Komputer Grafik 139
PERTTEMUAN 12
Komputer Grafik 140
System Koordinat 3D
Gambar 12. 1 System Koordinat 3D Dalam dunia 3D terdapat beberapa primitif seperti : a) Titik i(point)
Posisi isebuah ititik idalam igrafika i3D idiekspresikan idengan i(x,y,z) b) Garis i(line)
(1) Sebuah igaris idibentuk idengan imendeskripsikan idua ibuah ititik, iyaitu i(x1,y1,z1) idan i(x2,y2,z2) iyang isebagai iujung idari isebuah igaris.
(2) Sebuah igaris idalam igrafika i3D idapat idiekspresikan idengan isepasang ipersamaan, iyaitu i:
Komputer Grafik 141
c) Bidang/Permukaan (planel/surface)
Pada igrafika i3D, iterdapat isebuah igeometri iyang isangat ipenting, iyaitu ibidang idatar i(plane). iSebuah ibidang idatar ipada igrafika i3D idispesifikasikan idengan isebuah ipersamaan, yaitu :
Ax + By + Cz + D = 0
2. Berbagai Proyeksi Dalam Grafika 3D Untuk merepresentasikan object 3D : a. Persamaan Geometri
b. Constructive Solid Geometry (CSG) c. Kurva & Permukaan Bezier
d. Lathe Object e. Fractal
Dengan Persamaan Geometri:
1) Suatu iobject i3D idapat idirepresentasikan ilangsung idengan imenggunakan
ipersamaan igeometri idari iobject itersebut.
2) Misalkan i: iuntuk imembangun isebuah ibola, imaka ibisa idengan
imenggunakan irumus i:
Komputer Grafik 142
atau dengan rumus :
Dengan Constructive Solid Geometry (CSG):
a. CSG iadalah isuatu icara imembentuk iobject idengan ijalan imenggabungkan
iatau imemotong i(mengurangi) idari ibeberapa iobject iprimitif i3D.
b. CSG dalam POV-Ray melibatkan : a) Difference
b) Union c) Intersect
Dengan CSG – contoh
Komputer Grafik 143
Gambar 12. 2 CSG Dengan CSG – contoh
Gambar 12. 3 CSG 3 Object
Komputer Grafik 144
Gambar 12. 4 CGS Pengurangan
Dengan Lathe Object
Gambar 12. 5 Lathe Object
Lathe imerupakan isalah isatu iperintah idi i3ds iMax iyang idigunakan iuntuk imembentuk iobjek i2 idimensi imenjadi i3 idimensi idengan icara idiputar, idimana ifitur iini isama iseperti iperintah irevolve iyang iterdapat ipada iAutoCAD.
Perintah ilathe iini iterdapat ipada itab imodifier idan iada iberbagai imacam isettingan iuntuk imempermudah ianda imembentuk iobjek i3 idimensi iberdasarkan iUCS iatau isumbu ix, iy idan iz.
a. Rendering
1) Rendering iadalah iproses iakhir idari ikeseluruhan iproses ipemodelan iataupun ianimasi itransparent.
Komputer Grafik 145
2) Dalam irendering, isemua idata-data iyang isudah idimasukkan idalam iproses imodeling, ianimasi, itexturing, ipencahayaan idengan iparameter itertentu iakan iditerjemahkan idalam isebuah ibentuk ioutput i(tampilan iakhir ipada imodel idan ianimasi)
3) Rendering itidak ihanya idigunakan ipada igame iprogramming, itetapi ijuga idigunakan ipada ibanyak ibidang, imisalnya iarsitektur, isimulator, imovie, itransparent ieffect ipada itayangan itelevisi, idan idesign ivisualization.
4) Rendering ipada ibidang-bidang itersebut imemiliki iperbedaan, iterutama ipada ifitur idan itransparan irenderingnya. iTerkadang irendering ijuga idiintegrasikan idengan imodel iyang ilebih ibesar iseperti ipaket ianimasi, itetapi iterkadang iberdiri isendiri i idan ijuga ibisa ifree iopen-source iproduct.
5) Rendering i iProses iuntuk imenghasilkan isebuah icitra i2D idari idata i3D.
6) Prose iini ibertujuan iuntuk iuntuk imemberikan ivisualisasipada iuser imengenai idata i3D itersebut imelalui imonitor iatau ipencetak iyang ihanya idapat imenampilkan idata i2D
7) Metode irendering iyang ipaling isederhana idalam igrafika i3D i: a) Wireframe iRendering
Yaitu iObjek i3D idideskripsikan isebagai iobjek itanpa ipermukaan.
Pada iwireframe irendering, isebuah iobjek idibentuk ihanya iterlihat igaris-garis iyang imenggambarkan i isisi-sisi iedges idari isebuah iobjek.
Metode iini idapat idilakukan ioleh isebuah itransparent idengan isangat icepat, ihanya ikelemahannya iadalah itidak iadanya ipermukaan, isehingga isebuah iobjek iterlihat itransparent. iSehingga isering iterjadi ikesalahpahaman iantara isisi idepan idan isisi ibelakang idari isebuah iobjek.
Komputer Grafik 146
Gambar 12. 6 Wireframe Rendering
b) Hidden Line Rendering
Metode iini imenggunakan ifakta ibahwa idalam isebuah iobjek, iterdapat ipermukaan iyang itidak iterlihat iatau ipermukaan iyang itertutup ioleh ipermukaan ilainnya.
Dengan imetode iini, isebuah iobjek imasih idirepresentasikan idengan igaris-garis iyang imewakili isisi idari iobjek, itapi ibeberapa igaris itidak iterlihat ikarena iadanya ipermukaan iyang imenghalanginya. iMetode iini ilebih ilambat idari idari iwireframe irendering, itapi imasih idikatakan irelatif icepat.
Kelemahan imetode iini iadalah itidak iterlihatnya ikarakteristik ipermukaan idari iobjek itersebut, iseperti iwarna, ikilauan i(shininess), itekstur, ipencahayaan, dll.
Komputer Grafik 147
Gambar 12. 7 Line Rendering
c) Shaded Rendering
Pada imetode iini, ikomputer idiharuskan iuntuk imelakukan iberbagai iperhitungan ibaik ipencahayaan, ikarakteristik ipermukaan, ishadow icasting, idan lain-lain
Metode iini imenghasilkan icitra iyang isangat irealistik, itetapi ikelemahannya iadalah ilama iwaktu irendering iyang idibutuhkan.
12. 8 Shaded Rendering
Komputer Grafik 148
Gambar 12. 9 Proses Rendering
Secara umum, proses untuk menghasilkan rendering dua dimensi dari objek-objek 3D melibatkan 5 komponen utama : 3) Geometri
4) Kamera 5) Cahaya
6) Karakteristik Permukaan 7) Algoritma Rendering
b. Kamera
Dalam igrafika i3D, isudut ipandang i(point iof iview) iadalah ibagian idari
ikamera. iKamera idalam igrafika i3D ibiasanya itidak ididefinisikan isecara ifisik,
inamun ihanya iuntuk imenentukan isudut ipandang ikita ipada isebuah iworld,
isehingga isering idisebut ivirtual icamera.
Sebuah ikamera idipengaruhi ioleh idua ibuah ifaktor ipenting.
1) Faktor ipertama iadalah ilokasi i(camera ilocation). iLokasi isebuah ikamera iditentukan idengan isebuah ititik i(x,y,z).
2) Faktor ikedua iadalah iarah ipandang ikamera. iArah ipandang ikamera iditunjukkan idengan isebuah isistem iyang idisebut isistem ikoordinat iacuan ipandang iatau isistem i(U,N,V). iArah ipandang ikamera isangat ipenting idalam imembuat isebuah icitra, ikarena iletak idan iarah ipandang ikamera imenentukan iapa iyang iterlihat ioleh isebuah ikamera. iPenentuan iapa iyang idilihat ioleh ikamera ibiasanya iditentukan idengan isebuah ititik i(x,y,z) iyang idisebut icamera iinterest.
Komputer Grafik 149
Gambar 12. 10 Point of View
Pada ikamera, idikenal ifield iof iview iyaitu idaerah iyang iterlihat ioleh
isebuah ikamera.Field iof iview ipada igrafika i3D iberbentuk ipiramid, ikarena
ilayar imonitor isebuah ikomputer iberbentuk isegiempat. iObjek-objek iyang
iberada idalam ifield iof iview iini iakan iterlihat idari ilayar imonitor, isedang iobjek-
objek iyang iberada idi iluar ifield iof iview iini itidak iterlihat ipada ilayar imonitor.
iField iof iview iini isangat ipenting idalam ipemilihan iobjek iyang iakan idiproses
idalam irendering. iObjek- objek idiluar ifield iof iview ibiasanya itidak iakan
idiperhitungkan, isehingga iperhitungan idalam iproses irendering, itidak iperlu
idilakukan ipada iseluruh iobjek.
Sumber icahaya ipada igrafika i3D imerupakan isebuah iobjek iyang ipenting, ikarena idengan icahaya iini isebuah iworld idapat iterlihat idan idapat
idilakukan iproses irendering. iSumber icahaya iini ijuga imembuat isebuah iworld
imenjadi ilebih irealistis idengan iadanya ibayangan idari iobjek- objek i3D iyang
iada.
sumber cahaya memiliki jenis. Pada grafika 3D dikenal beberapa macam sumber cahaya, yaitu :
1) Point iLight
Memancar ike isegala iarah, inamun iintensitas icahaya iyang iditerima iobjek ibergantung idari iposisi isumber icahaya. iTipe iini imirip iseperti ilampu ipijar idalam idunia inyata.
2) Spotlight
Memancarkan icahaya ike idaerah itertentu i idalam ibentuk ikerucut.
iSumber icahaya iterletak ipada ipuncak ikerucut. iHanya iobjek-objek iyang iterletak ipada idaerah ikerucut itersebut iyang iakan inampak.
Komputer Grafik 150
3) Ambient iLight
Cahaya ilatar/alam. iCahaya iini iditerima idengan iintensitas iyang isama ioleh isetiap ipermukaan ipada ibenda. iCahaya ilatar itersebut idimodelkan imengikuti iapa iyang iterjadi idi ialam, idalam ikeadaan itanpa isumber icahaya isekalipun, ibenda imasih idapat idilihat.
4) Area iLight 5) Directional iLight
Memancarkan icahaya idengan iintensitas isama ike isuatu iarah itertentu.
iLetak itidak imempengaruhi iintensitas icahayanya. iTipe iini idapat imenimbulkan iefek iseolah-olah isumber icahaya iberada isangat ijauh idari iobjek.
6) Parallel Point
Sama dengan directional, hanya pencahayaan ini memiliki arah dan posisi.
Model idari ipencahayaan, idipakai iuntuk imenghitung iintensitas idari icahaya iyang iterlihat idari isetiap iposisi ipada isetiap ipermukaan ibenda iyang
iterlihat ioleh ikamera. iKetika imelihat isebuah ibenda, iterlihat icahaya iyang
idipantulkan idari ipermukaan ibenda, idimana icahaya iini imerupakan iintregrasi
idari isumber-sumber icahaya iserta icahaya iyang iberasal idari ipantulan
icahaya ipermukaan-permukaan iyang ilain. iKarena iitu ibenda-benda iyang
itidak ilangsung imenerima icahaya idari isumber icahaya, imasih imungkin
iterlihat ibila imenerima icahaya ipantulan iyang icukup idari ibenda ididekatnya.
Model isederhana idari isumber icahaya iadalah isebuah ititik isumber,
idimana idari ititik iini icahaya idipancarkan. iPerhitungan ipencahayaan
ibergantung ipada isifat idari ipermukaan iyang iterkena icahaya, ikondisi idari
icahaya ilatar iserta ispesifikasi isumber icahaya.
Semua sumber cahaya dimodelkan sebagai sumber titik yang dispesifikasikan dengan :
1) Lokasi i iLokasi i(x,y,z) idari isebuah isumber icahaya iakan imenentukan ipengaruhnya iterhadap isebuah iobjek.
2) Intensitas i iIntensitas icahaya imenyatakan ikekuatan icahaya iyang idipancarkan ioleh isebuah isumber icahaya. iParameter iini imerupakan
Komputer Grafik 151
iangka, iyang ibiasanya imakin ibesar inilainya, imakin iterang isumber icahaya itersebut.
3) Warna i iWarna icahaya idari isumber iini iakan imempengaruhi iwarna idari isebuah iobjek, ijadi iselain iwarna iobjek itersebut iwarna icahaya iyang ijatuh ipada iobjek itersebut iakan imempengaruhi iwarna ipada irendering.
iWarna icahaya iini ibiasanya iterdiri idari i3 iwarna idasar igrafika ikomputer, iyaitu: imerah, ihijau, ibiru iatau ilebih idikenal idengan iRGB.
c. Karakteristik Permukaan
Karakteristik permukaan dari sebuah objek adalah sifat dari permukaan sebuah objek. Karakteristik permukaan ini meliputi:
1) Warna 2) Tekstur
3) Sifat ipermukaan, iseperti ikekasaran i(roughness), irefleksifitas, idiffuseness i(jumlah icahaya iyang idipantulkan ioleh iobjek), itransparansi, idan ilain-lain.
Parameter iWarna idalam ikarakteristik ipermukaan idirepresentasikan
idengan itiga iwarna idasar, iyaitu iRGB. iSaat irendering, iwarna ipada isebuah
iobjek itergantung idari iwarna idalam ikarakteristik ipermukaan idan iwarna
icahaya iyang imengenainya. iJadi icitra ihasil i irendering imungkin iakan imemiliki
iwarna iyang isedikit iberbeda idengan iwarna iobjek itersebut.
Parameter iTekstur idirepresentasikan idengan isebuah inama ifile. iFile
iini iakan imenjadi itekstur ipada ipermukaan iobjek itersebut. iSelain iitu ijuga iada
ibeberapa iparameter idalam itekstur iyang iberguna iuntuk imenentukan iletak
itekstur ipada isebuah iobjek, isifat itekstur, iperulangan itekstur, idan ilain-lain.
Sifat Permukaan, iseperti idiffuseness, irefleksisifitas, idan ilain- lain
idirepresentasikan idengan isebuah inilai. iNilai iini imenentukan isifat idari
iparameter-parameter itersebut. iMisalnya ipada iroughness, imakin ibesar inilai
iparameternya, imakin ikasar iobjek itersebut.
d. Algoritma iRendering
Algoritma iRendering iadalah iprosedur iyang idigunakan ioleh isuatu
iprogram iuntuk imengerjakan iperhitungan iuntuk imenghasilkan icitra i2D idari
idata i3D.
Komputer Grafik 152
Kebanyakan ialgoritma irendering iyang iada isaat iini imenggunakan
ipendekatan iyang idisebut iscan-line irendering i iberarti iprogram imelihat
idari isetiap ipixel, isatu iper isatu, isecara ihorizontal idan imenghitung iwarna idi
ipixel itersebut.
Saat ini dikenal 3 algoritma : 1) Ray-Casting
2) Ray-Tracing 3) Radiosity
C. SOAL LATIHAN/TUGAS
Latihan Petunjuk Pengerjaan Tugas
Latihan Pertemuan 12 1. Sebutkan beberapa primitif Grafik 3D ? 2. Jelaskan fungsi dari Rendering ?
3. Jelaskan & Sebutkan beberapa macam sumber cahaya pada Grafika 3D ?
D. REFERENSI
Komputer Grafik 153