J U R N A L I L M I A H KOMPUTASI -...

Volume 10 No : 1 ISSN Nomor : 1412-9434 2011

J U R N A L I L M I A H

KOMPUTASI Komputer & Sistem Informasi

1-6 Aplikasi Ticketing Helpdesk Kantor Dengan PHP dan MySql Moh. Saefudin 7-18 Bometrik : Pengenalan Individu Berdasarkan Warna Pupil Iris Mata Sarifuddin Madenda, Ramadona Nilawati, Karmilasari 19-26 Arsitektur Mikroprosesor Berbasiskan Perangkat Lunak NIOS II Sunny Arief Sudiro, Dhany Bahariawan Hidayat dan Nurmalasari 27-34 Stopwatch Digital Nenny Anggraini 35-46 Aplikasi Perhitungan Bangun Matematika pada Operating System Berbasis Mobile Ristyawati, Wratsongko Giri P. 47-57 Rancang Bangun Sistem Informasi Akademik denganMenggunakan Short Message Service (SMS) Desy Diana, Munich Heindari Ekasari 58-63 Studi tentang Cube Mapping untuk Pemetaan Tekstur pada Objek 3D Bheta Agus Wardijono

STMIK JAKARTA STI&K

Vol.10, Nomor:1 Juni 2011

PENGASUH JURNAL ILMIAH KOMPUTASI

J U R N A L I L M I A H

KOMPUTASI Komputer & Sistem Informasi

DAFTAR ISI

Pelindung: Prof. ES. Margianti, SE., MM Prof. Suryadi H.S., SSi., MM Drs. Agus Sumin, MMSI Penanggung Jawab: Prof. Dr. Sarifuddin Madenda Dewan Redaksi/Reviewer: 1. Prof. Dr. Didin Mukhodim 2. Drs. Tjahjo Dwinurti T., MM 3. Prof. Dr. Sarifuddin Madenda 4. Dr. Lussiana ETP 5. Hj. Latifah, SSi., MMSI 6. Rosalina Lokolo, SE., MM 7. Eko Hadiyanto, SSi., MMSI 8. Dr. Pipit Dewi Arnesia Pimpinan Pelaksana Redaksi : Ire Puspa Wardhani, SKom., MM Editor dan Layout: 1. Dr. Sunny Arief Sudiro 2. Dr. Bheta Agus Wardijono 3. Yudi Irawan Chandra, SKom., MMSI Sekretariat Redaksi 1. Sahni Damerianta P, SKom., MMSI

(Koordinator) 2. Don Elsyafitra, SKom (Pj. Web) 3. Maria Sri Wulandari, (Pj. Adm) Adm dan Sirkulasi : 1. Edi Pranoto, SE., MM 2. Fitri Sjafrina, SKom., MMSI 3. Sunarto Usna, Drs., MMSI Alamat Redaksi :

Kampus STMIK Jakarta STI&K Jln. BRI Radio Dalam

Kebayoran Baru Jakarta Selatan

Telp. (021) 7397973, 7210722 Fax. (021) 7210720

Email : info@ stmik-jakarta.ac.id

ISSN Nomor 1412-9434 Volume 10 Nomor 1 Tahun 2011

Redaksi menerima sumbangan naskah berupa artikel, hasil penelitian, atau karya ilmiah yang belum pernah dan tidak akan dipublikasikan di media lain. Naskah sudah diterima redaksi selambat-lambatnya tanggal 10 sebelum bulan penerbitan.

1-6 Aplikasi Ticketing Helpdesk Kantor Dengan PHP dan

MySql Moh. Saefudin

7-18

Bometrik : Pengenalan Individu Berdasarkan Warna Pupil Iris Mata

Sarifuddin Madenda, Ramadona Nilawati, Karmilasari

19-26 Arsitektur Mikroprosesor Berbasiskan Perangkat

Lunak NIOS II Sunny Arief Sudiro, Dhany Bahariawan Hidayat dan

Nurmalasari

27-34 Stopwatch Digital Nenny Anggraini

35-46

Aplikasi Perhitungan Bangun Matematika pada Operating System Berbasis Mobile

Ristyawati, Wratsongko Giri P.

47-57 Rancang Bangun Sistem Informasi Akademik

denganMenggunakan Short Message Service (SMS) Desy Diana, Munich Heindari Ekasari

Studi tentang Cube Mapping untuk Pemetaan Tekstur pada Objek 3D

Bheta Agus Wardijono

58-64

Studi tentang Cube Mapping untuk Pemetaan Tekstur pada

Objek 3D

Bheta Agus WardijonoSTMIK Jakarta STI&K

[email protected]

Abstract

Tulisan ini menjelaskang studi tentang teknik-teknik Cube Mapping yang telah diteliti oleh

peneliti sebelumnya. Cube Mapping merupakan Environment Mapping, selain Spherical Mapping

dan Parabolic Mapping, yaitu suatu teknik pemberian tekstur pada suatu model 3D.Cube Mapping

yang merupakan bagian dari Environment Mapping dengan memproyeksikan lingkungan sekitar

melalui enam buah gambar yang berbeda kedalam enam sisi kubus dan disimpan sebagai enam

tekstur persegi. Teknik Cube Mapping memiliki kelebihan dibandingkan dengan teknik mapping

yang lainnya dalam hal kemampuan memberikan data visual yang baik untuk membuat re�eksi

pada setiap permukaan sudut. Disamping itu teknik cube mapping dapat menghasilkan background

yang realistik untuk suatu virtual environment.

Kata Kunci: Cube Mapping, Texture, Model 3D

1 Pendahuluan

Dalam komputer gra�k, mapping adalah meru-pakan cara untuk memetakan tekstur ke dalamobjek. Teknik-teknik mapping secara umum di-namakan dengan texture mapping, yaitu suatumetode untuk menambahkan detail, tekstur per-mukaan (bitmap atau raster image), atau warnauntuk model komputer yang dihasilkan gra�s atau3D. Pemberian texture adalah merupakan upayauntuk mendapatkan efek realitas pada objek 3D.Gambar 1 adalah contoh objek yang belum men-dapatkan texture dan sudah diberi tekstur.

Selain penambahan texture, adanya efek penc-ahayaan akan menambah realistis dari objek 3D.Dengan demikinan metode penambahan textureperlu ditambahkan dengan metode pencahayaan.Secara umum, metode yang telah dikembangkanuntuk menambahkan efek texture berikut denganpencahayaannya adalah dengan re�ection map-

ping. Re�ection Mapping adalah merupakan su-atu cara yang e�sien pencahayaan berdasarkangambar (image-based lighting) untuk mendekatipenampilan suatu re�ektif/pemantulan dari per-mukaan melalui penghitungan/penerapan gambar

tekstur. Tekstur digunakan untuk menyimpancitra dari sekitar objek yang diberikan.

Figure 1: Objek yang tanpa textur (1) dan Objekyang bertekstur (2)

Pemanfaatan teknik environment mapping

dalam Komputer gra�k mampu melakukan haltersebut efek relistis pada objek 3D. Environ-ment mapping melakukan re�eksi lingkungan sek-itar pada suatu objek sehingga dihasilkan su-atu animasi yang terlihat realistis. Pada Envi-ronent Mapping terbagi menjadi 3 metode, yaitu

Jurnal Komputasi, Volume 10 Nomor : 1 Juni 2011 ISSN : 1412-9434

58

Sphere Mapping, Paraboloid Mapping dan Cube

Mapping. Cube Mapping yang merupakan salahsatu teknik dari environment mapping merep-resentasikan lingkungan sekitarnya dengan caramemetakan enam buah gambar 2 dimensi padaenam sisi objek (kubus).

2 Dasar Teori

2.1 Texture Mapping

Penjelasan matematis dari texture map adalahdengan menggunakan forward mapping, dimanakoordinat image (u,v) pada suatu image inputdipetakan ke koordinat (x,y) pada suatu imageoutput melalui suatu sepasang fungsi

x−X(u, v),y − Y (u, v),

dan dapat diiversikan dengan mende�nisikanfungsi-fungsi

u− U(x, y),v − V (x, y),

sehingga dapat dikatakan bahwa U dan V telahmenginversikan peta dari X dan Y melalui:

u− U [X(u, v), Y (u, v)],v − V [X(u, v), Y (u, v)],

Persamaan tersebut memungkinkan suatualgoritma inverse mapping, dimana dapatmemenuhi suatu warna output untuk setiap pikseloutput.

f o r ( x=0; x <= xmax ; x += Dx)f o r ( y = 0 ; y <= ymax ; y += Dy){

u = U(x ; y ) ;v = V (x ; y ) ;Out [ x ] [ y ] = In [ u ] [ [ v ] ;

}

Untuk mencari solusi texture map idenyaadalah disediakan pemetaan antara model dangambar tekstur, sehingga dimanapun suatu sinar(ray) mengenai model, maka dapat dipulihkan ko-ordinat tekstur yang memberitahu dimana un-tuk menempatkan gambar tekstur untuk menda-patkan warna titik pada model. Warna teksturkemudian digunakan dalam shader untuk mem-berikan warna bagi pixel di pixmap tempat be-rasalnya sinar.

Hal yang harus diperhatikan adalah bahwasebenarnya hal yang dilakukan merupakan peta

terbalik, karena apa yang ingin dilakukan (yaitudengan forward mapping) adalah untuk menyalinwarna dalam gambar tekstur ke pixmap, namunsebaliknya dimulai dengan pixel di pixmap dan ke-mudian menentukan apa warna dalam peta gam-bar tekstur untuk itu.

Raytracer ini memberikan bagian dari peta ter-balik invers map yang berlangsung dari pixmappixel ke titik pada model. Ada beberapa carauntuk memasok sisa invers peta dari titik padamodel ke peta tekstur. Yang paling populer adadua adalah:

1. Melalui Parameterize permukaan sehinggadapat dihitung (u; v) dari titik x.

2. Untuk permukaan poligonal, memiliki carauntuk menciptakan model permukaan padakoordinat tekstur eksplisit (ui , vi) untuk se-tiap vertex i ke dalam model. Kemudianmenghitung (u,v) dengan interpolasi teksturkoordinat dekatnya simpul.

Gambar 2 berikut memperlihatkan mekanismepemberian texture seperti yang telah diuraikan se-belumnya.

Figure 2: Proses Texture Mapping

2.2 Environment Maping

Teknik environment mapping pertama kalidiperkenalkan ke gra�s komputer oleh Blinndan Newell (1976). Metode ini adalah untukmeningkatkan obyek dengan re�eksi tanpa se-cara eksplisit melacak sinar sekunder. Hal inidilakukan dengan memproyeksikan lingkungan 3Dke peta lingkungan 2D yang mengelilingi obyek.


59

Dengan demikian Envinronment Mapping meru-pakan sebuah teknik dalam computer gra�k untukmensimulasikan suatu objek agar dapat mere�ek-sikan lingkungan sekitarnya.

Gambar 3 memperlihatkan suatu objek, po-sisi mata, dan tekstur cube map yang menangkaplingkungan sekitar objek. Gambar tersebut tentusaja, menggambarkan scene 3D di dalam 2D, di-mana objek tersebut diperlihatkan suatu trape-sium dan lingkungan ditampilkan sebagai daerahsekitarnya, daripada suatu kubus yang sebe-narnya.

Figure 3: Environment Maps

Objek yang disimulasikan biasanya memilikipermukaan re�ektif seperti air atau logam. Envi-ronment mapping merupakan satu tahapan pem-berian tekstur dimana dilakukan untuk meng-hasilkan objek yang sangat nyata. Konsep darienvironment mapping cukup sederhana yaitu se-buah peta tekstur biasa yang digunakan untukmengkodekan re�eksi untuk objek tertentu. En-vironment mapping secara konsep dibagi menjadi3 bagian yaitu sphere mapping, paraboloid map-

ping, dan cube mapping.Terdapat berbagai jenis permukaan (kayu,

plastik, dan lain-lain) dengan berbagai jenis sifatre�eksi, maka harus diperhitungkan sifat-sifat re-freksi ini saat membuat suatu pemetaan lingkun-gan (environment mapping ) [2]. Sifat re�eksi da-pat dibagi menjadi tiga parameter: difus (di�use),mengkilap (glossy) dan cermin (mirror ). Gambar4 berikut ini memperlihatkan efek re�eksi padaenvironment mapping.

Untuk permukaan metalik istilah Fresnel da-pat digunakan. Semua sifat tersebut diterapkanpada pemetaan lingkungan dalam tahap pre�lter-

ing. Untuk permukaan mengkilap (glossy) da-pat dijelaskan dengan menggunakan model Phong.

Model ini secara �sik tidak benar, karena dibuatdengan memanfaatkan beberapa penyederhanaan.Namun demikian, hal ini sederhana dan memilikikualitas yang cukup baik untuk sebagian besar ap-likasi gra�s.

Figure 4: Re�eksi dalam Environment Mapping

[2]

3 Pembahasan

3.1 Tentang Cube Mapping

Semua GPU (Graphical Processing Unit ) terbarumendukung jenis penggunaan tekstur cube map.Sebuah cube map terdiri dari tidak satu, tapienam gambar tekstur persegi yang cocok samaseperti wajah kubus. Secara bersama-sama, enamgambar membentuk gambar omnidirectional yangdigunakan untuk mengkodekan lingkungan peta.Gambar 5 berikut memperlihatkan contoh cubemap yang mengcapture suatu lingkungan yangmeliputi awan, langit dan pegunungan.

Figure 5: Tekstur Image pada suatu Cube Map


60

Dalam sebagian besar kasus, pemetaan kubus(cube mapping) lebih disukai daripada metodeyang lebih terdahulu yaitu pemetaan lingkup(sphere mapping) karena menghilangkan banyakmasalah yang melekat dalam shpere map sepertidistorsi gambar, ketergantungan sudut pandang,dan ine�siensi komputasi. Juga, cube mapping

menyediakan kapasitas yang lebih besar untukmendukung real-time rendering re�eksi relatif ter-hadap sphere maping karena kombinasi dari in-e�siensi dan ketergantungan sudut pandang san-gat membatasi kemampuan sphere mapping yangakan diterapkan ketika ada sudut pandang yangkonsisten berubah.

3.2 Pengembangan Cube Mapping

Dari teknik cube mapping yang ada, terdapat se-jumlah penelitian yang mengembangkan teknikini, antara lain: continuous cube mapping [4],polycube mapping [5, 1] dan ellipsoidal cube map-

ping [3]. Penelitian-penelitian ini meningkatkanpemetaan cube mapping untuk sejumlah keper-luan, antara lain penyempurnaan keakuratan tek-stur pada bentuk-bentuk lengkungan suatu objek,mengurangi distorsi pada daerah batasan, sertapemetaan pada lingkungan planetary terrain.

3.2.1 Continuous Cube Mapping

Continuous cube map diperkenalkan untukmenawarkan parameterisasi penyempurnaan daritekstur sekitarnya sementara hanya membutuhkanpeningkatan minimal dalam perhitungan waktu[4]. Continuous cube map menggabungkan kon-sep dasar sphere map dan cube map saat men-geluarkan ketidakakuratan mereka. Ide dasarnyaadalah untuk melipat kubus kedalam bola. Hasil-nya adalah bola dibagi menjadi enam face,yang mana masing-masing dibatasi oleh sebuahlingkaran besar, sehingga menghasilkan lebih baikparameterisasi dari kubus. Seperti dalam cube

map, vektor tercermin akan berpotongan salahsatu dari enam face dari bola, sehingga menggu-nakan penerapan tekstur pada face. Ini adalahcontinuous map, berarti parameterisasi yang darisatu face dapat diperpanjang ke setiap face yangberdekatan. Hal ini membuat metode ini pilihanyang lebih baik untuk menangkap dan memanip-ulasi data yang bulat.

(a) (b)

(c)

Figure 6: (a) Cube Mapping, (b) Continuous CubeMapping, (c) Perbandingan Contoh Silang (Cross)antara Cube Mapping dan Continuous Cube Map-ping [4]

Gambar 6 tersebut, menunjukkan contohpemetaan kubus dengan sejumlah bentuk salibyang memperlihatkan perbandingan antara cube

mapping dan continuous cube mapping.

3.2.2 Polycube Mapping

Cube map menyediakan sebuah metode untukpemetaan tekstur mulus. Penelitian [1, 5]menjelaskan tentang polycubemaps yang dapatmematahkan pembatasan ini dan mengurangi dis-torsi. Namun, pengguna perlu lebih terlibat un-tuk membangun polycubes yang membutuhkanwaktu lebih lama. Oleh karena itu, pengemban-gan teknik untuk menentukan polycubes otoma-tis sesuai tanpa intervensi pengguna sangat pent-ing. Bentuk polycube kira-kira mendekati model3D. melengkung dengan perkiraan model. Simpuldari model yang diproyeksikan ke polycube terse-but. Akhirnya, polycube yang melengkung terba-lik dan proyeksi dioptimalkan.

Gambar 7 berikut memperlihatkan polycubeyang berisi 10 kubus.

Figure 7: Suatu polycube yang berisi 10 kubus


61

Contoh dari implementasi polycube untuk su-atu model apel diperlihatkan pada gambar berikutini. Gambar 8 (a) memperlihatkan bentuk apelasal serta pemetaannya dengan menggunakancube map, sedangkan gambar (b) memperlihatkanpenerapan polycube map dari model apel se-belumnya.

(a)

(b)

Figure 8: (a) Model Apel dan cube mapnya, (b)Polycube dari model Apel [5]

3.2.3 Ellipsoid Cube Mapping

Ellipsoidal Cube Mapping merupakan pengemban-gan dari cube mapping untuk dipergunakan dalamhal keakuratan data visual suatu environments(lingkungan) [3]. Sebagai contoh adalah ellipsoidyang mengelilingi suatu scene langit dapat digu-nakan sebagai suatu environment map. Demikianpula dengan pengunungan yang jauh dari hori-zon. Tekstur dari lingkungan (environment) inidiproyeksikan ke dalah suatu permukaan ellipsoid.Ilustrasinya dapat dilihat seperti pada gambarberikut ini.

Figure 9: Ilustrasi ellipsoid texturing

Pada gambar tersebut, ilustrasi digambarkandalam bentuk 2 dimensi. Dalam bentuk 3 dimensi,segi empat (square) menjadi kubus dan ellips men-jadi ellipsoid. Dalam ilustrasi tersebut diasum-sikan bahwa peta langit dan lingkungan berada ditengah origin. Kemudian untuk memberikan tek-stur suatu titik dalam permukaan ellipsoid, makadapat digunakan suatu vektor dari origin ke titik-titik pada permukaan sebagai lookup vector kedalam suatu cube map. Hal ini akan memproyek-sikan cube map ke dalam ellipsoid.

3.3 Kelebihan dan Kekurangan

Cube Mapping

Cube Mapping memiliki kelebihan dibandingkandengan metode environment mapping yang lain.Cube Mapping lebih disukai daripada metodeenvironment mapping yang lain karena relatifsederhana. Juga, pemetaan kubus menghasilkanhasil yang mirip dengan yang diperoleh denganray tracing, tapi jauh lebih e�sien dalam kom-putasi, dimana penurunan kualitas dapat dikom-pensasikan dengan keuntungan besar yaitu dalamhal e�siensi.

Cube Mapping hanya membutuhkan pass ren-der tunggal, dan karena sifatnya sederhana makasangat mudah bagi para pengembang untukmemahami dan menghasilkannya. Cube Map-ping juga menggunakan resolusi seluruh teksturgambar, dibandingkan dengan Sphere mappingParaboloid mapping, yang juga memungkinkanuntuk menggunakan gambar resolusi yang lebihrendah untuk mencapai kualitas yang sama.Meskipun penanganan kelim (seaming) cube map-ping kadang menimbulkan masalah, sejumlah al-goritma telah dikembangkan untuk menanganimasalah kelim ini sehingg dapat menghasilkan re-�eksi mulus.


62

Sedangkan kekurangan dari Cube Mappingadalah jika objek baru atau pencahayaan barudiperkenalkan ke scene atau jika beberapa ob-jek yang tercermin di dalamnya bergerak atauberubah dalam beberapa cara, maka perubahanre�eksi dan cube mapping harus kembali di-render.Ketika cube mapping ditempelkan pada suatu ob-jek dalam scene yang bergerak maka peta kubusjuga harus kembali di-render dari posisi baru.

Aplikasi-aplikasi Cube Mapping

Sejumlah aplikasi yang memenfaatkan teknik cubemapping antara lain:

1. Stable Specular Highlights ; merupakan titikterang dari cahaya yang muncul pada objekmengkilap ketika diterangi. Specular high-lights penting dalam komputer gra�s 3D,karena mereka memberikan isyarat visualyang kuat untuk bentuk obyek dan lokasinyasehubungan dengan sumber cahaya di dalamscene.

2. Skyboxes ; cube mapping dapat digunakanuntuk menciptakan pre-rendered gambarpanorama langit yang kemudian diberikanoleh mesin gra�s sebagai wajah dari sebuahkubus yang secara praktis berada pada jarakyang hampir tak terbatas dengan sudut pan-dang yang terletak di pusat kubus. Teknikini telah digunakan secara luas dalam videogame karena memungkinkan desainer untukmenambah kompleksitas lingkungan untukpermainan dimana hampir tanpa biaya kin-erja (no performace cost).

3. Skylight Illumination ; Cube map dapatberguna untuk pemodelan pencahayaan diluar ruangan secara akurat. Cukup den-gan pemodelan sinar matahari sebagai ca-haya yang tunggal tak terbatas, maka dapatmenyederhanakan pencahayaan outdoor danmenghasilkan pencahayaan realistis.

4. Dynamic Re�ection ; Pada environment mapdasar digunakan cube map yang statis -meskipun objek dapat dipindahkan dan ter-distorsi, pemantulan lingkungan (re�ectedenvironment) tetap konsisten. Namun,tekstur cube map dapat diperbarui secarakonsisten untuk mewakili lingkungan yangberubah secara dinamis (misalnya, pohon-pohon bergoyang dalam angin).

5. Global Illumination; Iluminasi global (globalillumination) adalah nama umum un-tuk sekelompok algoritma yang digunakandalam komputer gra�s 3D yang dimaksud-kan untuk menambah pencahayaan yanglebih realistis untuk adegan 3D. Algoritmatersebut mempertimbangkan tidak hanyacahaya yang datang langsung dari sumbercahaya (pencahayaan langsung), tetapi jugakasus-kasus berikutnya di mana sinar cahayadari sumber yang sama tercermin (re�ected)oleh permukaan lain dalam scene, apakah re-�ektif atau tidak (iluminasi tidak langsung).

6. Projection Texture; pemetaan teksturproyektif (projection texture) bergantungpada cube map untuk memproyeksikan gam-bar dari lingkungan ke scene sekitarnya.Pemetaan tekstur proyektif adalah metodepemetaan tekstur yang memungkinkan gam-bar bertekstur yang akan diproyeksikanke scene seolah-olah dengan proyektorslide. Pemetaan tekstur proyektif bergunadalam berbagai teknik pencahayaan dan ituadalah titik awal untuk pemetaan bayangan.Pemetaan tekstur proyektif pada dasarnyaadalah sebuah transformasi matriks khususyang dilakukan per-vertex dan kemudian di-interpolasi secara linier sebagai pemetaantekstur standar.

4 Simpulan

Telah dibahas tentang salah satu environmentmapping, yaitu cube mapping yang merupakanteknik pemetaan tekstur yang banyak digunakanuntuk diimplementasikan pada GPU. Pemetaankubus ini lebih disukai daripada pemetaan yanglain yaitu sphere mapping dan paraboloid map-ping. Sejumlah penelitian telah dilakukan un-tuk pengembangan cube mapping, yaitu continu-ous cube mapping untuk penyempurnaan teksturdengan meminimalkan waktu perhitungan, poly-cube mapping untuk mengatasi masalah di per-batasan dan distorsi, serta ellipsoidal cube map-ping untuk keperluaan rendering yang lebih aku-rat dengan contoh implementasi pada planetaryterrain.


63

Daftar Pustaka

[1] Chin-Chen Chang and Chen-Yu Lin. Texturetiling on 3d models using automatic polycube-maps and wang tiles. Journal of InformationScience and Engineering, 26:291�305, 2008.

[2] Simone Kriglstein and Günter Wallner. Envi-ronment mapping. 2001.

[3] Frank D. Luna. Intoduction to 3D Program-ming with Direct X. Wordware Publishing, Inc,2008.

[4] Bill Niebruegge and Cindy M. Grimm. Con-tinuous cube mapping. Journal of GraphicsTools, 12(4):25�34, 2007.

[5] Marco Tarini, Kai Hormann, Paolo Cignoni,and Claudio Montani. Polycube-maps. ACMTrans. Graph., 23(3):853�860, August 2004.


64

J U R N A L I L M I A H KOMPUTASI -...

Documents

Transcript of J U R N A L I L M I A H KOMPUTASI -...