara lain berekstensi X, RAW, PLY, VRML, OFF, EGG

dengan alasan adalah semuanya menggunakan format text bukan binary.

Hal yang pertama dilakukan untuk pemakaian model dari file luar adalah

membuat struktur yang mempresentasikan mesh polygon. Struktur mesh

polygon ini berisi titik-titik beserta normalnya serta koordinat teksturenya

typedef struct tagPOLYGON

{ VERTEX Verts[3]; } POLYGON

Pengisian koordinat teksture dilakukan dengan perintah glTexCoord2f atau

glTexCoord1f sesuai dengan tabel warna yang dipakai. Jika memakai file

lain seperti file gambar untuk menempel model kita maka digunakan

glTexCoord2f, sedangkan jika untuk memberi warna sederhana seperti cell

shading hanya diperlukan satu tabel warna dan menggunakan

glTexCoord1f. Pembuatan polygon struktur di atas hanya

mendukung pemodelan dengan GL_TRIANGLES. Penggunakan

GL_TRIANGLES ini akan membentuk poligon atau face secara otomatis

setelah tiga kali vertex atau 9 verts atau setiap polygon. Jika ingin

menggunakan GL_QUADS, maka diperlukan 4 vertex sehingga struktur

yang dipakai harus diubah menjadi 4 verts setiap polygon.

Setelah mempunyai struktural tersebut nilai-nilai koordinat X, Y, Z dapat

dimasukkan setelah memodifikasi salah satu file di atas. Sebagai contoh

adalah pemakaian file RAW yang cara penulisannya adalah secara

berturutan setiap baris membentuk polygon segitiga yaitu X1, Y1, Z1, X2,

Y2, Z2, X3, Y3, Z3 tanpa normal. File OFF menjabarkan koordinat

titik-titiknya dengan indek angka urutannya dan kemudian membuat polygon

yang menunjukkan angka urutan titik-titik tersebut. File egg dan X sama

penggunaanya dengan file OFF tetapi dilengkapi dengan normalnya.

C++ yaitu dengan menambah header stdio.h yang merupakan standar untuk

memasukkan atau mengirim data dan header fstream.h yang digunakan

untuk berhubungan dengan file lain.

Gambar 4.5 Rendering model dari file

Setelah mendapat struktur poligon yang diinginkan, maka poligon-poligon

tersebut perlu digambarkan kembali dengan perintah glVertex3f secara

berurutan untuk koordinat titiknya atau dengan perintah glVertex3fv untuk

setiap posisi vertsnya yang mencakup semua koordinat X, Y, Z beserta

normalnya. Gambar 4.5 adalah contoh hasil rendering yang mengambil

model dari file model yang terpisah dari aplikasi yang dibuat.

Untuk dapat memakai efek cahaya, hal yang pertama dilakukan adalah

mengaktifkan cahaya tersebut dengan mengetikkan

glEnable(GL_LIGHTING). Ada tiga macam cahaya yang dapat dipakai

yaitu specular yang terpantul tidak seragam, diffuse yang pantulannya

tersebar dan ambient yang jatuh ke obyek dari berbagai sudut pandang

lingkungan dan juga shinisess yang mengkilap. Sebelum memakainya

dengan perintah glLightfv dengan mengisikan nama cahaya, jenis cahaya

dan ketentuan yang dibuat sebelumnya seperti warna atau posisi. Hal

terakhir yang dilakukan adalah mengaktifkan cahaya tersebut dengan

memanggil nama cahaya tersebut yaitu dengan mengetik glEnable dan

mengisi nama cahaya dalam kurung. Dengan sistem penamaan maka

dimungkinkan untuk membuat cahaya lebih dari satu. Hasil cahaya yang

didapat pada sebuah obyek adalah warna dari pertambahan warna-warna

cahaya beserta intensitasnya yang mengenai obyek tersebut. Gambar 4.6

adalah hasil rendering dengan pencahayaan normal.

Gambar 4.6 rendering dengan pencahayaan normal.

4.8 Cell shading

Metode model cahaya cell shading telah dibahas dalam bab tiga.

Implementasi algoritmanya dalam OpenGL akan dibagi dalam dua bagian

yaitu sebelum proses dan proses setiap saat.

1 membuat lightning pada OpenGL tidak aktif, hal ini berguna agar

obyek terlihat normal seperti kartun pada umumnya.

glDisable (GL_LIGHTING);

2 Membuat efek blend atau efek pencampuran vertex tidak efek. Hal

ini berguna agar obyek tidak terlihat bercampur dengan yang lain.

glDisable (GL_BLEND);

3 Pembuatan tabel teksture 1-Dimensi berisi warna RGB yang

digunakan sebagai indek untuk pewarnaan vertex. Warna tersebut

adalah tabel yang sama pada gambar 3.2.

float shaderData[2][3];

Tabel teksture tersebut diisikan nilai 1.0 dan 0.0 atau lebih baik warna

hitam diganti dengan warna yang lebih halus semisal bernilai 0.2.

Untuk mendukung proses rendering, hal yang perlu ditambahkan adalah

fungsi-fungsi untuk perhitungan normalisasi, dan perkalian untuk rumus

n.L dimana jika hasil akhirnya bernilai negatif akan diubah nilainya

menjadi nol. Semua proses persiapan rendering selain fungsi ditulis pada

Cell shading menggunakan pewarnaan vertek yang berasal dari tabel warna

1-Dimensi. Untuk menggunakannya diperlukan perintah untuk inisialisasi

yaitu

glGenTextures(1, &shaderTexture[0]);

glBindTexture(GL_TEXTURE_1D, shaderTexture[0]);

Selain itu, diperlukan perintah untuk mengecek dan memfilter apakah nanti

teksture yang dibuat terlalu besar atau kecil.

glTexParameteri(GL_TEXTURE_1D,GL_TEXTURE_MAG_FILTE

R,GL_NEAREST);

glTexParameteri(GL_TEXTURE_1D,GL_TEXTURE_MIN_FILTER

,GL_NEAREST);

Hal selanjutnya adalah penentuan jenis teksture yang akan dipakai dengan

mengisikan tipe teksture yaitu GL_TEXTURE_!D, dimensi, tipe warna

yaitu GL_RGB, tipe teksture yaitu GL_UNSIGNED_BYTE dan struktur

data yang dipakai oleh teksture. Parameter terakhir berupa array dengan

tipe data GLUbyte.

glTexImage1D (GL_TEXTURE_1D, 0, GL_RGB, 2, 0, GL_RGB ,

GL_FLOAT, shaderData);

Setelah persiapan diatas selesai, sekarang membahas tentang renderingnya.

Proses rendering ini dilakukan oleh program dengan memanggil fungsi

GLDrawScene berulang-ulang maka semua perintah dibawah ini ditulis

difungsi tersebut. Langkah pertama adalah mengaktifkan teksture

glEnable (GL_TEXTURE_1D);.

Langkah berikutnya adalah mengikat teksture dengan identitas teksture

yaitu shaderTexture[] yang berguna untuk penyimpanan teksture .

glBindTexture (GL_TEXTURE_1D, shaderTexture[0]);

Proses rendering dilanjutkan dengan menampilkan vertek-vertek ke layar

komputer. Sebelum ditampilkan normal-normal dari setiap titik dihitung

terlebih dahulu sesuai dengan perputaran obyek dan kemudian dilakukan

normalisasi.

Proses pewarnaan dimulai dari perkalian antara normal hasil normalisasi

dengan cahaya yang kita punya atau dengan kata lain adalah sudut pandang

mata. Hasil perkalian itu akan dimasukkan ke dalam identitas teksure dan

jika nilai perkalian kurang dari nol maka nilai identitas teksture tersebut

adalah nol. Dengan kata lain jika hasil perkalian bernilai nol maka tidak

ada cahaya yang mengenainya maka warna diset nol atau sesuai warna

dasarnya dan nilai lain adalah warna dasar ditambahkan warna cahaya atau

telah ditentukan bahwa warnanya adalah warna terang.

Perkembangan lanjut cell shading adalah menentukan warnanya

bukan hanya warna gelap dan terang saja yang dipakai tetapi dengan tiga