BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Grafika komputer adalah topik
keilmuan yang senantiasa berkembang dari tahun k tahun. Berkembangnya
perangkat keras, sekaligus juga dengan perangkat lunak, membuat konsep grafika komputer
yang dahulu belum memungkinkan diimplementasikan, sekaran dapat
diimplementasikan. Selain itu grafika komputer sudah merupakan kebutuhan tidak hanya sebagai bidang
ilmu informatika, namun sudah merupakan kebutuhan dasar manusia khususnya yang
berkaitan dengan penuasaan teknologi. Selain grafika komputer, animasi dan
visualisasi juga merupakan bidang yang menyertai grafika komputer dan membuat
gtafika komputer semakin solid dan kuat menjadi tiang fondasi bagi
bidang ilmu lainnya. Perkembangan lanjut yang lain adalah konsep virtual reality dan augmented
reality, menambah ketergantungan kita kepada grafika komputer
1.2
Tujuan
1. Mahasiswa
dapat mengerti dan mengetahui Tranformasi 2D translasi.
2. Mahasiswa
dapat melihat objek dari sudut pandang yang berbeda.
3. Mahasiswa
dapat menginplementasikan tranformasi 2D mengunakan open GL
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1
Rendering
3D Rendering merupakan proses
untuk membentuk sebuah gambar dari sebuah model yang dibentuk oleh perangkat
lunak animasi, model tersebut berisi data geometri, titik pandang, tekstur dan
cahaya yang diperlukan untuk membuat gambar yang utuh. 3D Rendering merupakan
proses yang sangat penting dan telah digunakan untuk berbagai macam penggunaan,
seperti program permainan komputer, efek spesial pada film dan program
simulasi.
2.1.1
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 menunjukan pembentukan
pelangi dengan mengunakan bola kaca berisi air dan kemudian menurut 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 mengasilkan gambar bersifat paling fotorealistik. Konsep dasar
dari metode ini adalah menurut proses yang dialami oleh sebuah cahaya dalam
perjalanannya dari sumber cahaya hinggal 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 kesalah pahaman
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, api 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.
2.2 Ray Tracing
Ray tracing adalah suatu metode
untuk me-render obyek 3D yang hasilnya realistik seperti foto. Metode ini
dilakukan dengan cara menelusuri sinar mata atau sumber cahaya, kemudian
diperiksa apakah sinar tersebut mengenai obyek atau tidak. Jika ternyata sinar
yang ditelusuri tersebut mengenai suatu obyek maka selanjutnya diperhitungkan
intensitas pada obyek tersebut, yaitu intensitas ambient, diffuse dan specular.
Hasil dari perhitungan intensitas inilah yang terlihat oleh mata.
Dalam
pembuatan aplikasi ray tracer adalah algoritma ray
tracing dan tugas seorang pemrogram adalah tinggal mengubah rumus fisika
yang sudah “terima jadi” beserta besaran-besaran yang terkait ke dalam kode
program serta struktur data yang bersesuaian. Metode ray tracing dibagi
menjadi dua jenis, yaitu forward ray tracing dan backward ray tracing.
·
Forward
Ray tracing
Pada
forward ray tracing, sinar yang ditelusuri adalah sinar yang dipancarkan dari
sumber cahaya. Satu hal yang harus diperhatikan adalah bahwa sinar yang
dipancarkan oleh sumber cahaya tidak hanya berjumlah puluhan atau ratusan
tetapi dapat berjumlah jutaan bahkan lebih.
Gambar 2.2.1 Forward Ray Tracing
·
Backward
Ray Tracing
Backward ray tracing menggunakan
penelusuran sinar dari mata. Sinar dipancarkan dari mata ke arah setiap pixel
yang membentuk layar gambar dan kemudian diteruskan ke obyek-obyek yang akan
digambar. Jika sinar yang melalui suatu pixel tersebut mengenai suatu obyek
maka dilakukan perhitungan intensitas pada titik tabrak obyek tersebut.
Intensitas hasil perhitungan tersebut digunakan untuk memberi warna pada pixel
tersebut. Perhitungan intensitas yang dilakukan adalah dengan memperhitungkan
efek pencahayaan dan efek visual.
Gambar 2.2.2 Backward Ray Tracing
Dengan metode ray tracing ini,
kita dapat membuat berbagai efek yang sulit atau bahkan tidak mungkin dengan
metode lain. Diantara efek-efek tersebut adalah pemantulan, tembus cahaya, dan
bayangan.
dalam
menggunakan ray tracing, umumnya dibuat suatu batasan agar lebih mangkus.
Contohnya, pixel akan di-update jika sinar telah memantul n kali atau
telah bergerak sejauh m tanpa berpotongan dengan apapun. n dan m adalah nilai
pembatas. Intensitas cahaya dan warna dari pixel yang bersangkutan dihitung
berdasarkan sejumlah algoritma, baik dengan algoritma klasik atau dengan
teknik radiosity.
Salah
satu metode turunan dari ray tracing adalah photon mapping.
Pada photon mappingini, sinar dibuat dari sumber cahaya dan dari mata
pengamat secara independen. Sinar yang dibuat akan terus bergerak dalam scene
sampai habis diserap oleh sebuah permukaan, bergerak ke arah yang tidak akan
terjadi perpotongan, atau jaraknya terlalu jauh dari pengamat. Inti dari photon
mapping adalah melakukan simulasi pencahayaan, namun hal ini jauh lebih lambat
daripada ray tracing biasa.
2.2.1
Konsep Ray Tracing
Ada
dua konsep yang menjadi dasar teori untuk ray tracing, yaitu :
1. Kita
dapat melihat sebuah benda karena benda tersebut memantulkan cahaya. Cahaya
yang dipantulkan tersebut lalu akan ditangkap oleh retina mata dan
diterjemahkan oleh otak menjadi apa yang kita lihat.
2. Dalam
perjalanan sebuah sinar, jika sinar tersebut menabrak suatu permukaan, dapat
terjadi tiga hal tergantung pada jenis permukaan yang ditabrak, yaitu
penyerapan, pemantulan, dan pembiasan. Sebuah permukaan dapat memantulkan semua
atau sebagian dari sinar, baik ke satu atau banyak arah. Permukaan tersebut juga
dapat menyerap sebagian dari sinar, mengurangi intensitas sinar yang terpantul
atau terbias. Jika permukaan tersebut mamiliki sifat tembus cahaya
(transparency/translucent) maka permukaan itu akan membiaskan sebagian
sinar dan menyerap sebagian atau semua spektrum sinar, sehingga dapat
mengubah warna sinar.
2.2.2
Algoritma Ray Tracing
Sebelum membahas
algoritma ray tracing, ada
beberapa hal penting yang harus kita
perhatikan
:
1.
Tiga efek umum dalam ray tracing adalah pemantulan, tembus
cahaya, dan bayangan
2.
Ray tracing adalah
fungsi rekursif.
Setiap
sebuah sinar berpotongan dengan sebuah permukaan (disebut juga tabrakan),
terjadi
rekursi. Dari titik perpotongan tersebut, satu atau lebih sinar dibuat untuk
menentukan
objek
apa yang terpantul di titik itu (jika memantulkan cahaya), objek apa yang
terlihat
melalui
titik itu (jika tembus cahaya), sumber cahaya mana saja yang dapat terlihat
dari titik
itu
(untuk menentukan bayangan), dan lain-lain.
Basis
dari fungsi ray tracing ini adalah batasan dimana sinar berhenti
bergerak. Basisbasis
yang
umum digunakan diantaranya :
a) Jika
tidak berpotongan dengan objek maka warna yang dihasilkan adalah warna latar
belakang
b) Jika
objek yang berpotongan terdekat adalah sumber cahaya maka warna yang dihasilkan
sesuai warna cahaya
c) Jika
jumlah pantulan melewati batas pemantulan maka sinar berhenti bergerak
d)
Jika jarak sinar dari layar melewati
jarak maksimum maka sinar berhenti bergerak
2.2.3
Pemantulan
Jika permukaan yang ditabrak sinar
adalah permukaan yang memantulkan cahaya seperti cermin, ray tracer harus
menentukan warna titik perpotongan tersebut dengan memperhitungkan warna
permukaan dan warna yang terpantul pada titik tersebut. Hal itu dilakukan
dengan menentukan arah sinar pantulan dan membuat sinar baru yang bergerak
sesuai arah tersebut.
Gambar
2.2.3.1 Efek pemantulan cahaya
Persamaan
untuk menentukan arah sinar pantul :
P = 2*(N.(-D))*N +D
Dimana
N adalah vektor normal permukaan
D adalah arah sinar
2.2.4
Tembus Cahaya
Tembus
cahaya memiliki sifat yang mirip dengan pemantulan, tapi sinar tidak
dipantulkan pada permukaan, melainkan dibiaskan di dalam objek yang
bersangkutan. Arah sinar bias ditentukan berdasarkan indeks bias benda
tersebut, jumlahnya bisa lebih dari satu atau tidak ada sama sekali. Sinar baru
akan dibuat dengan arah sinar bias.
Gambar 2.2.4.1 Efek tembus cahaya
Persamaan untuk
menentukan arah sinar bias :
T = ((n1/n2)(N.I) –
sqrt(1 - (n1/n2)2 . (1 – (N.I)2) ) ) . N – (n1/n2).I
Dimana
T adalah arah sinar
bias
n1 adalah indeks bias
material awal
n2 adalah indeks bias
material objek
I adalah sinar awal
N
adalah vektor normal permukaan
Untuk menentukan apakah
titik perpotongan dengan permukaan berada dalam suatu wilayah bayangan
dilakukan pemeriksaan antara titik tersebut dengan semua sumber cahaya. Hal ini
dilakukan dengan membuat sinar-sinar baru dari titik ke sumber cahaya. Jika ada
objek diantara titik dan sumber cahaya, maka titik tersebut tidak akan mendapat
cahaya dari sumber yang bersangkutan, dengan kata lain, titik tersebut berada
dalam bayangan. Contoh dapat dilihat pada gambar 4 diatas, titik pada objek 1
mendapat bayangan dari sumber cahaya 2, dan mendapat cahaya dari sumber cahaya
1.
BAB III
PEMBAHASAN
3.1 Cara menrender
dengan ray tracing
Sebelum melakukan rendering pertama – tama kita buka
aplikasi blender terlebih dahulu
pilih new akan muncul
objek kubus setiap new file seperti gambar
Gambar 3.1.1 tampilan awal
1.
kemudian objek tersebut di atur besar nya
dengan menekan S + x untuk mengubah titik x dan S+ y untuk mengubah titik y dan
pilih edit mode.
2.
Setelah itu
memberikan garis buat menandakan titik titik dengan menekan CTRL + R dan lalu putar
objek dengan menekan R + x untuk titik x dan R+ y untuk titik y.
3.
Kemudian titik
titik pojok pada objek di tandai dengan menekan Shift + klik kanan lalu titik
tersebut di tarik dengan menekan tombol E.
4.
Setelah itu
objek nya di putar kembali.
5.
Setelah itu
membuat objek baru dengan pilih create lalu pilih objek cube kembali.
6.
Lalu lakukan
kembali sama cara yang untuk membuat bangku untuk membuat titik titik pada
objek.
7.
Kemudian putar
dan tarik titik bagian atas untuk membuat tempat senderannya
8. Setelah bangku selesai dan telah di atur posisinya
kemudian tambahkan objek baru
9. Lalu pilih edit mode lalu pilih titik atas kemudian
klik x lalu pilih faces untuk m.menghilangkan atasnya.
10. Kemudian tambahkan objek baru lagi untuk membuat
piring mengunakan circle.
11. Setelah itu lengkungkan mengunakan tools
transformation scale.
12.
Setelah di
lengkungin kemudian menekan tombol F untuk memberi bentuk tambahan.
13.
Selelah selesai
atur besar nya dan pindah kan ke atas meja dan tambahkan objek piring yang sama
dan kemudian ini hasil dari objek yang sebelum di render.
BAB IV
KESIMPULAN
Ray tracing meruoakan
suatu metode untuk menrender objek 3D yang hasinya realistic seperti foto ,
metode ini dilakukan dengan cara menelusuri sinar mata atau sumber cahaya,
kemudian diperiksa apakah sinar tersebut mengenaii objek atau tidak. Metode ray
tracing dibagi menjadi dua jenis yaitu :
·
Forward Ray Tracing
Pada forward ray tracing, sinar yang
ditelusuri adalah sinar yang dipancarkan dari sumber cahaya. Satu hal yang
harus diperhatikan adalah bahwa sinar yang dipancarkan oleh sumber cahaya tidak
hanya berjumlah puluhan atau ratusan tetapi dapat berjumlah jutaan bahkan
lebih.
·
Backward Ray Tracing
Backward ray tracing menggunakan
penelusuran sinar dari mata. Sinar dipancarkan dari mata ke arah setiap pixel
yang membentuk layar gambar dan kemudian diteruskan ke obyek-obyek yang akan
digambar. Jika sinar yang melalui suatu pixel tersebut mengenai suatu obyek
maka dilakukan perhitungan intensitas pada titik tabrak obyek tersebut.
Intensitas hasil perhitungan tersebut digunakan untuk memberi warna pada pixel
tersebut. Perhitungan intensitas yang dilakukan adalah dengan memperhitungkan
efek pencahayaan dan efek visual.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim, 2013, ray tracing , http://rawakalong14.blogspot.co.id/ , (diakses pada 19 juni 2016).
Anonim, 2015,
Ray Tracing , https://mohr1234tbb.wordpress.com, (diakses pada 13 juni 2016).
Pradiptha
Adhitya Rangga, 2010, metode ray tracing, http://3ka01-tugaskuliah.blogspot.co.id/. (diakses
pada 19 juni 2016).
Sully Noverio
Michael, 2013, Pengertian ray tracing, http://iyonoverio.blogspot.co.id/, (diakses pada 19 juni 2016).
No comments:
Post a Comment