Pemodelan Geometris

Pemodelan geometris merupakan cabang dari matematika terapan dan komputasi geometri yang mempelajari metode dan algoritma untuk deskripsi matematika bentuk.  Bentuk belajar di pemodelan geometris tersebut kebanyakan 2D atau 3D, karena 2D adalah model yang penting dalam komputer tipografi dan gambar teknik. Tiga dimensi model adalah pusat untuk computer aided design dan manufacturing (CAD / CAM), dan banyak digunakan dalam bidang teknik seperti sipil dan mechanical engineering, arsitektur, geologi dan medis pengolahan gambar.

       Geometris model yang bisa ditampilkan pada computer seperti shape/bentuk, posisi, orientasi, warna/tekstur, dan cahaya. Pada goemetris model juga terdapat tingkat-tingkat kesulitan untuk membuat suatu obyek seperti menghubungkan beberapa bentuk sudut pada permukaan bebas karena bentuk sudut tersebut harus pas dan teliti ukurannya agar gambar terlihat nyata.

 *   Tranformasi dari suatu konsep (atau suatu benda nyata) ke suatu model
      geometris yang bisa di tampilkan pada suatu komputer:

       -  shape/bentuk
       -  posisi
       -  Orientasi (cara pandang)
       -  Surface Properties / ciri-ciri permukaan (warna, tekstur)
       -  Volumetric Properties / ciri-ciri Volumetric (ketebalan/pejal, penyebaran
           cahaya)
       -  Lights/cahaya (tingkat terang,jenis warna)
       -  Dan lain-lain...

 *    Pemodelan Geometris yang lebih rumit :
       -  Jalan-jalan segi banyak : suatu koleksi yang besar dari segi bersudut
          banyak, dihubungkan satu sama lain.
       -  Bentuk permukaan bebas : menggunakan fungsi polynomial tingkat rendah.
       -  CSG : membangun suatu bentuk dengan menerapkan operasi boolean pada
          bentuk yang primitif.

*   ELEMEN - ELEMEN PEMBENTUK GRAFIK:

 

   
 * PEMROSESAN CITRA UNTUK DITAMPILKAN DI LAYAR:

 *  HARDWARE DISPLAY GRAFIK : VEKTOR
     - Vektor (calligraphic, stroke, random-scan)

    -   Arsitektur Vektor

 *  HARDWARE DISPLAY GRAFIK : RESTER
    -  Rester (TV, bitmap, pixmap), digunakan dalam layar dan laser printer.

   -  Arsitektur Raster

  


    *  ELEMEN-ELEMEN PEMBENTUKAN GRAFIK :
        WARNA (1/4) 
        -  Sistem Visual manusia

 *  Pembentukan Citra oleh Sensor Mata
     -  Intensitas cahaya ditangkap oleh diagram iris dan diteruskan ke bagian
        retina mata.
     -  Bayangan obyek pada retina mata dibentuk dengan mengikuti konsep
        sistem optik dimana fokus lensa terletak antara retina dan lensa mata.
     -  mata dan syaraf otak dapat menginterpretasi bayangan yang merupakan
        obyek pada posisi terbalik.
  *  Fovea di bagian retina terdiri dari dua jenis receptor:
     -  sejumlah cone receptor, sensitif terhadap warna, visi cone disebut
        photocopic vision atau bright light vision.
     -  sejumlah rod receptor, memberikan gambar keseluruhan pandangan dan
        sensitif terhadap iluminasi tingkat rendah, visi rod disebut sccotopic vision
        atau dim-light vision.
  *  Blind Spot
      -  Adalah bagian retina yang tidak mengandung receptor sehingga tidak dapat
        menerima dan menginterpretasi informasi.
  *  Subjective brightness
      -   Merupakan tingkat kecemerlangan yang dapat ditangkap sistem visual
          manusia.
      -   Merupakan fungsi logaritmik dari intensitas cahaya yang masuk ke mata
          manusia.
      -   Mempunyai daerah intensitas yang bergerak dari ambang scotopic (redup)
          ke photocopic (terang).
  *  Brigness adaption
      -   merupakan fenomena penyesuaian mata manusia.
      -   Dalam membedakan gradasi tingkat kecemerlangan.
      -   Batas daerah tingkat kecemerlangan yang mampu dibedakan secara
          sekaligus oleh mata manusia lebih kecil dibandingkan dengan daerah
          tingkat kecemerlangan sebenarnya.
   *  Kubus Warna RGB

   *   Model Warna CMY
      -  Sistem koordinat dengan C, M, Y sebagai axes, banyak digunakan untuk menggambarkan warna pada perangkat output hard-copy.
      -  Grayscale axis runs from (0,0,0) to (1,1,1).
      -  Color : proses substractive.

 *  True Color

 *  Indexed Color

 *   High Color

  
  *  KOORDINAT SISTEM
     -  Koordinat sistem jendela / layar monitor.

     -  Koordinat sistem framebuffer OpenGL.

          itulah dasar-dasar yang di perlukan dalam pembuatan grafik komputer  yaituGeometry (2D, 3D), Trigonometry, Vector Spaces(Point, Vectors, dan Koordinat), Dot dan Cross Products.    


sumber :

journal.mercubuana.ac.id/data/3+Grafik+Komp-Konsep+Dasar.pdf
http://mynewsworthy99.blogspot.com/2011/10/pemodelan-geometris.html
http://ssebtiani.blogspot.com/2011/10/pemodelan-geometris.html

Texturing, Rendering , 2D dan 3D

Texturing

Texturing adalah proses pemberian karakterristik permukaan –termasuk warna, highlight, kilauan, sebaran cahaya (difusi) dan lainnya- pada objek. Karakteristik seperti bump juga diperhatikan saat proses texturing. Pada umumnya proses texturing adalah semacam pengecatan atau pemberian warna pada permukaan objek, walaupun ada juga proses texturing seperti displacement yang mengubah geometri objek.

Rendering

Rendering adalah proses akhir dari keseluruhan proses pemodelan ataupun animasi komputer. Dalam rendering, semua data-data yang sudah dimasukkan dalam proses modeling, animasi, texturing, pencahayaan dengan parameter tertentu akan diterjemahkan dalam sebuah bentuk output (tampilan akhir pada model dan animasi).

Rendering tidak hanya digunakan pada game programming, tetapi juga digunakan pada banyak bidang, misalnya arsitektur, simulator, movie, spesial effect pada tayangan televisi, dan design visualization. Rendering pada bidang-bidang tersebut memiliki perbedaan, terutama pada fitur dan teknik renderingnya. Terkadang rendering juga diintegrasikan dengan model yang lebih besar seperti paket animasi, tetapi terkadang berdiri sendiri dan juga bisa free open-source product.

Rendering harus dilakukan secara cermat dan teliti. Oleh karena itu terkadang dilakukan pre rendering sebelum rendering dilaksanakan. Per rendering sendiri ialah proses pengkomputeran secara intensif, biasanya digunakan untuk pembuatan film, menggunakan graphics card dan 3D hardware accelerator untuk penggunaan real time rendering.

Secara umum, proses untuk menghasilkan rendering dua dimensi dari objek-objek 3D melibatkan 5 komponen utama, yaitu geometri, kamera, cahaya, karakteristik permukaan dan algoritma rendering.

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 menunjukkan pembentukan  pelangi  dengan  menggunakan  bola  kaca berisi air dan kemudian merunut 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  menghasilkan  gambar  bersifat  paling fotorealistik. Konsep dasar  dari  metode ini  adalah  merunut  proses yang  dialami  oleh  sebuah  cahaya  dalam perjalanannya dari  sumber  cahaya  hingga  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 kesalahpahaman 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, tapi 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.

Contoh nyata dari rendering adalah dengan menggunakan software Blender, Vray (3DS Max) dan OpenGL. Satu trik khusus membuat kita dapat me-render seluruh film yang tengah kita buat dengan sangat cepat, yaitu render pranala. Bayangkan kita dapat segera menyaksikan karya kita, memeriksa kualitas animasi dan narasinya, tanpa perlu menunggu proses render yang terlalu lama. Render pranala memanfaatkan pustaka OpenGL yang menggambar seluruh antarmuka Blender termasuk viewport 3D ke layar, sehingga meski ia mengorbankan kualitas visual, jenis render ini dapat dilakukan dengan sangat cepat.

GRAFIK (GRAPHICS)

Grafik adalah karangan visual yang dapat memberi satu atau lebih keterangan visual. Grafik ini bisa juga diartikan sebagai kombinasi dari gambar-gambar, lambang-lambang, simbol-simbol,  huruf,  angka,  kata, lukisan, sketsa yang dijadikan satu kategori untuk memberikan konsep dan juga ide dari pengirim kepada sasarannya dalam menyampaikan informasi.

Grafik Komputer 2D

Grafik komputer 2D adalah pembuatan objek gambar yang masih berbasis gambar dengan perspektif 2 titik. Contohnya seperti gambar teks, bangun 2D seperti segitiga, persegi, lingkaran dsb.  Obyek grafik 2-D ini terdiri dari sekumpulan titik-titik 2-D yang dihubungkan dengan garis lurus baik berupa polyline, polygon atau kurva. Obyek grafik 2-D ini dinyatakan sebagai array 1-D, atau linked-list. Grafik komputer 2D kebanyakan digunakan pada aplikasi yang digunakan hanya untuk mencetak dan menggambar seperti tipografi, gambar, kartun,iklan, poster dll.

Bagian-bagian dari grafik 2 Dimensi :

1.     Pixel Art

Pixel art adalah sebuah bentuk seni digital yang diciptakan melalui penggunaan perangkat lunak grafik raster di mana gambar akan diedit pada tingkat pixel. Pixel art dapat ditemukan pada komputer atau game-game lama, dan juga dapat ditemukan pada handphoneyang masih menggunakan layar monochrome.

Pixel Art mempunyai beberapa teknik yaitu:

1. Garis Lurus

Di dalam pixel art, kita tidak bisa menggambar sembarang garis, karena jika kita tidak melakukannya dengan benar, garis tersebut akan terlihat ‘jaggy’ atau tidak halus.

2. Garis Melengkung

Untuk pelengkungan, pixel yang digambar pada setiap lengkungan harus konsisten dan berurutan, agar hasilnya terlihat halus. Garis lengkung yang baik harus menggunakan formasi pixel 6 > 3 > 2 > 1, sedangkan garis lengkung yang buruk hanya menggunakan formasi 3 > 1 > 3.

3. Dithering

Dalam pixel art, proses membuat sebuah gradiasi, yaitu dengan menggunakan teknik dithering. Dithering adalah salah satu teknik dari program komputer untuk memprediksi suatu warna tertentu berdasarkan dari pencampuran warna-warna lainnya, ketika warna yang dimaksud tidak ada.

4. Anti-aliasing

Teknik anti-aliasing digunakan untuk memberikan tampilan yang lebih halus pada garis lengkung. Jika kita membuat sebuah garis melengkung di photoshop, lalu diperpesar tampilannya, maka akan terlihat formasi pixel seperti berikut ini:

Untuk menerapkan teknik anti alias ini, dapat dilakukan dengan membuat warna utama yang diiringii dengan warna yang value-nya lebih kecil dari warna utama, atau yang value-nya mendekati warna background jika kita ingin agar garis terintegrasi dengan background.

2.     Vector graphics

Berbeda dengan pixel, grafik vektor merupakan representasi dari gambar dengan berupa array pixel. Dimana keunggulannya adalah pada resolusi berapapun dan tingkat pembesaran apapun gambar yang dihasilkan tetap (tidak blur atau pecah)

Grafik Komputer 3D

Grafik komputer 3D merupakan suatu grafis yang menggunakan 3 titik perspektif dengan cara matematis dalam melihat suatu objek, dimana gambar tersebut dapat dilihat secara menyeluruh dan nyata. Untuk perangkat-perangkat lunak yang digunakan untuk grafik komputer 3D ini banyak bergantung pada aloritma-algoritma. Obyek 3-D adalah sekumpulan titik-titik 3-D (x,y,z) yang membentuk luasan-luasan (face) yang digabungkan menjadi satu kesatuan. Face adalah gabungan titik-titik yang membentuk luasan tertentu atau sering dinamakan dengan sisi.

Grafik tiga dimensi adalah bidang penelitian yang akan terus berkembang seiring dengan berkembangnya perangkat keras. Para peneliti maupun praktisi industri menggunakan grafik tiga dimensi untuk menvisualisasikan data yang ada sehingga lebih mudah untuk dianalisa. Selain untuk visualisasi data, grafik tiga dimensi juga banyak digunakan untuk efek film, simulasi, dan game.

Ray tracing merupakan metode penggambaran tiga dimensi yang banyak digunakan untuk menvisualisasikan suatu bentuk atau objek sehingga mendekati kualitas foto (foto realistik). Ray racing merupakan metode penggambaran yang mudah dipahami secara konseptual tetapi pada implementasinya terdapat kelemahan. Salah satu kelemahan pada ray tracing adalah daya komputasi yang dibutuhkan untuk perhitungan sangat besar sehingga diperlukan metode tambahan untuk mempercepat proses perhitungan.

Penggunaan Grafika Komputer dalam Grafik Tiga Dimensi

1.     Teknik Penampilan Realita Grafik Tiga Dimensi

Secara umum, teknik penampilan grafik tiga dimensi adalah sebagai berikut:

• Proyeksi Paralel (Paralel Projection)

Teknik ini merupakan teknik dasar dalam penyajian objek 3D pada layar 2D yang bertumpu pada 3 sudut pandang. Pandangan depan, pandangan samping dan pandangan atas.

• Proyeksi Perspektif

Proyeksi perspektif adalah bentuk gambar tiga dimensi seperti yang dilihat pada kenyataan sesungguhnya seperti yang terlihat oleh mata manusia ataupun oleh kamera. Dalam proyeksi perspektif, ketebalan atau kedalaman bisa ditunjukkan dengan cara memperkecil ukuran dari objek-objek yang terletak lebih jauh. Namun, objek yang hanya memiliki kedalaman terbatas, khususnya pada objek-objek rangka (wire-frame), bisa menimbulkan atau menyebabkan dualisme atau ketidakjelasan. Misalnya bagian yang terkesan didalam kadang-kadang juga terkesan di luar.

• Intensity Cues

Merupakan teknik penampilan kedalaman dengan memberikan intensitas yang lebih tinggi (dengan cara penebalan garis) pada garis-garis yang lebih dekat dengan pengamat.

• Pandangan Stereoskopis

Merupakan teknik untuk menunjukkan kedalaman objek dengan cara membangkitkan citra

objek secara stereoskopis. Contohnya jika kita melihat dua objek yang sama

persis, maka mata kiri ditujukan ke objek yang terletak di sebelah kiri dan mata kanan ditujukan

ke objek yang terletak di sebelah kanan.

• Teknik Arsiran

Teknik arsiran memanfaatkan sumber cahaya sintesis untuk menunjukkan kedalaman dan bentuk yang

sesungguhnya dari suatu objek sehingga akan menghasilkan bayangan dari objek tersebut.

2.      Pemodelan Objek 3D

Didalam pemodelan objek 3D, terdapat geometri dan topologi. Geometri ini meliputi ukuran, misalnya lokasi, titik, atau ukuran objek. Topologi digunakan untuk menunjukkan

bagaimana titik-titik disatukan untuk membentuk polygon, lalu bagaimana poligon-poligon disusun untuk

membentuk objek yang dimaksud. Selain itu diperlukan juga informasi tambahan, misalnya warna dari setiap permukaan yang menyusun objek.

3.      Sistem Koordinat Cartesius

Berfungsi untuk merekam lokasi setiap titik yang ada pada objek tersebut yang dicatat pada sistem koordinat cartesian 3D.

4.      Sistem Koordinat Spheris

Pada sistem koordinat spheris, sebuah titik dianggap terletak pada kulit bola yang memiliki jari-jari

tertentu dan titik pusat berhimpit dengan titik pusat sistem koordinat. Dari sembarang titik yang terletak

pada kulit bola tersebut, misalnya titik U, dikenal besaran kolatitud dan azimuth. Kolalitud adalah besarnya

sudut yang dibentuk oleh sumbu z dengan garis yang ditarik dari titik yang dimaksud.

5.      Model Rangka

Pemodelan grafik 3D secara rangka perlu memperhatikan dua aspek. Aspek geometri dan aspek topologi.

Aspek geometri berisi informasi tentang lokasi setiap titik yang membentuk objek 3D tersebut. Informasi

tentang lokasi titik biasanya dituliskan dalam bentuk daftar titik. Dari informasi tersebut, bisa ditentukan

panjang garis dari satu titik ke titik yang lain bersama-sama dengan informasi topologi. Aspek topologi atau

ketersambungan digunakan untuk menunjukkan daftar garis dari objek 3D. Dari daftar garis juga bisa ditentukan daftar bidang.

6.      Proyeksi

Suatu objek rangka 3D yang disinari dari arah tertentu membentuk bayangan pada permukaan gambar.

7.    Transformasi Objek 3D

•    Menggubah struktur data titik ke struktur data vector.

•    Menentukan dan menghitung transformasi.

•    Mengubah kembali struktur data vector ke struktur data titik.

o    Mengubah struktur data vector 3D menjadi titik 3D.

o    Mengubah Struktur data vector 3D menjadi titik 2D, dengan mengabaikan sumbu z.

sumber : 

http://tomyfajrur.blogspot.com/
http://wenythepooh.wordpress.com/2011/02/22/proses-rendering-dan-animasi-serta-contoh-nyatanya/
http://aflah7.wordpress.com/2010/10/14/konsep-pemodelan-grafik-2d-dan-3d/

PERMODELAN 3D

Pemodelan 3D merupakan suatu proses untuk mengembangkan representasi matematis dari objek 3D menggunakan software tertentu. Ada beberapa cara yang cukup popular untuk melakukan pemodelan 3D ini, yaitu pemodelan polygon. Pada pemodelan polygon, titik-titik digambar dalam ruang 3D (disebut sebagai vertex), lalu dikoneksikan dengan garis untuk membentuk polygonal mesh. Dengan pemodelan ini, proses render dapat dilakukan dengan cepat. 

Bentuk pemodelan lain yang cukup popular adalah Non-uniform rational basis spline (NURBS), yang juga merupaan pemodelan matematika untuk merepresentasikan kurva dan permukaan. Dibandingkan pemodelan polygon, metode NURBS ini menawarkan fleksibilitas dan akurasi yang lebih baik karena permukaan didefinisikan oleh garis kurva. 

Contoh metode NURBS

Dari pemodelan 3D, obyek akan diletakkan ke dalam suatu scene melalui proses layout and animation. Di sinilah didefinisikan relasi dan perpaduan antarobjek dengan menentukan lokasi dan ukuran dari objek tersebut. Beberapa metode popular untuk layout dan animation ini adalah keyframing. Pada keyframing, terlebih dahulu dditentukan titik awal dan titik akhir dari suatu objek. Lalu pada tiap frame-nya, objek dipindah secara halus sehingga saat frame ditampilkan satu per satu secara berurutan akan didapatkan animasi gerakan objek tersebut. Selain keyframing, metode untuk layout dan animation yang lain adalah inverse kinematics. 

Secara singkat, metode inverse kinematics ini adalah metode yang mendefinisikan bagaimana gerakan dilakukan. Tujuannya adalah untuk mengidentifikasikan gaya pada suatu titikdari objek, dan kemudian menerapkan kinematik untuk menentukan gerakan objek. Contoh gerakan melempar bola baseball, gerakan objek dnegan akselarasi, dan tabrakan dua objk merupakan contoh bagaimana inverse kinematics diterapkan.

Contoh metode inverse kinematics

Terakhir adalah proses untuk menjadikan suatu objek menjadi realistis yaitu proses rendering. Jika pada dua proses sebelumnya, objek yang diolah masih berupa kerangka kasar, maka dalam proses inilah suatu objek akan diubah sehingga objek tersebut menjadi realistis dengan melakukan texture mapping, pencahayaan, refleksi, penambahan bayangan, transparansi atau opacity. Proses rendering ini telah menjadi suatu bidang penelitian tersendiri di computer grafik, karena tanpa metode yang efisien proses rendering akan berlangsung sangat lama. Berbagai macam teknik yang cukup popular adalah radiosity, ray tracing, dan ray casting. 

Teknik Radiosity 

Teknik ini merupakan teknik render berdasarkan analisis rinci refleksi cahaya dari permukaan difusi. Teknik ini membagi bidang menjadi bidang yang lebih kecil untuk menemukan detail warna sehingga prosesnya berlangsung lambat, namun visualisasi yang dihasilkan sangat rapid an halus. Radiosity lebih tepat digunakan untuk gambar diam atau hasil akhir dari suatu objek. Kurang tepat jika digunakan untuk rendering objek yang sifatnya real time seperti pada game atau simulasi. 

Teknik Ray Tracing 

Satu lagi teknik rendering yang cukup baik digunakan untuk gambar diam atau efek-efek pada film adalah ray tracing. Teknik ini bertujuan untuk menyimulasikan gerakan melalui cahaya. Secara sederhana, teknik ray tracing memperhitungkan nilai warna sinar dan nilai koefisien pantul dari benda dalam penentuan warna penggambaran pada layar. Dengan mnggunakan teknik ray tracing ini, dapat diperoleh efek seperti reflection, refraction, scattering, dan chromatic aberration. 

Teknik Ray Casting 

Teknik lain yang dinilai cukup cepat dalah ray casting (atau juga dikenal sebagai Backward Ray Tracing). Penelusuran cahaya dilakukan bukan dari sumber cahaya seperti halnya ray tracing, namun penelusuran cahaya diterima oleh mata (atau kamera), kemudian dilakukan penelusuran dari objek mana asal sinar tersebut dan dari objek tersebut dicari sumber cahayanya. Teknik ini digunakanuntuk simulasi real time seperti game computer atau animasi kartun, ketika detail tidaklah begitu penting. Pada teknik ini digunakan sampling untuk menampilkan hasil. Hasilnya tidak sebaik seperti pada teknik ray tracing, namun proses rendering yang dilakukan dapat berlangsung dengan cepat. Game Doom adalah salah satu contoh penggunaan rendering dengan teknik ray casting. 

Saat ini, sejak perkembangan teknologi CGI30tahun silam, akan sulit untuk menemukan film atau iklan komersial yang tidak memanfaatkan CGI, baik 2D maupun 3D. Semua program televise dan film animasi telah bergeser dari menggambar manual dengan tangan, menjadi Computer-generated Imagery. 

Ketika computer menjadi semakin cepat dan programmer berkreasi untuk menciptakan algoritma rendering yang lebih efektif dan efisien, maka perkembangan perangkat lunak masa mendatang, teknologi CGI akan semakin canggih dan berdaya guna. Di masa-masa mendatang, teknologi CGI tidak akan berhenti, namun pengaruhnya akan semakin meluas. Tidak hanya pada film, namun pada bidang industry, manufaktur, pendidikan atau bahkan militer. Di masa mendatang, kebutuhan akan penliti dan praktisi di bidang teknologi CGI ini menjadi tak terelakkan. 


sumber :

http://soulofmyheart.blogspot.com/2010/03/teknologi-di-balik-cgi-3d-pemodelan-3d.html 

http://en.wikipedia.org/wiki/3D_modeling

http://saputrairwan.blogspot.com/2012/12/konsep-dasar-modeling-3d-pemodelan.html

Motion Capture

Motion capture, motion tracking, atau mocap adalah terminologi yang digunakan untuk mendeskripsikan proses dari perekaman gerakan dan pengartian gerakan tersebut menjadi model digital. Ini digunakan di militer, hiburan, olahraga, aplikasi medis, dan untuk calidasi cisi computer dan robot. Di dalam pembuatan film, mocap berarti merekam aksi dari actor manusia dan menggunakan informasi tersebut untuk menganimasi karakter digital ke model animasi computer dua dimensi atau tiga dimensi. Ketika itu termasuk wajah dan jari-jari atau penangkapan ekspresi yang halus, kegiatan ini biasa dikatakan sebagai performance capture.

Dalam sesi motion capture, gerakan-gerakan dari satu atau lebih aktor diambil sampelnya berkali-kali per detik, meskipun dengan teknik-teknik kebanyakan( perkembangan terbaru dari Weta menggunakan gambar untuk motion capture dua dimensi dan proyek menjadi tiga dimensi), motion capture hanya merekam gerakan-gerakan dari aktor, bukan merekam penampilan visualnya. Data animasi ini dipetakan menjadi model tiga dimensi agar model tersebut menunjukkan aksi yang sama seperti aktor. Ini bisa dibandingkan dengan teknik yang lebih tua yaitu rotoscope, seperti film animasi The Lord of the Rings, dimana penampilan visual dari gerakan seorang aktor difilmkan, lalu film itu digunakan sebagai gerakan frame-per-frame dari karakter animasi yang digambar tangan.

Gerakan kamera juga dapat di-motion capture sehingga kamera virtual dalam sebuah skema dapat berjalan, miring, atau dikerek mengelilingi panggung dikendalikan oleh operator kamera ketika aktor sedang melakukan pertunjukan, dan sistem motion capture bisa mendapatkan kamera dan properti sebaik pertunjukan dari aktor tersebut. Hal ini membuat karakter komputer, gambar, dan set memiliki perspektif yang sama dengan gambar video dari kamera. Sebuah komputer memproses data dan tampilan dari gerakan aktor, memberikan posisi kamera yang diinginkan dalam terminology objek dalam set. Secara surut mendapatkan data gerakan kamera dari tampilan yang diambil biasa diketahui sebagai match moving atau camera tracking.

Keunggulan

Motion capture menawarkan beberapa keuntungan dibandingkan animasi komputer tradisional dari model tiga dimensi:

• Lebih cepat, bahkan hasil secara real time bisa didapatkan. Dalam aplikasi hiburan, hal ini dapat mengurangi biaya dari animasi berbasis keyframe. Contohnya: Hand Over.

• Jumlah kerja tidak berubah dengan kompleksitas atau panjang pertunjukan dalam tingkatan yang sama ketika menggunakan teknik tradisional. Hal ini membuat banyak tes diselesaikan dengan gaya dan penyampaian yang berbeda.

• Gerakan kompleks dan interaksi fisik yang realistis seperti gerakan sekunder, berat, dan pertukaran tekanan dapat dengan mudah dibuat kembali dalam cara akurat secara fisik.

• Jumlah data animasi yang bisa diproduksi dalam waktu yang diberikan sangatlah besar saat dibandingkan dengan teknik animasi tradisional. Hal ini berkontribusi dalam keefektifan biaya dan mencapai deadline produksi.

• Potensi software gratis dan solusi dari pihak luar dapat mengurangi biaya yang dikeluarkan.

Kekurangan

• Hardware yang spesifik dan program yang special dibutuhkan untuk mendapatkan dan memproses data.

• Biaya software, perlengkapan, dan personel yang dibutuhkan dapat berpotensi menjadi penghalang bagi produksi-produksi kecil.

• Sistem pengambilan gerakan mungkin memiliki kebutuhan yang spesifik untuk ruangan operasi, tergantung dari pandangan kamera atau distorsi magnetik.

• Ketika masalah terjadi, lebih mudah untuk mengambil ulang skema daripada mencoba untuk memanipulasi data. Hanya beberapa sistem yang memungkinkan penampilan data yang real time untuk memilih apakah gambar yang diambil butuh diambil ulang.

• Hasil yang penting itu terbatas untuk apa yang bisa ditunjukkan dalam volume pengambilan tanpa editing tambahan dari data tersebut.

• Gerakan yang tidak mengikuti hokum fisika secara umum tidak bisa diambil.

• Teknik animasi tradisional, seperti menambahkan tekanan dari antisipasi dan kelanjutannya, gerakan kedua atau memanipulasi bentuk dari karakter, seperti dengan melumatkan dan memperpanjang teknik animasi, harus ditambahkan nanti.

• Jika model komputer memiliki proporsoi yang berbeda dari subjek yang diambil, artifak mungkin terjadi. Contohnya, jika seorang karakter kartun mempunyai tangan yang berukuran terlalu besar, hal ini dapat memotong badan karakter jika orang yang melakukaknnya tidak berhati-hati dengan gerakan fisiknya.

Applikasi

Video game biasa menggunakan motion capture untuk menganimasikan atlet, ahli bela diri, dan karakter dalam permainan lainnya. Ini telah dilakukan sejak Atari Jaguar yang memiliki permainan berbasis cd, yaitu Highlander: The Last of the MacLeods, dikeluarkan tahun 1995.
Film menggunakan motion capture untuk efek CG, dalam beberapa kasus mengganti animasi tradisional, dan untuk ciptaan yang dibentuk secara utuh dari komputer, seperti Gollum, The Mummy, King Kong, dan The NA’vi dari film Avatar.
Sinbad: Beyond the Veil of Mists adalah film pertama yang dibuat secara garis besar dengan motion capture, sekalipun banyak animator karakter yang juga bekerja dalam film tersebut.
Dalam memproduksi keseluruhan aspek film dengan animasi komputer, industry film saat ini dipisah menjadi antara studio yang menggunakan motion capture, dan studio yang tidak. Dari tiga nominasi Academy Award untuk kategori Best Animated Feature, dua nominasi Monster House dan pemenangnya yaitu Happy Feet) menggunakan motion capture, dan hanya Carsdari Disney Pixar's yang dianimasikan tanpa motion capture. Dalam akhir film pixar,Ratatouille, sebuah stempel muncul seperti memberi label film seperti “100% animasi asli – tanpa motion capture!”
Motion capture sudah mulai digunakan secara luas untuk memproduksi film yang mencoba untuk mensimulasi atau mengira-ngira pandangan dari sinema aksi yang live, dengan mendekati model karakter digital yang fotorealis. The Polar Express menggunakan motion capture agar Tom Hanks bisa menampilkan beberapa karakter digital yang jelas (yang dimana dia juga memberi suaranya). Adaptasi dari saga karakter animasi digital Beowulf pada tahun 2007 juga merupakan penampilan yang berdasarkan bagian dari aktor yang memberikan gerakan dan suara mereka. Film Avatar dari James Cameron menggunakan teknik ini untuk membuat NA’vi yang mendiami Pandora. Perusahaan Walt Disnet telah memproduksi film dari Robert Zemeckis, yaitu A Christmas Carol dengan menggunakan teknik ini. Disney juga telah menjdapatkan ImageMovers Digital dari Zemeckis yang dapat memproduksi film-film motion capture.
Serial televisi diproduksi seluruhnya dengan animasi motion capture termasuk Laflaque di Kanada, Sprookjesboom dan Cafe de Wereld di belanda, dan Headcases di Inggris Raya.
Virtual Reality dan Augmented Reality membuat pengguna dapat berinteraksi dengan konten digital secara real time. Ini dapat berguna untuk simulasi latihan, tes persepsi visual, atau melakukan pertunjukan perjalanan di dalam lingkungan tiga dimensi. Teknologi motion capture biasa digunakan di sistem digital puppetry (boneka) untuk mengarahkan karakter komputer secara real time.
Analisis Gait adalah aplikasi utama dari motion capture dalam pengobatan klinis. Teknik ini memungkinkan pengurus klinik untuk mengevaluasi pergerakan manusia melalui beberapa faktor biometric, seringkali saat memasang informasi ini secara live ke software untuk menganalisis.
Saat produksi film Avatar oleh James Cameron, semua adegan terkait proses ini didireksikan secara real time menggunakan layar yang mengkonversikan aktor yang dipasangkan kostum khusus motion capture menjadi bagaimana mereka terlihat di filmnya nanti, sehingga memudahkan James Cameron untuk mengarahkan film ini agar menjadi apa yang dilihat oleh para penonton. Metode ini membuat James Cameron bisa melihat adegan dari banyak pandangan dan sudut yang tidak mungkin sebelumnya dari animasi yang berjenis pre-rendered (keadaan film sebelum di render). Dia sangat bangga akan metode pelopor ini, dia bahkan mengundang Steven Spielberg dan George Lucas ke set untuk memperlihatkan dirinya sedang beraksi.
Penanda reflektif ditancapkan pada kulit untuk mengidentifikasi letak tulang dan gerakan tiga dimensi dari tubuh. Motion Capture dimulasi sebagai alat analisis photogrammetric dalam penelitian biomechanics pada tahun 1970-an dan 1980-an, serta meluas ke ranah edukasi, latihan, olahraga, dan baru saja ke ranah animasi komputer untuk televise, sinema, dan video games seiring dengan dewasanya teknologi ini. Seorang yang dipilih menggunakan penanda di dekat setiap sendi tulang untuk mengidentifikasi gerakan dari posisi atau sudut antar penanda tersebut.

Metode dan sistem

Penanda reflektif ditancapkan pada kulit untuk mengidentifikasi letak tulang dan gerakan tiga dimensi dari tubuh. Motion Capture dimulasi sebagai alat analisis photogrammetric dalam penelitian biomechanics pada tahun 1970-an dan 1980-an, serta meluas ke ranah edukasi, latihan, olahraga, dan baru saja ke ranah animasi komputer untuk televise, sinema, dan video games seiring dengan dewasanya teknologi ini. Seorang yang dipilih menggunakan penanda di dekat setiap sendi tulang untuk mengidentifikasi gerakan dari posisi atau sudut antar penanda tersebut.

Teknik-teknik terkait

Facial motion capture

Artikel utama: Facial motion capture Banyak vendor motion capture tradisional menyediakan untuk beberapa tipe pengambilan wajah resolusi rendah menggunakan (dimanapun) mulai dari 32 sampai 300 penanda dengan sistem penanda aktif maupun pasif. Semua solusi ini dibatasi oleh waktu yang dibutuhkan untuk memasang penanda, menyesuaikan posisi, dan memproses data. Hebatnya, teknologi juga membatasi resolusi mereka dan tingkat kualitas hasil mentah yang mereka keluarkan.
Tingginya keteraturan facial motion capture, juga dikenal sebagai performance capture, adalah generasi selanjutnya dari keteraturan dan juga berguna untuk merekan pergerakan yang lebih kompleks pada wajah manusia agar dapat mengambil tingkatan emosi yang lebih tinggi. Facial capture saat ini mengarah pada beberapa segmen, termasuk data motion capture tradisional berdasarkan vicon, mendapatkan topologi sesungguhnya dari wajah aktor, dan sistem kepemilikan.

Memposisikan Frekuensi Radio

Sistem memposisikan RF (radio frequency) menjadi semakin hidup seiring lebih tingginya frekuensi alat RF bisa mendapatkan presisi yang lebih baik daripada teknologi RF sebelumnya. Kecepatan cahaya adalah 30cm/nanosecond, jadi 10 GHz sinyal RF membuat akurasi sekitas 3cm. dengan menghitung luas ke seperempat panjang gelombang, dimungkinkan untuk mengembangkan resolusi menjadi 8mm. Multipath dan re-radiation dari sinyal biasanya mengakibatkan masalah tambahan, tapi teknologi ini akan menjadi ideal untuk melacak volume yang lebih besar dengan akurasi yang beralasan, karena resolusi yang diinginkan pada jarak 100m tidak kelihatan setinggi yang diinginkan.

Sistem Non-Tradisional

Sebuah pendekatan alternative dikembangkan dimana aktor diberikan are berjalan tanpa batas melalui penggunaan sebuah bola berputar, seperti bola hamster, yang memiliki sensor internal yang merekam gerakan kaku, menghapus kebutuhan akan kamera eksternal dan peralatan lainnya. Walaupun teknologi inidapat mengarah pada biaya yang lebih rendah untuk motion capture, bola dasar hanya mampu untuk merekam satu gerakan dengan satu arah yang kontinu. Sensor tambahan dikenakan pada orang tersebut dibutuhkan untuk merekam gerakan selain itu.
Alternatif lainnya adalah menggunakan 6DOF (Degrees of Freedom) panggung gerakan dengan treadmill yang omni-directional dengan motion capture optical beresolusi tinggi untuk mendapatkan efek yang sama. Orang yang direkam dapat berjalan pada sebuah area tak terbatas, menjalani daerah berbeda yang naik-turun. Aplikasi dari hal ini adalah rehabilitasi medis untuk pelatihan keseimbangan, penelitian, biomekanis, dan virtual reality.


Sumber :

http://id.wikipedia.org/wiki/Motion_capture
http://www.qualisys.com/