Desain Pemodelan Grafik

Anggi Yulianto – November 27, 2013

Tulisan ini untuk melengkapi tugas individu softskil Pertama Semester 5

Dosen : Koko Bachrudin

Motion Capture

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.

contoh motion capture :

Ada beberapa keuntungan yang bisa didapat dengan menggunakan perangkat morion capture yaitu :

Lebih cepat dari pekerjaan manual, karena untuk menggerakan objek perlu ratusan titik yang harus digerakan belum lagi pertimbangan naturalisasi gerakan yang dihasilkan.
Hasil lebih real time artinya waktu pergerakannya akan sama dengan waktu gerakan yang dihasilkan didalam aplikasi komputer.
Cost reduce, karena waktu terminimalisasi serta proses lebih efektif maka beban biaya proses produksi akan menjadi signifikan terkurangi.
Gerakan yang dihasilkan natural dan akurat sesuai dengan gerakan alami objek yang dicapture
Komplektisitas jauh berkurang bukan hanya terhadapobjek yang bersangkutan namun juga terhadap efek yang ditimbulkan oleh lingkungan maupun obje lainnnya, seperti misalnya objek gerakan yang berbenturan dengan objek lain, objek gerakan melompat yang dipengaruhi oleh grafitasi dan lain sebagainya

Namun ada beberapa pertimbangan yang bisa muncul sebagi kendala yaitu :

Memerlukan hardware dan software yang spesifik/khusus
Harga aplikasi dan perangkat yang dibutuhkan akan menjadi kendala terutama bagi perusahaan/studio kelas kecil dan menengah
Pada beberapa teknologi capture yang ada jelas membutuhkan tempat khusus yang dirancang untuk melakukan proses tersebut
Capturing untuk beberapa objek(lebih dari 3) akan menjadi permasalahan tersendiri
Secara teknis, akan menjadi masalah ketika objek yang dibuat memiliki bentuk karakter yang tidak proporsional dengan objek yang dicapture, sehinga akan perlu dilakukan justifikasi manual dari system amupun hasil yang didapat.

Pemodelan 3D

Pemodelan 3D merupakan suatu proses untuk mengembangkan representasi matematis dari objek 3D menggunakan software tertentu. Ada beberapa cara yang cukup popular untuk melakukan pemodelan 3D ini, yaitu pemodelan polygon. Pada pemodelan polygon, titik-titik digambar dalam ruang 3D (disebut sebagai vertex), lalu dikoneksikan dengan garis untuk membentuk polygonal mesh. Dengan pemodelan ini, proses render dapat dilakukan dengan cepat.

Bentuk pemodelan lain yang cukup popular adalah Non-uniform rational basis spline (NURBS), yang juga merupaan pemodelan matematika untuk merepresentasikan kurva dan permukaan. Dibandingkan pemodelan polygon, metode NURBS ini menawarkan fleksibilitas dan akurasi yang lebih baik karena permukaan didefinisikan oleh garis kurva.

Dari pemodelan 3D, obyek akan diletakkan ke dalam suatu scene melalui proses layout and animation.Di sinilah didefinisikan relasi dan perpaduan antarobjek dengan menentukan lokasi dan ukuran dari objek tersebut. Beberapa metode popular untuk layout dan animation ini adalah keyframing. Padakeyframing, terlebih dahulu dditentukan titik awal dan titik akhir dari suatu objek. Lalu pada tiap frame-nya, objek dipindah secara halus sehingga saat frame ditampilkan satu per satu secara berurutan akan didapatkan animasi gerakan objek tersebut. Selain keyframing, metode untuk layout dan animation yang lain adalah inverse kinematics.

Secara singkat, metode inverse kinematics ini adalah metode yang mendefinisikan bagaimana gerakan dilakukan. Tujuannya adalah untuk mengidentifikasikan gaya pada suatu titik dari objek, dan kemudian menerapkan kinematik untuk menentukan gerakan objek. Contoh gerakan melempar bola baseball, gerakan objek dengan akselarasi, dan tabrakan dua objek merupakan contoh bagaimana inverse kinematics diterapkan.

Terakhir adalah proses untuk menjadikan suatu objek menjadi realistis yaitu proses rendering. Jika pada dua proses sebelumnya, objek yang diolah masih berupa kerangka kasar, maka dalam proses inilah suatu objek akan diubah sehingga objek tersebut menjadi realistis dengan melakukan texture mapping, pencahayaan, refleksi, penambahan bayangan, transparansi atau opacity. Proses rendering ini telah menjadi suatu bidang penelitian tersendiri di computer grafik, karena tanpa metode yang efisien proses rendering akan berlangsung sangat lama. Berbagai macam teknik yang cukup popular adalah radiosity, ray tracing, dan ray casting.

Texturing

Texturing adalah proses pemberian karakterristik permukaan –termasuk warna, highlight, kilauan, sebaran cahaya (difusi) dan lainnya- pada objek. Karakteristik seperti bump juga diperhatikan saat proses texturing. Pada umumnya proses texturing adalah semacam pengecatan atau pemberian warna pada permukaan objek, walaupun ada juga proses texturing seperti displacement yang mengubah geometri objek.

Texturing juga Merupakan penentuan karakterisik sebuah materi obyek dari segi tekstur. Pada tahap ini kita bisa menghasilkan berbagai warna pattern, tingkat kehalusan/kekasaran pada lapisan model.

texturing berguna untuk menentukan materi objek dalam segi tekstur, saat kita ingin membuat sebuah karakter animasi menggunakan blender, karena dibuat dari berbagai shape “mesh”. Texturing untuk mengatur kebentuk sesuai dengan objek aslinya seperti bentuk, ukuran tekstur karakter, penataan texture objek.

Rendering

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.

Rendering harus dilakukan secara cermat dan teliti. Oleh karena itu terkadang dilakukan pre rendering sebelum rendering dilaksanakan. Per rendering sendiri ialah proses pengkomputeran secara intensif, biasanya digunakan untuk pembuatan film, menggunakan graphics card dan 3D hardware accelerator untuk penggunaan real time rendering.

Secara umum, proses untuk menghasilkan rendering dua dimensi dari objek-objek 3D melibatkan 5 komponen utama, yaitu geometri, kamera, cahaya, karakteristik permukaan dan algoritma rendering.

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.

Pemodelan Geometris

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.

Didalam blender terdapat 3 garis geometris untuk mengelola objek yaitu titik geometris x, y, dan z :

Titik Geometris z : untuk mengerakkan objek ke atas dan ke bawah

Titk Geometris y : untuk mengerakkan objek ke kiri dan ke kananTitik Geometris x : untuk mengerakkan objek ke depan dan ke belakang

Pemodelan geometris lebih mengarah pada pemodelan objek bergantung pada posisi dan orientasi objek yang akan dibangun. Dalam pembuatan sebuah objek tentu kita harus memperhatikan letak posisi penempatan objek supaya orientasi objek yang akan dibuat sesuai dan terlihat rapi

Tranformasi dari suatu konsep (atau suatu benda nyata) ke suatu model

* geometris yang bisa di tampilkan 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)

- Dan lain-lain...

* Pemodelan Geometris yang lebih rumit :

- Jalan-jalan segi banyak : suatu koleksi yang besar dari segi bersudut