pengantar grafika 3d

8/19/2019 Pengantar Grafika 3d

1/30

Pendahuluan

Grafika Komputer dalam aplikasinya terbagi menjadi 2 : Grafika 2D Grafika 3D

Aplikasi 2D banyak dipakai dalam pembuatan grafik, peta,kreasi 2D yang banyak membantu pemakai dalam membuat

.

Grafika 2D memiliki kekurangan, yaitu : ketidakmampuannyauntuk merepresentasikan objek 3D. Kekurangan ini sangatdirasakan terutama dalam bidang desain, dimanakebanyakan desainer membuat barang yang ada dalam dunianyata yang berdimensi 3.

Grafika 3D memiliki kemampuan untuk membuat visualisasidari sebuah benda yang nyata yang dapat dilihat dariberbagai sudut pandang. Hal inilah yang membuat grafika 3Dbanyak dipakai terutama dalam bidang desain dari sebuahproduk.


2/30

Sistem Koordinat 3D

+y +y

+z

+x

+z

+x

Right-handed Left-handed


3/30

Primitif 3D

Dalam dunia 3D terdapat beberapa primitif seperti :

Titik ( point ) Garis (line)

Bidang/Permukaan ( plane /surface)

Bola (sphere)

Kubus(cube) Silinder (cylinder )

Kerucut (cone)

Cincin (torus)

dll


4/30

Primitif 3D

Titik

Posisi sebuah titik dalam grafika 3D diekspresikan dengan(x,y,z)

Garis

Sebuah garis dibentuk dengan mendeskripsikan dua buah titik,, , , ,

sebuah garis.

Sebuah garis dalam grafika 3D dapat diekspresikan dengansepasang persamaan, yaitu :

12

12

1

1

12

12

1

1

x x

z z

x x

z z

x x

y y

x x

y y

−

−=

−

−

−

−=

−

−


5/30

Primitif 3D

Bidang

Pada grafika 3D, terdapat sebuahgeometri yang sangat penting, yaitu

datar pada grafika 3D dispesifikasikandengan sebuah persamaan, yaitu :

A x + By + C z + D = 0


6/30

Representasi Object 3D

Untuk merepresentasikan object 3D :

Persamaan Geometri

Constructive Solid Geometry (CSG)

urva ermu aan ez er Lathe Object

Fractal


7/30


Dengan Persamaan Geometri

Suatu object 3D dapat direpresentasikanlangsung dengan menggunakan persamaangeometri dari object tersebut.

sa an : un u mem angun se ua o a,maka bisa dengan menggunakan rumus :

atau dengan rumus :

2222 Z Y =++


8/30


Φ

z

x = r.sinΦ.sinθ ;0 ≤ Φ ≤ 2π y = r.sinΦ.cosθ ;- π ≤ θ ≤ π z = r.cosΦ

θ

x

y


9/30


Dengan Constructive Solid Geometry (CSG)

CSG adalah suatu cara membentuk objectdengan jalan menggabungkan ataumemotong(mengurangi) dari beberapa object

.

CSG dalam POV-Ray melibatkan :

difference

union

intersect


10/30


Dengan CSG – cont.

Contoh 1:

Object 1 Object 2


11/30


Dengan CSG – cont.

Contoh 2:Object 1 Object 2 Object 3

Object 5 = Object 1 – Object 2 Object 6 = Object 5 + Object 3


12/30


Kurva & Permukaan Bezier


13/30


Lathe Object

Linear Spline Quadratic Spline Cubic Spline


14/30


Lathe Object - cont

Bezier Spline


15/30


Dengan Fractal


16/30

Rendering

Rendering Proses untuk menghasilkan sebuah citra

2D dari data 3D. Prose ini bertujuan untuk untuk memberikan

visualisasi pada user mengenai data 3D tersebutmelalui monitor atau pencetak yang hanya dapat

menampi an ata 2D

Metode rendering yang paling sederhana dalam grafika3D :

Wireframe rendering

Hidden Line Rendering

Shaded Rendering


17/30

Rendering

Wireframe rendering Yaitu Objek 3D dideskripsikan sebagai objek

tanpa permukaan.

Pada wireframe rendering, sebuah objek dibentuk-

sisi-sisi edges dari sebuah objek. Metode ini dapat dilakukan oleh sebuah komputer

dengan sangat cepat, hanya kelemahannyaadalah tidak adanya permukaan, sehingga

sebuah objek terlihat tranparent. Sehingga seringterjadi kesalahpahaman antara siss depan dansisi belakang dari sebuah objek.


18/30

Rendering

Hidden Line Rendering

Metode ini menggunakan fakta bahwa dalam sebuahobjek, terdapat permukaan yang tidak terlihat ataupermukaan yang tertutup oleh permukaan lainnya.

Dengan metode ini, sebuah objek masihdirepresentasikan dengan garis-garis yang mewakilisisi dari objek, tapi beberapa garis tidak terlihatkarena adanya permukaan yang menghalanginya.Metode ini lebih lambat dari dari wireframe rendering,

tapi masih dikatakan relatif cepat. Kelemahan metodeini adalah tidak terlihatnya karakteristik permukaandari objek tersebut, seperti warna, kilauan (shininess),tekstur, pencahayaan, dll.


19/30

Rendering

Shaded Rendering

Pada metode ini, komputer diharuskanuntuk melakukan berbagai perhitungan baik

, ,

shadow casting, dll.

Metode ini menghasilkan citra yang sangat

realistik, tetapi kelemahannya adalah lamawaktu rendering yang dibutuhkan.


20/30

Rendering

Geometri + Kamera Cahaya+ ++

KarakteristikPermukaan

AlgoritmaRendering

Secara umum, proses untuk menghasilkan renderingdua dimensi dari objek-objek 3D melibatkan 5komponen utama : Geometri Kamera Cahaya Karakteristik Permukaan Algoritma Rendering

Citra Rendering


21/30

Kamera

Dalam grafika 3D, sudut pandang (point of view) adlahbagian dari kamera. Kamera dalam grafika 3D biasanya tidak

didefinisikan secara fisik, namun hanya untuk menentukansudut pandang kita pada sebuah world , sehingga seringdisebut virtual camera.

Sebuah kamera di en aruhi oleh dua buah faktor entin .

Faktor pertama adalah lokasi (camera location). Lokasi sebuahkamera ditentukan dengan sebuah titik (x,y,z). Faktor kedua adalah arah pandang kamera. Arah pandang

kamera ditunjukkan dengan sebuah sistem yang disebut sistemkoordinat acuan pandang atau sistem (U,N,V). Arah pandangkamera sangat penting dalam membuat sebuah citra, karenaletak dan arah pandang kamera menentukan apa yang terlihatoleh sebuah kamera. Penentuan apa yang dilihat oleh kamerabiasanya ditentukan dengan sebuah titik (x,y,z) yang disebutcamera interest .


22/30

Kamera

Pada kamera, dikenal field of view yaitu daerah yang terlihat olehsebuah kamera.Field of view pada grafika 3D berbentuk piramid,karena layar monitor sebuah komputer berbentuk segiempat. Objek-objek yang berada dalam field of view ini akan terlihat dari layar

monitor, sedang objek-objek yang berada di luar field of view initidak terlihat pada layar monitor. Field of view ini sangat pentingdalam pemilihan objek yang akan diproses dalam rendering. Objek-objek diluar field of view biasanya tidak akan diperhitungkan,sehingga perhitungan dalam proses rendering, tidak perlu dilakukanpada seluruh objek.


23/30

Cahaya

Sumber cahaya pada grafika 3D merupakan sebuah objekyang penting, karena dengan cahaya ini sebuah world

dapat terlihat dan dapat dilakukan proses rendering.Sumber cahaya ini juga membuat sebuah world menjadilebih realistis dengan adanya bayangan dari objek-objek 3Dyang ada.

Sebuah sumber cahaya memiliki jenis. Pada grafika 3Ddikenal beberapa macam sumber cahaya, yaitu : Point light Spotlight Ambient light Area light Directional light Parallel point


24/30

Cahaya point light

memancar ke segala arah, namun intensitas cahaya yang diterima objekbergantung dari posisi sumber cahaya. Tipe ini mirip seperti lampu pijar

dalam dunia nyata. spotlight

memancarkan cahaya ke daerah tertentu dalam bentuk kerucut. Sumbercahaya terletak pada puncak kerucut. Hanya objek-objek yang terletakpada daerah kerucut tersebut yang akan nampak.

am en g

cahaya latar/alam. Cahaya ini diterima dengan intensitas yang sama olehsetiap permukaan pada benda. Cahaya latar tersebut dimodelkanmengikuti apa yang terjadi di alam, diaman dalam keadaan tanpa sumbercahaya sekalipun, benda masih dapat dilihat.

area light directional light

memancarkan cahaya dengan intensitas sama ke suatu arah tertentu.Letak tidak mempengaruhi intensitas cahayanya. Tipe ini dapatmenimbulkan efek seolah-olah sumber cahaya berada sangat jauh dariobjek

parallel point sama dengan directional, hanya pencahayaan ini memiliki arah dan posisi.


25/30


26/30

Cahaya

Semua sumber cahaya dimodelkan sebagai sumber titikyang dispesifikasikan dengan : Lokasi Lokasi (x,y,z) dari sebuah sumber cahaya

akan menentukan pengaruhnya terhadap sebuahobjek.

Intensitas Intensitas cahaya menyatakan kekuatanca aya yang ipancar an o e se ua sum er ca aya.Parameter ini merupakan angka, yang biasanya makinbesar nilainya, makin terang sumber cahaya tersebut.

Warna Warna cahaya dari sumber ini akanmempengaruhi warna dari sebuah objek, jadi selainwarna objek tersebut warna cahaya yang jatuh pada

objek tersebut akan mempengaruhi warna padarendering. Warna cahaya ini biasanya terdiri dari 3warna dasar grafika komputer, yaitu: merah, hijau,biru atau lebih dikenal dengan RGB.


27/30

Karakteristik Permukaan Karakteristik permukaan dari sebuah objek adalah sifat dari

permukaan sebuah objek.

Karakteristik permukaan ini meliputi Warna Tekstur Sifat permukaan, seperti kekasaran (roughness), refleksifitas,

diffuseness (jumlah cahaya yang dipantulkan oleh objek), transparansi,- .

Parameter Warna dalam karakteristik permukaandirepresentasikan dengan tiga warna dasar, yaitu RGB. Saatrendering, warna pada sebuah objek tergantung dari warna dalamkarakteristik permukaan dan warna cahaya yang mengenainya.Jadi citra hasil rendering mungkin akan memiliki warna yangsedikit berbeda dengan warna objek tersebut.


28/30

Karakteristik Permukaan

Parameter tekstur direpresentasikan dengan sebuahnama file. File ini akan menjadi tekstur padapermukaan objek tersebut. Selain itu juga adabeberapa parameter dalam tekstur yang bergunauntuk menentukan letak tekstur pada sebuah objek,sifat tekstur, perulangan tekstur, dan lain-lain.

Sifat Permukaan, seperti diffuseness, refleksisifitas,dan lain-lain direpresentasikan dengan sebuah nilai.Nilai ini menentukan sifat dari parameter-parametertersebut. Misalnya pada roughness, makin besar nilaiparameternya, makin kasar objek tersebut.


29/30

Algoritma Rendering

Algoritma Rendering adalah prosedur yang digunakanoleh suatu program untuk mengerjakan perhitunganuntuk menghasilkan citra 2D dari data 3D.

Kebanyakan algoritma rendering yang ada saat inimen unakan endekatan an disebut scan-line

rendering

berarti program melihat dari setiap pixel,satu per satu, secara horizontal dan menghitung warnadi pixel tersebut.

Saat ini dikenal 3 algoritma :

Ray-Casting Ray-Tracing Radiosity


30/30

Algoritma RenderingRay-Casting Ray-Tracing Radiosity

• Menembakkan sinar untuk

mengetahui warna dari cell

• Menelusuri sinar secara

terbalik untuk mengetahuiwarna dari sebuah pixel

• Membagi bidang menjadi

bidang yang lebih keciluntuk menentukan warna

• Menggunakan metodesampling untukmenampilkan hasil

• Tidak menggunakansampling

• Tidak menggunakansampling

• asanya mo as sesua

kebutuhan

• a apa mo as • a apa mo as

• Memiliki konstrain geometriktertentu

• Tidak Memiliki konstraingeometrik tertentu

• Tidak Memiliki konstraingeometrik tertentu

• Waktu rendering cepat • Waktu rendering lambat • Waktu rendering sangatlambat

• Digunakan untuk visuali-sasi

secara cepat

• Digunakan untuk visualiasi

hasil akhir

• Digunakan untuk visualiasi

hasil akhir

• Dapat digunakan untuk out-door dan in-door scene

• Dapat digunakan untuk out-door dan in-door scene

• Biasanya digunakan untukin-door scene

• Hasil rendering kadangterlihat kotak-kotak

• Hasil rendering sangatrealistik

• Hasil rendering sangatrealistik

pengantar grafika 3d

Documents