perancangan model 3d datacenter menggunakan …

Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Multimedia 2016STMIK AMIKOM Yogyakarta, 6-7 Februari 2016

ISSN : 2302-3805

3.2-1

PERANCANGAN MODEL 3D DATACENTER MENGGUNAKANMATERIAL DAN PENCAHAYAAN VRAY

Bhanu Sri Nugraha

Sistem Informasi STMIK Amikom YogyakartaJl. Ring Road Utara Condong Catur, Depok, Sleman, DIY

Email : [email protected]

Abstrak

Dalam proses menghasilkan obyek tiga dimensi yangnyata, dibutuhkan teknik modelling, pembuatan teksturdan pemilihan material yang sesuai. Denganmenggunakan pola tekstur yang sesuai akanberpengaruh terhadap detail obyek dan kesesuaianmodel dengan bentuk aslinya. Perlu dicermati pulaefisiensi penggunaan memori dan media penyimpan datadi komputer.

Pemilihan penggunaan material dan pencahayaan vraydapat membantu mencapai target hasil model tigadimensi sebuah ruangan datacenter yang lebih realistis.Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui tingkatkemiripan ruangan virtual 3d yang dihasilkan komputer,menggunakan metode material dan pencahayaan vraydengan acuan rancangan ruangan datacenter duadimensi.

Dengan menggunakan teknik modelling tiga dimensi,dihasilkan ruangan virtual untuk simulasi pengerjaanruangan yang sesungguhnya, dimana skala yangdigunakan adalah 1:1.

Kata kunci: tiga dimensi, vray, material 3d, datacenter

1. Pendahuluan

Proses pemodelan 3D membutuhkan perancangan yangdibagi dengan beberapa tahapan untuk pembentukannya.Seperti obyek apa yang ingin dibentuk sebagai obyekdasar, metoda pemodelan obyek 3D, pemberian materialdan tekstur, pencahayaan dan animasi gerakan obyeksesuai dengan urutan proses yang akan dilakukan.

Ada beberapa aspek yang harus dipertimbangkan dalammembangun model obyek 3 dimensi, Aspek-aspektersebut memberi kontribusi pada kualitas hasil akhir.Hal tersebut meliputi metoda untuk mendapatkan ataumembuat data yang mendeskripsikan obyek, tujuan darimodel, tingkat kerumitan, perhitungan waktu dan biaya,kesesuaian dan kenyamanan, serta kemudahanmanipulasi model 3D. Pemilihan cara pemberian teksturyang tepat akan menghasilkan proses yang efisien danefektif. [1]

Metode penelitian sangat penting dalam suatu penelitiankarena suatu kesimpulan yang diambil dapat dipengaruhioleh metode penelitian yang dipakai. Metode penelitianjuga merupakan cara ilmiah yang digunakan untukmemperoleh suatu masalah dengan tujuan tertentu.

Datacenter secara harfiah artinya pusat data, merupakansebuah fasilitas guna menempatkan sistem komputer danperalatan-peralatan yang terkait, seperti sistemkomunikasi data dan penyimpanan data. Fasilitas inidilengkapi dengan fasilitas suplay catu daya yang tidakbisa dimatikan, koneksi komunikasi data, pengontroldampak lingkungan, pencegah bahaya kebakaran, sertaperlengkapan keamanan data secara fisik maupun nonfisik. Sebelum mulai membangun infrastrukturdatacenter dibutuhkan rancangan dan simulasibagaimana peralatan tersebut bekerja. Maka dari itupenelitian ini bertujuan untuk mengetahui apakah modeldatacenter sesuai standar TIA-942 dapat diterapkandalam ruangan yang tersedia (existing), serta bagaimanamendapatkan pencahayaan yang baik bagi ruangandatacenter disesuaikan dengan jenis materialpenyusunnya.

Jenis Penelitian ini adalah Action research ataupenelitian tindakan yang merupakan salah satu bentukrancangan penelitian. Dalam penelitian tindakan, penelitimendeskripsikan, menginterpretasi dan menjelaskansuatu situasi sistem pada waktu yang bersamaan denganmelakukan perubahan atau intervensi dengan tujuanperbaikan atau partisipasi.

Dalam penelitian ini tahap pengumpulan datamenggunakan metode sebagai berikut :

1. Metode Kearsipan, yaitu metode untuk mendapatkansuatu data dengan membaca atau mempelajari arsip-arsipyang berhubungan dengan masalah yang akandiselesaikan.

2. Metode Kepustakaan, yaitu pengambilan data dengancara menelaah teori-teori yang terdapat pada buku-bukuyang berhubungan dengan objek penelitian.

3. Metode observasi, proses pembelajaran dan studilapangan dilakukan melalui pengamatan terbatas pada


ISSN : 2302-3805

3.2-2

laboratorium komputer dan ruangan datacenter diSTMIK Amikom Yogyakarta.

Spesifikasi perangkat keras (hardware) komputer yangdiperlukan dalam penelitian ini adalah komputer denganspesifikasi cukup untuk menjalankan perangkat lunak(software) Autodesk Maya dan Adobe Photoshop.Adapun perangkat keras lain untuk menunjang penelitianadalah seperangkat alat gambar digital berupa WacomIntuos. Wacom intuos merupakan alat gambar digitalyang digunakan untuk membantu menyempurnakantekstur dan pola dari foto yang diedit.

2. Pembahasan

Tugas utama seorang modeller adalah membuat model 3Dimensi. Kemudian ada beberapa bagian lagi didalamnya yang mengerjakan shading dan texturing.Modeling adalah istilah spesifik yang mencakup konsepdan teknik yang cukup banyak. Mudahnya, modellingadalah proses pembuatan bentuk- bentuk virtual yangmelengkapi suatu scene. Objek-objek tersebut dapatberupa apa saja dari awan, cacing, mebel, karikaturhingga gambar makhluk hidup yang realistis.

Terbentuknya objek-objek tersebut sangat bergantungpada variabel yang cukup banyak, termasuk bentukobjek, bagaimana objek akan bergerak, bagaimanateksturnya, berapa dalam detailnya dan untuk apakahoutput akhirnya; apakah untuk game, tv, film, dan lain-lain. Ide dasarnya adalah sebelum semua yangmenyangkut proyek dilaksanakan termasuk lighting,shading, animasi-harus sudah ada model objek yangakan dikerjakan. Atribut tekstur yang terhubungmenentukan bagaimana tekstur digunakan dan haltersebut mempengaruhi hasil akhir. [2]

Pada awal pembuatan obyek, model mendapat warnabawaan yaitu abu-abu, Warna solid ini dapat dirubahmenjadi warna lain yang mirip dengan warna obyeksesungguhnya. Langkah berikutnya adalah menggantiwarna solid di permukaan obyek dengan tekstur.Biasanya, tekstur yang diterapkan mengacu pada gambar2D yang memutari permukaan 3D. Ibaratkanmembungkus kado, seorang modeller harus tahubagaimana gambar tersebut diterapkan.

Pemetaan koordinat (Mapping Coordinates) juga dikenalsebagai koordinat UV, bertugas memberi informasikepada renderer 3D bagaimana menempatkan peta 2Dmelintasi obyek geometri, seperti yang terlihat padagambar 1. Informasi ini bervariasi tergantung padaapakah model dibuat dari NURBS atau poligon.

Untuk NURBS, pemetaan parametrik melekat padapermukaan obyek. Model pemetaan inilah yang biasanyadigunakan. Karena NURBS merupakan permukaanparametrik, maka pemetaan otomatis dapat menyelimutipermukaan obyek. Pemetaan NURBS dapat disesuaikan

untuk bergerak dan memutar sebagaimana petadiposisikan pada objek. [3]

Untuk permukaan poligon pada gambar 2, pemetaanditerapkan dengan cara memproyeksikan peta 2Dmenyelimuti permukaan 3D. Menggunakan salah satudari beberapa cara: planar, silinder, bola, dan metodekhusus yang disebut pemetaan otomatis. [4]

UV Mapping

Proses Pemetaan UV akan memproyeksikan gambartekstur ke sebuah objek 3D. Huruf "U" dan "V"menunjukkan sumbu dari tekstur 2D karena "X", "Y"dan "Z" telah digunakan untuk menunjukkan sumbu dariobjek 3D dalam modelling.

UV texturing akan membuat poligon yang membentukobjek 3D dicat dengan warna tertentu dari sebuahgambar. Gambar ini disebut tekstur UV map, danmerupakan sebuah gambar biasa. Proses pemetaan UVmelibatkan piksel dalam gambar yang bertugas untukmenutupi permukaan poligon. UV adalah alternatifuntuk XY, yang fungsinya hanya memetakan tekstur keruang geometris objek 3d. Perhitungan rendering

Gambar 2. Permukaan Poligon sebuah boks

Gambar 1. Permukaan NURBS sebuah boks.


ISSN : 2302-3805

3.2-3

menggunakan tekstur UV koordinat untuk menentukanbagaimana cara menempelkan gambar pada permukaantiga dimensi. [5]

Prosedural MapsTidak hanya menerapkan gambar, foto atau video kesebuah permukaan, masih terdapat cara pemberiantekstur lain yang disebut tekstur prosedural. Di alam initerdapat banyak pola yang berulang-ulang seperti batubata, ubin, dan gradien, sehingga dengan mudah dapatdiwakili oleh persamaan matematika. Juga terdapat efekacak alami yang dapat disimulasikan secara matematis.Material marmer, kulit, air, granit, serta banyak teksturyang kompleks dan acak lainnya dapat di berikan teksturmenggunakan procedurals maps. [6] Gambar 2memperlihatkan bagaimana sebuah metode procedural diaplikasikan pada sebuah bidang datar.

Unwrapping

Model 3D yang dibuat menggunakan poligon sebagaibasis pembuatan objek, koordinat UV dapat dihasilkanuntuk setiap permukaan dalam face. Jika poligon adalahbentuk silinder misalnya, penulis mengubahnya menjadiproyeksi persegi panjang dan lingkaran. Setelah modeltersebut dibuka, dapat dilakukan proses pemberiangambar tekstur pada masing-masing face, denganmenggunakan pola garis face sebagai pola. Pola garisyang dihasilkan seperti pada gambar 4, kemudian diekspor menjadi sebuah file image dengan ekstensi jpg.

Langkah-langkah membuka bungkus obyek dilakukanseperti proses membuka bungkus kardus atau kado.Dimana diusahakan agar semua bagian dapat dibukadengan rata, tanpa ada lipatan atau lengkungan lagi.Gambar 5 menunjukkan langkah demi langkahpembukaan kulit sebuah objek, hingga akhirnyamembentuk pola sesuai dengan benuk geometrinya.

Koordinat UV diterapkan setiap permukaannya (face),bukan per vertex. Hal ini berarti sebuah sudut dapatmemiliki koordinat UV yang berbeda. [7] ProsesPemetaan UV yang paling sederhana memerlukan tigatahapan: membuka bungkus mesh, menciptakan tekstur,dan menerapkan tekstur.

Material dan Tekstur

Sebuah object akan terlihat jelas dari warna yang dipantulkan. Cahaya yang diterima obyek dapatdipantulkan secara langsung, ada pula yang di pantulkandengan penambahan warna seperti pada sebuah cermin.Sedangkan obyek yang transparan akan meneruskansebagian cahaya yang diterima. Material warna darisebuah objek bisa berkilau seperti emas, perak, baja atauwarna dof seperti tanah liat, kayu, batu. Ada pula bendatransparan seperti kaca, batu giok dan intan. Suatukeharusan untuk memiliki pemahaman tentangbagaimana materi dan cahaya berinteraksi dalam prosesrender. Gambar 6 menjelaskan ilustrasi mengenaigambar yang dihasilkan oleh mesin render merupakanproyeksi adegan yang diberikan ke sebuah obyek virtual.

Sebuah pola UV yang baik dapat dihasilkan secaraotomatis oleh aplikasi perangkat lunak, dapat juga dibuatsecara manual atau kombinasi dari keduanya. Setelahpola UV dihasilkan, penulis menyesuaikan danmengoptimalkan untuk meminimalkan jahitan dantumpang tindih pola tekstur. Jika model simetris, makapenulis akan mencari pola yang sesuai untuk sisi yangberlawanan. Sehingga ketika sisi tersebut disatukan akanmembuat obyek nampak bersatu.

Gambar 3. Prosedural Maps, diaplikasikan untuk papancatur.

Gambar 5. Ilustrasi Proses unwrapping sebuah model 3D.

Gambar 4. Obyek silinder setelah melalui prosesunwrapping.


ISSN : 2302-3805

3.2-4

Hasil akhir dari proses render merupakan gabungan daribeberapa proses. Yaitu proses pemantulan cahaya darisumber cahaya menuju permukaan obyek, dilanjutkanmenuju ke kamera virtual. Proses ini membutuhkanperantara udara sebagai media rambatannya. Apabilaudara sebagai media rambat mengalami distorsi berupadebu, kabut ataupun terhalang media transparan lainnyamaka membutuhkan proses lebih lanjut.

Tekstur merupakan teknik pemberian detail materialpada sebuah obyek. Sebagaimana diketahui bahwa tidaksemua benda memiliki permukaan yang halus sepertikaca dan cermin. Benda-benda tertentu memiliki teksturhalus yang menjaganya tidak terlepas saat digengamoleh tangan manusia seperti pada perangkat komputermouse, keyboard, smartphone, dsb. Adapula kontur yangterbentuk secara alami seperti kontur tidak rata padabebatuan, kontur pada kulit jeruk, tekstur kayu, dsb.

Pencahayaan dan Bayangan

Warna sebuah benda dipengaruhi oleh warna yangmelekat pada benda itu sendiri, cahaya yang diterimadan dipantulkannya serta kemampuan penerima gambaratau cahaya. Sedangkan lawan dari cahaya disebutbayangan. Bayangan selalu ada untuk sebuah objek yangterkena cahaya. [8]

Datacenter

Perancangan datacenter dalam penelitian ini, penulismenggunakan standar acuan TIA-942. TIA merupakanlembaga akreditasi dibawah American NationalStandards Institute (ANSI) untuk pengembangan secarasukarela untuk standar industri berbasis ICT. TIAdioperasikan oleh dua belas komite teknik, yangmengembangkan pedoman untuk peralatan radio, menaraselular, data terminal, satelit, peralatan terminal telepon,aksesibilitas, peralatan VoIP, kabel terstruktur, pusatdata, komunikasi perangkat mobile, multicastmultimedia, telematika kendaraan, ICT kesehatan,komunikasi perangkat pintar, jaringan utilitas web pintardan teknologi / komunikasi lingkungan yangberkelanjutan.

Lebih dari 500 peserta aktif, termasuk produsenperalatan telekomunikasi, penyedia layanan, instansipemerintah, lembaga pendidikan, pengguna akhir danlain-lain. Untuk memastikan bahwa standar ini berlakusecara global, TIA bekerja sama dengan InternationalTelecommunication Union (ITU), OrganisasiInternasional untuk Standardisasi (ISO), danInternational Electrotechnical Commission (IEC).Standarisasi TIA-942yang sudah diakomodir dalampenelitian ini meliputi: ruang dan tata letak,infrastruktur kabel, faktor keamanan yang bertingkat,dan pertimbangan lingkungan

Vray

V - Ray adalah mesin rendering yang menggunakanteknik algoritma pencahayaan global dimana jalurcahaya, pemetaan foton , peta radiasi dan iluminasiglobal langsung dihitung. Penggunaan teknik ini seringmembuatnya lebih baik dibandingkan cara-cara renderyang disediakan oleh perangkat lunak 3d standar.

Umumnya merender menggunakan teknik ini dapatmenghasilkan gambar yang lebih realistis, dimanasebenarnya hal tersebut merupakan efek pencahayaanvirtual / tiruan.

Pada perancangan model 3 Dimensi datacenter ini,penulis menggunakan acuan blueprint seperti yangterlihat pada gambar 7. Kemudian dilakukan prosesmodelling menggunakan software Sketchup denganskala 1:1. Proses perubahan data dari blueprint 2 dimensike model 3 dimensi dilakukan selama 3 hari dimanadalam satu hari dikerjakan selama 7 jam kerja. Hasilrancangan model 3D tersebut kemudian disimulasikanpencahayaan ruangannya menggunakan lampu LED.Untuk menghasilkan gambar akhir seperti pada gambar8, maka proses render dilakukan menggunakan plug-inv-ray.

Melalui proses simulasi, maka diperoleh data bahwauntuk mendapatkan cahaya penerangan yang layak dancukup maka dibutuhkan 12 titik lampu neon yangmasing masing lampu membutuhkan daya 40 watt.

Gambar 6. Ilustrasi proses pencahayaan yang diterimakamera [8] Gambar 7. Denah ruangan datacenter


ISSN : 2302-3805

3.2-5

3. Kesimpulan

Dari hasil proses penelitian mengenai perancanganmodel 3d datacenter yang penulis lakukan, didapatbeberapa kesimpulan. Antara lain: Tekstur yangdihasilkan dari metode unwrapping terlihat lebih nyatadibandingkan tekstur prosedural. Tekstur proseduraldapat digunakan untuk obyek yang tidak menjadi fokusutama dalam pengambilan gambar melalui kamera.

Teknik unwrapping sebaiknya dilakukan untuk obyekyang mendapat fokus utama perhatian. Sebelummelakukan proses unwrapping sebaiknya modeller telahmempunyai gambaran bagian edge mana saja yangseharusnya digunakan sebagai sisi potong.

Ukuran obyek juga sebaiknya disamakan antara bendaasli, dengan obyek virtualnya. Sehingga penentuankomponen lain seperti jumlah titik lampu yangdibutuhkan untuk penerangan, dapat diperhitungkandengan tepat. Hal ini dapat memberikan gambaran nilaiekonomis proyek yang dikerjakan secara akurat.

Perancangan desain ruangan menggunakan teknik 3dimensi dapat mensimulasikan kebutuhan peralatan yangdigunakan untuk mengerjakan pembuatan datacenter.Penggunaan sketchup yang dikombinasikan denganplugin vray mampu memberikan gambaran yangsesungguhnya mengenai kondisi material bangunan danpencahayannya.

Daftar Pustaka[1] Nugraha, Bhanu Sri, Penteksturan Model Tiga Dimensi

Menggunakan Metode Prosedural dan Unwrapping. jurnal DASI,Vol.12, No. 2, ISSN: 1411 – 3201, P32 - 37, Juni 2011.

[2] Nugraha, Bhanu Sri, Perancangan Karakter 3d Menggunakan MayaEmbedded Language (Mel) Script Pada Produksi Film ChroniclesOf Java, Tesis, STMIK AMIKOM Yogyakarta, 2011.

[3] Autodesk, The Art of MAYA 4th Edition – An Introducting to 3DComputer Graphics, MAYA Press, CA-USA, 2007.

[4] Autodesk, Learning Autodesk MAYA 2008 – The Modelling &Animation Handbook, MAYA Press, CA-USA, 2007.

[5] Nikos Sarris, Michael G. Strintzis, 3D Modeling and Animation:Synthesis and Analysis Techniques for the Human Body, IRMPress, USA, 2005.

[6] Chen Chang, Chin, Yu Lin, Chen, Texture Tiling on 3D ModelsUsing Automatic Polycube-maps and Wang Tiles, Journal ofInformation Science & Engineering, Vol. 26, 2010.

[7] In Yeop Jang, Ji-Ho Cho, Kwan H. Lee, 3D human modeling froma single depth image dealing with self-occlusion, SpringerScience+Business Media, LLC, 2011

[8] Imran Ahmed and Satish Janghel, 3D Animation: Don’t Drink andDrive, SERSC International Journal of u- and e- Service, Scienceand Technology Vol.8, No.1 (2015), pp.415-426http://dx.doi.org/10.14257/ijunesst.2015.8.1.36 ISSN: 2005-4246IJUNESST Copyrightⓒ 2015

Biodata PenulisBhanu Sri Nugraha, memperoleh gelar Sarjana

Komputer (S.Kom), Jurusan Sistem InformasiSTMIK AMIKOM Yogyakarta, lulus tahun 2007.Memperoleh gelar Magister Komputer (M.Kom)Program Pasca Sarjana Magister Teknik InformatikaSTMIK AMIKOM Yogyakarta, lulus tahun 2011.Saat ini menjadi Dosen di STMIK AMIKOMYogyakarta.

Gambar 8. Hasil render ruangan datacenter menggunakan v-ray


ISSN : 2302-3805

3.2-6

perancangan model 3d datacenter menggunakan …

Documents