Pengantar Grafika 3d
-
Upload
yusuf-maulana -
Category
Documents
-
view
220 -
download
0
Transcript of 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.
-
8/19/2019 Pengantar Grafika 3d
2/30
Sistem Koordinat 3D
+y +y
+z
+x
+z
+x
Right-handed Left-handed
-
8/19/2019 Pengantar Grafika 3d
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
-
8/19/2019 Pengantar Grafika 3d
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
−
−=
−
−
−
−=
−
−
-
8/19/2019 Pengantar Grafika 3d
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
-
8/19/2019 Pengantar Grafika 3d
6/30
Representasi Object 3D
Untuk merepresentasikan object 3D :
Persamaan Geometri
Constructive Solid Geometry (CSG)
urva ermu aan ez er Lathe Object
Fractal
-
8/19/2019 Pengantar Grafika 3d
7/30
Representasi Object 3D
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 =++
-
8/19/2019 Pengantar Grafika 3d
8/30
Representasi Object 3D
Φ
z
x = r.sinΦ.sinθ ;0 ≤ Φ ≤ 2π y = r.sinΦ.cosθ ;- π ≤ θ ≤ π z = r.cosΦ
θ
x
y
-
8/19/2019 Pengantar Grafika 3d
9/30
Representasi Object 3D
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
-
8/19/2019 Pengantar Grafika 3d
10/30
Representasi Object 3D
Dengan CSG – cont.
Contoh 1:
Object 1 Object 2
-
8/19/2019 Pengantar Grafika 3d
11/30
Representasi Object 3D
Dengan CSG – cont.
Contoh 2:Object 1 Object 2 Object 3
Object 5 = Object 1 – Object 2 Object 6 = Object 5 + Object 3
-
8/19/2019 Pengantar Grafika 3d
12/30
Representasi Object 3D
Kurva & Permukaan Bezier
-
8/19/2019 Pengantar Grafika 3d
13/30
Representasi Object 3D
Lathe Object
Linear Spline Quadratic Spline Cubic Spline
-
8/19/2019 Pengantar Grafika 3d
14/30
Representasi Object 3D
Lathe Object - cont
Bezier Spline
-
8/19/2019 Pengantar Grafika 3d
15/30
Representasi Object 3D
Dengan Fractal
-
8/19/2019 Pengantar Grafika 3d
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
-
8/19/2019 Pengantar Grafika 3d
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.
-
8/19/2019 Pengantar Grafika 3d
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.
-
8/19/2019 Pengantar Grafika 3d
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.
-
8/19/2019 Pengantar Grafika 3d
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
-
8/19/2019 Pengantar Grafika 3d
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 .
-
8/19/2019 Pengantar Grafika 3d
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.
-
8/19/2019 Pengantar Grafika 3d
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
-
8/19/2019 Pengantar Grafika 3d
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.
-
8/19/2019 Pengantar Grafika 3d
25/30
-
8/19/2019 Pengantar Grafika 3d
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.
-
8/19/2019 Pengantar Grafika 3d
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.
-
8/19/2019 Pengantar Grafika 3d
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.
-
8/19/2019 Pengantar Grafika 3d
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
-
8/19/2019 Pengantar Grafika 3d
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