(PEMROGRAMAN GRAFIK) MATERI PEMROGRAMAN GRAFIK KELAS XII

1. Pengenalan Komputer Grafik

Grafika komputer (Inggris: Computer graphics) adalah bagian dari ilmu komputer yang berkaitan dengan pembuatan dan manipulasi gambar (visual) secara digital. Bentuk sederhana dari grafika komputer adalah grafika komputer 2D yang kemudian berkembang menjadi grafika komputer 3D, pemrosesan citra (image processing), dan pengenalan pola (pattern recognition). Grafika komputer sering dikenal juga dengan istilah visualisasi data.

Sejarah grafika komputer :

Istilah ”Grafik Komputer”ditemukan tahun 1960 oleh William Fetter : pembentukan disain model cockpit (Boeing) dengan menggunakan pen plotter dan referensi model tubuh manusia 3 Dimensi.

Sejarah Perkembangan Komputer Grafik:

 

o    Awal tahun 60-an dimulainya model animasi dengan menampilkan simulasi efek fisik.

o    1961: Edward Zajac menyajikan suatu model simulasi satelit dengan menggunakan teknologi Grafik Komputer.

o    1963 :  -ditemukan Sutherland (MIT)
-Sketchpad (manipulasi langsung, CAD)
-Alat untuk menampilkan Calligraphic (vector)
-Mouse oleh Douglas Englebert

o    1968 : ditemukan Evans & Sutherland.

o    1970: Pierre B´eezier mengembangkan kurva B´eezier.

o    1972: ditayangkannya filmWestworld, sebagai film pertama yang menggunakan animasi komputer.

o    1974: Ed Catmull mengembangkan z-buffer (Utah). Komputer animasi pendek, Hunger:Keyframe animation and morphing.

o    1976: Jim Blinn mengembangkan texture dan bump mapping.

o    1977: Film terkenal Star Wars menggunakan grafik komputer.

o    1979: Turner Whitted mengembangkan algoritma ray tracing,untuk pesawat Death Star.

o    Pertengahan tahun 70-an hingga 80-an: Pengembangan Quest for realism radiosity sebagai main-stream aplikasi realtime.

o    1982: Pengembangan teknologi grafik komputer untuk menampilkan partikel.

o    1984: Grafik Komputer digunakan untuk menggantikan model fisik pada film The Last Star Fighter.

o    1986: Pertama kalinya Film hasil produksi grafik komputer dijadikan sebagai nominasi dalam Academy Award: Luxo Jr. (Pixar).

o    1989: Film Tin Toy (Pixar) memenangkan Academy Award.

o    1995: Diproduksi fillm Toy Story (Pixar dan Disney) sebagai film3D animasi panjang pertama.

o    Akhir tahun 90-an, ditemukannya teknologi visualisasi interaktif untuk ilmu pengetahuan dan kedokteran, artistic rendering, image based rendering, path tracing, photon maps, dll.

o    Tahun 2000 ditemukannya teknologi perangkat keras untuk real-time photorealistic rendering

 

Kemajuan dalam komputer grafis adalah berasal dari seorang mahasiswa MIT, Ivan Sutherland. Pada tahun 1961 Sutherland menciptakan program komputer untuk menggambar yang disebut Sketchpad. Dengan menggunakan Light Pen, Sketchpad dapat menggambar bentuk sederhana pada layar komputer, menyimpan mereka dan bahkan bisa memanggil mereka lagi nanti. Light pen itu sendiri memiliki sel fotolistrik kecil di ujungnya. Sel ini dipancarkan pulsa elektronik setiap kali ditempatkan di depan layar komputer dan pistol elektron layar itu ditembakkan langsung dalam. Dengan waktu yang singkat pulsa elektronik ini tahu dimana lokasi electron gun, ini mudah untuk menentukan persis di mana pena ini di layar pada saat tertentu. Begitu yang ditentukan, komputer kemudian bisa menggambar kursor di lokasi itu.

Sutherland tampaknya terus mencari solusi yang sempurna untuk banyak masalah grafis yang dihadapinya. Bahkan saat ini, banyak standar grafis komputer interface mulai mendapatkan masalah dengan program Sketchpad awal. Salah satu contoh dari hal ini adalah dalam batasan menggambar. Jika seseorang ingin menggambar persegi misalnya, ia tidak perlu khawatir tentang menggambar empat baris sempurna untuk membentuk tepi kotak. Satu hanya dapat menentukan bahwa ia ingin menggambar kotak, dan kemudian tentukan lokasi dan ukuran kotak. Perangkat lunak kemudian akan membangun sebuah kotak yang sempurna, dengan dimensi yang tepat dan di lokasi yang tepat. Contoh lain adalah bahwa perangkat lunak Sutherland model objek - tidak hanya gambar objek. Dengan kata lain, dengan model mobil, orang bisa mengubah ukuran ban tanpa mempengaruhi sisa mobil. Itu bisa meregangkan tubuh mobil tanpa deformasi ban.

Revolusi perangkat Hardware

 

1.     Hukum Moore : “Setiap 12-18 bulan, kemampuan komputer meningkat dua kali lipat dalam hal harga/performance untuk setiap penggandaan jumlah transistor”.

2.     Memory grafik dan kecepatan jaringan meningkat secara eksponensial, Graphics chips meningkat setiap 6-9 bulan (contoh : Sony Playstation 2, nVidia GeForce FX, Nintendo GameCube, Microsoft Xbox).

 

Sistem Grafika computer dibedakan antara non-interaktif dan interaktif:

 

1.     Grafika computer non interaktif: dibuat sebagai akhir dari proses dalam bentuk hardcopy.

o    Grafika dengan lineprinter: Sistem computer general purpose dengan perangkat lunak yang sesuai bias digunakan sebagai suatu system grafika (seperti di masa-masa awalnya grafika computer) yaitu dengan mengkombinasikan berbagai karakter dengan cara cetak-tumpuk untuk meniru pola shading (gradasi tingkat keabuan).

o    Grafika dengan plotter dan semcam: terutama untuk grafika “line-drawing”.Grafika dengan hi quality printers: laser, ink-jet, thermal, dsb.

2.     Grafika interaktif dapat dibuat dan dimanipulasi secara interaktif pada layar peranti peraga. Peranti-peranti peraga interaktif yang paling umum digunakan: CRT (tabung sinar katoda). Lain-lain: DVST, plasma-panel, LED/LCD, laser, dsb.
Komponen Dasar Sistem Grafik Interaktif : 

o    Masukan : mouse, tablet dan stylus, peralatan force feedback, scanner, live video stream, dll

o    Proses dan Penyimpanan

o    Keluaran : layar, printer berbasis kertas, perekam video, non-linear editor, dll

Tujuan dari grafika komputer ini adalah untuk memungkinkan manusia berkomunikasi lewat gambar, bagan-bagan, dan diagram.

Bagian dari grafika komputer meliputi:

 

* Geometri: mempelajari cara menggambarkan permukaan bidang
* Animasi: mempelajari cara menggambarkan dan memanipulasi gerakan
* Rendering: mempelajari algoritma untuk menampilkan efek cahaya
* Citra (Imaging): mempelajari cara pengambilan dan penyuntingan gambar

Beberapa perangkat Lunak Grafis meliputi:

1.     Corel Draw

2.     Auto CAD

3.     3D Studio MAX

4.     Visio

5.     dll.

Aplikasi-aplikasi computer grafik :

 

1.     Computer-Aided Design (CAD)
CAD adalah alat bantu berbasis komputer yang digunakan dalam proses analisis dam desain, khusunya untuk sistem arsitektural dan engineering. CAD banyak digunakan dalam mendesain bagunan, mobil, pesawat, komputer, alat-alat elektronik, peralatan rumah tangga, dan berbagai produk lainnya. Contoh aplikasinya: AutoCAD. 

 

2.       Computer-Aided Sofware Engineering (CASE)
CASE mirip dengan CAD tetapi digunakan dalam bidang sofware engineering. CASE digunakan dalam memodelkan user requirement, pemodelan basisdata, workflow dalam proses bisnis, struktur program, dan sebagainya. Contoh aplikasi: Rational Rose, SyBase Power Designer 

 

3.       Virtual Reality
Virtual Reality adalah lingkungan virtual yang seakan-akan begitu nyata di mana user dapat berinteraksi dengan objek-objek dalam suasana atau lingkungan 3 dimensi. Perangkat keras khusus digunakan untuk memberikan efek pemadangan 3 dimensi dan memampukan user beriteraksi dengan objek-objek yang ada dalam lingkungan.  Aplikasi ini dapat memberikan keutungan berupa mengurangi resiko cedera selama latihan, mengurangi biaya penerbangan, melatih perwira sebelum melakukan terjun payung sesungguhnya. 

 

4.       Visualisasi Data
Visualisasi Data adalah teknik-teknik membuat image, diagram, atau animasi untuk mengkomunikasikan pesan. Visualisasi telah menjadi cara yang efektif dalam mengkomunikasikan baik data atau ide abstrak maupun nyata sejak permulaan manusia. 

 

5.       Pendidikan dan Pelatihan
Model-model yang dihasilkan melalui komputer yang tentunya menggunakan grafis biasa digunakan sebagai alat bantu pendidikan. Model-model seperti proses-proses fisika dan kimia, fungsi-fungsi psikologi, simulasi, dan sebagainya dapat membantu sesorang memahami bagaimana operasi atau proses yang terjadi dalam suatu sistem. 

 

6.       Computer Art
Computer art adalah penggunaan komputer grafis untuk menghasilkan karya-karya seni. Hasil dapat berupa kartun, potret, foto, layout media cetak, logo, lukisan abstrak, desain interior atau eksterior, dan lain sebagainya.

 

7.       Hiburan
Komputer grafis juga digunakan secara luas pada bidang entertainment khususnya pertelevisian, motion pictures, animasi, video clips, dan sebagainya. Film-film animasi yagn berdar di pasaran seperti Shrek, Monster Inc., anime-anime Jepang, menggunakan komputer grafis. 

 

8.       Video Game
Video game adalah permainan yang melibatkan interaksi dengan user interface untuk menghasilkan umpan balik berupa visualisasi pada perangkat video. Aplikasi banyak beredar di pasaran mulai yang sederhana 2 dimensi, seperti tetris, hingga yang rumit, 3 dimensi, dan memerlukan resource banyak, seperti game sepakbola Winning Eleven. Dari yang yang standalone hingga online network, seperti Ragnarok. Dari PC, console, hingga mobile devices. 

 

9.       Pengolahan Citra
Pengolahan citra berkaitan dengan teknik-teknik untuk modifikasi dna intepretasi citra, meningkatkan kualitas citra, analisis citra, dan mengenali pola-pola visual yang ada dalam suatu citra. Contoh: perbaikan citra sehingga menjadi lebih jelas. 

 

1.   Computer Vision
Compute Vision adalah ilmu pengetahuan dan teknologi dari mesin-mesin yang dapat melihat. Sebagai disiplin ilmu, computer vision berkaitan dengan teori untuk membangun sistem buatan yang dapat menarik informasi dari citra-citra. Informasi tersebut kemudian dapat digunakan sebagai input dalam mengambil keputusan atau tindakan. Data citra yang diambil dapat berupa video, citra dari berbagai kamera, dan sebagainya.

 

1.   Graphical User Interface
Graphical User Inteface adalah antarmuka grafis yang mempermudah interaksi manusia dengan komputer dan alat-alat yang dikendalikan oleh komputer. GUI sudah sering kita lihat berupa window-window yang digunakan pada sistem operasi Windows, Mac, maupun Linux. 

 

  2. Library Grafik

OPENGL

1. Pengertian OpenGL

OpenGL (Open Graphics Library) adalah suatu spefikasi grafik yang low-level yang menyediakan fungsi untuk mempermudah pekerjaan atau untuk keperluan – keperluan pemrograman grafis (Graphics Programming / GP), termasuk grafik primitif (titik, garis, dan lingkaran). OpenGL(Open Graphic Library) adalah sebuah library terdiri dari berbagai macam fungsi dan biasanya digunakan untuk menggambar sebuah objek 2D ata 3D. OpenGL bersifat Open-Source, multi-platform dan multi-language.

OpenGL juga merupakan suatu antarmuka pemrograman aplikasi (application programming interface (API) yang tidak tergantung pada piranti dan platform yang digunakan, sehingga OpenGL dapat berjalan pada sistem operasi Windows, UNIX,SGI, Linux, frreBSD dan sistem operasi lainnya.

OpenGL pada awalnya didesain untuk digunakan pada bahasa pemrograman C/C++, namun dalam perkembangannya OpenGL dapat juga digunakan dalam bahasa pemrograman yang lain seperti Java, Tcl, Ada, Visual Basic, Delphi, maupun Fortran. Namun OpenGL di-package secara berbeda-beda sesuai dengan bahasa pemrograman yang digunakan

2. Sejarah OpenGL

Tahun 1980-an, mengembangkan perangkat lunak yang dapat berfungsi dengan berbagai hardware grafis adalah tantangan nyata. Pengembang perangkat lunak antarmuka dan kebiasaan menulis driver untuk setiap perangkat keras yang menjadikannya semakin mahal dan mengakibatkan banyak duplikasi.

OpenGL Dikembangkan oleh Silicon Graphics (SGI) pada tahun 1990-an. Pendahulu openGL adalah IRIS GL dari Silicon Grapics, yang pada awalnya berupa GL(Glut Library) 2D, yang berevolusi menjadi API program 3D untuk workstation canggih milik perusahaan tersebut.

OpenGL adalah hasil dari usaha SGI untuk mengembangkan dan meningkatkan kemampuan portable IRIS. API grafis yang baru akan menawarkan kemampuan IRIS GL tetapi dengan standar yang lebih terbuka, dengan input dari pembuatan hardware lain dan sistem operasi lain, dan akan memudahkan adaptasi ke hardware platform dan sistem operasi lain. SGI menganggap bahwa IrisGL API itu sendiri tidak cocok untuk membuka karena masalah lisensi dan paten. Juga, IrisGL memiliki fungsi-fungsi API yang tidak relevan dengan grafis 3D. Sebagai contoh, termasuk windowing, keyboard dan mouse API, sebagian karena dikembangkan sebelum Sistem X Window dan Sun’s NEWS sistem dikembangkan.

Untuk lebih mempopulerkan openGL SGI mengijinkan pihak lain untuk mengembangkan standart openGL,dan beberapa vendor menyambut hal tersebut dengan membentuk OpenGL Architecture Review Board (ARB).

Pendiri openGL adalah SGI, Digital Equepment Corporation, IBM, Intel dan Microsoft, pada tanggal 1 juli 1992 OpenGL versi 1.0 diperkenalkan.

Tahun 1994 SGI mengeluarkan gaggasan yang disebut “OpenGL + +” yang mencakup unsur-unsur seperti grafik adegan-API (mungkin berbasis di sekitar mereka Performer teknologi). Spesifikasi itu beredar di kalangan beberapa pihak yang berkepentingan – tetapi tidak pernah berubah menjadi sebuah produk pada tahun 1995, yang akan menjadi pesaing utama dari OpenGL. Pada tanggal 17 Desember 1997 Microsoft dan SGI memprakarsai Fahrenheit proyek, yang merupakan upaya bersama dengan tujuan mempersatukan OpenGL dan Direct3D antarmuka (dan menambahkan adegan-API grafik juga). Pada tahun 1998 Hewlett-Packard bergabung dengan proyek ini. Ini awalnya menunjukkan beberapa janji untuk membawa dunia komputer grafis 3D interaktif API, melainkan karena kendala keuangan di SGI, alasan strategis di Microsoft, dan kurangnya dukungan industri , itu ditinggalkan pada tahun 1999.

OpenGL mengalami beberapa revisi yang sebagian besar ada penambahan ektensi secara berangsur-angsur pada main body dari API. Contohnya OpenGL 1.1 (1997) ada penambahan glBindTexture. OpenGL 2.0 (2004) memasukkan tambahan yang paling penting yaitu OpenGL Shading Language (GLSL).

GLUT (GL Utility Toolkit)

1. Pengertian

Dikarenakan OpenGL tidak menyediakan interface sistem window ataupun input, maka untuk tujuan ini aplikasi harus mengunakan keseragaman spesifik platform. Dengan demikian jika aplikasi yang diinginkan tidak hanya berjalan di satu platfrom saja, maka perlu menggunakan GLUT

GLUT merupakan pengembangan dari OpenGL yang didesain untuk aplikasi dengan level kecil hingga menengah dan menggunkan callback function untuk menambahkan interaksi dari user. GLUT menyediakan interface untuk menejemen window, menu, dan peralatan input (keyboard, dan mouse). GLUT juga menyediakan fungsi otomatis untuk menggambar objek primitif (garis, lingkaran, titik, persegi),objek 3 dimensi wire (kerangka) maupun yang solid, seperti cube (kubus), sphere (bola), dan teapot (poci teh), cone (kerucut), torus, dan lain-lain .

GLUT dikembangkan oleh Mark Kilgard, yaitu penulis  OpenGL Programming for the X Window System dan The Cg Tutorial: The Definitive Guide to Programmable Real-Time Graphics, ketika dia masih bekerja di Silicon Graphics.

Dua tujuan GLUT ialah menciptakan fleksibitas code antar platform yang dapat dijalankan lebih dari satu sistem operasi (Windows, Linux, Mac OS X, FreeBSD, OpenBSD, NetBSD), dan untuk lebih mudah mempelajari OpenGL. Dengan menggunakan GLUT hanya memerlukan sedikit code dibandingkan dengan OpenGL, tanpa mengetahui spesifikasi sistem operasi, dikarenakan OpenGL adalah sebagai mesin.

2. Pemrograman Berbasis Event

GLUT pada dasarnya dibangun untuk menciptakan aplikasi grafis menggunakan pemrograman yang bersifat prosedural. Di dalamnya terdapat fungsi main loop yang diatur oleh GLUT dan looping yang terjadi dalam aplikasi bertujuan untuk penanganan fungsi-fungsi callback sebagai input dari user seperti fungsi redraw, mouse, keyboard, joystick, dan lain-lain.

Untuk pemrograman OpenGL menggunakan C++, diperlukan library tambahan  yaitu :

1. glut.h yang dicopy ke drive:\Program Files\Microsoft Visual Studio 2010\Vc\include\GL
2. glut32.lib  yang dicopy ke drive:\Program Files\Microsoft Visual Studio 2010\Vc\lib
3. glut32.dll yang dicopy ke drive:\Windows\System

3. Menejemen Window

Ada 5 fungsi yang harus dipanggil untuk melakukan instalansi window yaitu:

a. glutInit(int argc,char**argv)

Fungsi ini menginisialisasi glut dan memproses argument command_line yg disertakan(jika ada). Fungsi ini harus di panggil pertama kali sebelum pemanggilan terhadap fungsi-fungsi yang lain.

b. glutInitDisplayMode(unsigned intmode)

Fungsi ini digunakan untuk menentukan apakah akan menggunakan model pewarnaan RGBA atau indek warna. Dengan fungsi ini juga bisa menentukan apakah akan menggunakan windows buffer single atau double.

c. GlutInitWindowPosisition(int.x,int.y)

Fungsi ini menentukan letak window dengan patokkannya ialah pada window kiri atas.

d. glutInitWindowSize(int width,int height)

fungsi ini menspesifikasikan ukuran window yang dibuat dalam pixel.

e. glutCreateWindow(char *string)

fungsi untuk membuat window dalam konteks openGL, dan akan menghasilkan identitas atau judul window tersebut.

4. Windowing dengan GLUT

Display Callback

glutDisplayFunc(void(*func)(void))

Fungsi ini memanggil fungsi lain yg menentukan konten dari windows yg telah di buat sebelumnya.

glutPostRedisplay(void)

Untuk mengubah konten window

glutMainLoop(void)

Fungsi untuk event perulangan, display pada callback akan terus ditampilkan selama aplikasi itu tidak ditutup.

 3. MORPHING Pada Komputer Grafik 

 Morphing adalah perubahan bentuk obyek gambar secara bertahap. Morphing merupakan salah satu teknik yang banyak digunakan dalam dunia entertainment karena efek dari morphing ini sangat menarik untuk diamati. Morphing memerlukan dua gambar, yaitu gambar awal dan gambar akhir. Morphing digunakan untuk membuat gambar yang merupakan gambar perubahan setiap satuan waktu dari gambar asal ke gambar hasil. Morphing secara sederhana dapat dilakukan dengan menggunakan interpolasi linier.
                                                          
 contoh Morphing                                              Rumus Interpolasi
Morphing suatu obyek gambar adalah hasil perubahan pada setiap titiknya, atau dengan kata lain morphing adalah suatu proses perubahan koordinat x dan y pada setiap titik dalam sebuah objek sehingga menjadi objek yang baru. Berikut ini contoh proses morphing pada suatu objek.
Pseudocode Algoritma pada fungsi interpolasi linier :
function interpolasi_linier(x1 : integer,x2 : integer,y1 : integer,y2 : integer,x : integer):integer var y:integer;
begin
   y:=(x(y1-y2)-(x1*y2)+(x2*y1))/(x2-x1);
contoh Morphing menggunakan Sqirls morph

 

 4. FRAKTAL

 

Pengertian Fraktal

Fraktal adalah benda geometris yang kasar pada segala skala, dan terlihat

dapat "dibagibagi" dengan cara yang radikal. Beberapa fraktal bisa dipecah menjadi

beberapa bagian yang semuanya mirip dengan fraktal aslinya. Fraktal dikatakan

memiliki detil yang tak hingga dan dapat memiliki struktur serupa diri pada tingkat

perbesaran yang berbeda. Pada banyak kasus, sebuah fraktal bisa dihasilkan dengan

cara mengulang suatu pola, biasanya dalam proses rekursif atau iteratif.

 

Jenis – Jenis Fraktal

Terdapat banyak sekali tipe dari fraktal, namun pada dasarnya fraktal dapat

digolongkan ke dalam 6 kelompok besar :

• Fraktal yang diturunkan dari geometri standar menggunakan transformasi

iterasi pada bentuk-bentuk standar seperti garis lurus (the Cantor dust or the

von Koch curve), segitiga (the Sierpinski triangle), atau kubus (the Menger

sponge).Bentuk fraktal pertama yang diciptakan di akhir abad 19 dan 20

merupakan bagian dari kelompok ini.

 

• IFS (Iterated Function Sistems). Jenis fraktal ini diperkenalkan oleh Michael

Barnsley. Struktur dari fraktal ini ditentukan oleh satu set dari fungsi linear

yang transformasinya terjadi berdasarkan keseragaman, translasi, dan rotasi.

Fungsi yang dimasukkan ke dalam sistem dipilih secara acak, tapi set akhir/

final adalah pasti dan memperlihatkan struktur fraktal.

 

• Strange Attractors. Bentuk ini dapat dikatakan adalah representasi dari

pergerakan chaos/ acak. Bentuk ini sangat kompleks dan dibentuk dari garis

yang memiliki panjang yang tidak terbatas, digambarkan dengan perulangan

terus-menerus, tanpa pernah bersilangan.

 

• Plasma fractals. Dibentuk dengan teknik gerak Brown (Brownian motion)

atau algoritma titik tengah (midpoint). Fraktal jenis ini menghasilkan tekstur

indah dengan sktruktur fraktal seperti awan, api, batu, kayu, dan lain-lain.

Banyak digunakan pada program CAD. Seniman fraktal yang sudah ahli

sangat menyukai plasma untuk membuat tekstur atau latar dari gambar

mereka.

 

• L-Sistems. Juga disebut sebagai sistem Lindenmayer, tidak diciptakan untuk

membentuk fraktal, tapi untuk memodelkan pertumbuhan dan interaksi.

L-Sistem adalah grammar formal yang secara berulang-ulang melakukan

aturan-aturan (rules) menjadi sebuah set. Sebagai hasilnya, kadang-kadang

dihasilkan suatu struktur fraktal.

 

• Gambar fraktal yang diciptakan dengan iterasi dari fungsi polinomial.

Mungkin adalah jenis fraktal yang paling terkenal (Julia dan Mandelbrot).

Hanya jenis inilah yang sudah sangat luas diteliti dan dikembangkan dengan

berbagai algoritma pewarnaan.

 

SEGITIGA SIERPINSKI

Segitiga Sierpinski merupakan salah satu fraktal yang diturunkan dari

geometri standar menggunakan transformasi iterasi pada bentuk-bentuk standar

yaitu segitiga.

Untuk membentuk SS, pada langkah pertama ( n = 0) kita mulai dari sebuah

segitiga sama sisi yang masing-masing sisinya bernilai 1 satuan. Pada langkah

selanjutnya ( n = 1), kita harus memotong seluruh bagian tengah segitiga tersebut

oleh suatu bentuk segitiga terbalik. Kemudian pada n = 2 , lakukan hal yang sama

untuk setiap segitiga yang terbentuk dari langkah sebelumnya. Proses tersebut

diulang terus menerus sampai n = ¥. (Tentu saja, hal ini dapat dilakukan dalam

pikiran, tetapi tidak dalam kenyataan.) Himpunan dari segitiga pada langkah terakhir

( n = ¥) adalah Segitiga Sierpinski yang diinginkan

 

6. Rendering

Dalam pemodelan geometris baik yang 2D ataupun 3D maka kita mengenal istilah rendering. Sebenarnya apa sih yang di maksud rendering itu?? Rendering adalah suatu proses yang di lakukan untuk menghasilkan citra yang lebih solid dari model yang telah di bentuk.

Rendering merupakan salah satu sub topik utama dalam 3D computer graphics. Dan pada prakteknya selalu berhubungan dengan aspek-aspek yang lain. Seperti Graphic pipeline, yang merupakan tahapan terakhir, memberikan tampilan akhir pada model dan animasi.
Rendering tidak hanya digunakan pada game programming. Rendering juga sering digunakan untuk desain arsitektur, simulator, movie atau juga spesial effect pada tayangan televisi, dan design visualization. Setiap bidang tadi mempunyai perbedaan dalam keseimbangan antara features dan tehnik dalam rendering. Terkadang rendering juga diintegrasikan dengan model yang lebih besar, paket animasi, terkadang juga berdiri sendiri dan juga terkadang free open-source product.

Dalam bidang 3D Graphics sendiri rendering harus dilakukan secara cermat dan teliti. Maka dari itu terkadang dilakukan pre rendering sebelum rendering dilaksanakan. Per rendering sendiri adalah proses pengkomputeran secara intensif ,yang biasanya digunakan untuk pembuatan film, menggunakan graphics card dan 3D hardware accelerator untuk penggunaan real time rendering.

Rendering merupakan sebuah proses untuk menghasilkan sebuah citra 2D dari data 3D. Prose ini bertujuan untuk untuk memberikan visualisasi pada user mengenai data 3D tersebut melalui monitor atau pencetak yang hanya dapat menampilkan data 2D.

Ø  Metode Rendering

Metode rendering yang paling sederhana dalam grafika 3D :

·         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.

Ø  Proses Rendering dari Objek 3D
Secara umum, proses untuk menghasilkan rendering dua dimensi dari objek-objek 3D melibatkan 5 komponen utama :

·         Geometri

·         Kamera

Dalam grafika 3D, sudut pandang (point of view) adalah bagian dari kamera. Kamera dalam grafika 3D biasanya tidak didefinisikan secara fisik, namun hanya untuk menentukan sudut pandang kita pada sebuah world, sehingga sering disebut virtual camera. Sebuah kamera dipengaruhi oleh dua buah faktor penting.

Faktor pertama adalah lokasi (camera location). Lokasi sebuah kamera ditentukan dengan sebuah titik (x,y,z).

Faktor kedua adalah arah pandang kamera. Arah pandang kamera ditunjukkan dengan sebuah sistem yang disebut system koordinat acuan pandang atau sistem (U,N,V). Arah pandang
kamera sangat penting dalam membuat sebuah citra, karena letak dan arah pandang kamera menentukan apa yang terlihat oleh sebuah kamera. Penentuan apa yang dilihat oleh kamera
biasanya ditentukan dengan sebuah titik (x,y,z) yang disebut camera interest.

Pada kamera, dikenal field of view yaitu daerah yang terlihat oleh sebuah kamera.Field of view pada grafika 3D berbentuk piramid, karena layar monitor sebuah komputer berbentuk segiempat. Objekobjek yang berada dalam field of view ini akan terlihat dari layar monitor, sedang objek-objek yang berada di luar field of view ini tidak terlihat pada layar monitor. Field of view ini sangat penting dalam pemilihan objek yang akan diproses dalam rendering. Objekobjek diluar field of view biasanya tidak akan diperhitungkan, sehingga perhitungan dalam proses rendering, tidak perlu dilakukan pada seluruh objek.

·         Cahaya

Sumber cahaya pada grafika 3D merupakan sebuah objek yang penting, karena dengan cahaya ini sebuah world dapat terlihat dan dapat dilakukan proses rendering. Sumber cahaya ini juga membuat sebuah world menjadi lebih realistis dengan adanya bayangan dari objek-objek 3D
yang ada. Sebuah sumber cahaya memiliki jenis. Pada grafika 3D
dikenal beberapa macam sumber cahaya, yaitu :
a. point light
memancar ke segala arah, namun intensitas cahaya yang diterima objek bergantung dari posisi sumber cahaya. Tipe ini mirip seperti lampu pijar dalam dunia nyata.
b. spotlight
memancarkan cahaya ke daerah tertentu dalam bentuk kerucut. Sumber cahaya terletak pada puncak kerucut. Hanya objek-objek yang terletak pada daerah kerucut tersebut yang akan nampak.
c. ambient light
cahaya latar/alam. Cahaya ini diterima dengan intensitas yang sama oleh setiap permukaan pada benda. Cahaya latar tersebut dimodelkan mengikuti apa yang terjadi di alam, diaman dalam keadaan tanpa sumber cahaya sekalipun, benda masih dapat dilihat.
d. area light
e. directional light
memancarkan cahaya dengan intensitas sama ke suatu arah tertentu. Letak tidak mempengaruhi intensitas cahayanya. Tipe ini dapat menimbulkan efek seolah-olah sumber cahaya berada sangat jauh dari objek
f. parallel point
sama dengan directional, hanya pencahayaan ini memiliki arah dan posisi.

Model dari pencahayaan, dipakai untuk menghitung intensitas dari cahaya yang terlihat dari setiap posisi pada setiap permukaan benda yang terlihat oleh kamera. Ketika melihat sebuah benda, terlihat cahaya yang dipantulkan dari permukaan benda, dimana cahaya ini merupakan intregrasi dari sumber-sumber cahaya serta cahaya yang berasal dari pantulan cahaya permukaan-permukaan yang lain. Karena itu benda-benda yang tidak langsung menerima cahaya dari sumber cahaya, masih mungkin terlihat bila menerima cahaya pantulan yang cukup dari
benda didekatnya.

Model sederhana dari sumber cahaya adalah sebuah titik sumber, dimana dari titik ini cahaya dipancarkan. Perhitungan pencahayaan bergantung pada sifat dari permukaan yang terkena cahaya, kondisi dari cahaya latar serta spesifikasi sumber cahaya.

Semua sumber cahaya dimodelkan sebagai sumber titik yang dispesifikasikan dengan :
a. Lokasi; Lokasi (x,y,z) dari sebuah sumber cahaya akan menentukan pengaruhnya terhadap sebuah objek.
b. Intensitas; Intensitas cahaya menyatakan kekuatan cahaya yang dipancarkan oleh sebuah sumber cahaya. Parameter ini merupakan angka, yang biasanya makin besar nilainya, makin terang sumber cahaya tersebut.
c. Warna; Warna cahaya dari sumber ini akan mempengaruhi warna dari sebuah objek, jadi selain warna objek tersebut warna cahaya yang jatuh pada objek tersebut akan mempengaruhi warna pada rendering. Warna cahaya ini biasanya terdiri dari 3 warna dasar grafika komputer, yaitu: merah, hijau, biru atau lebih dikenal dengan RGB.

·         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, dan lain-lain.
Parameter Warna dalam karakteristik permukaan direpresentasikan dengan tiga warna dasar, yaitu RGB. Saat rendering, warna pada sebuah objek tergantung dari warna dalam karakteristik permukaan dan warna cahaya yang mengenainya. Jadi citra hasil rendering mungkin akan memiliki warna yang sedikit berbeda dengan warna objek tersebut.

Parameter tekstur direpresentasikan dengan sebuah nama file. File ini akan menjadi tekstur pada permukaan objek tersebut. Selain itu juga ada beberapa parameter dalam tekstur yang berguna untuk 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-parameter tersebut. Misalnya pada roughness, makin besar nilai parameternya, makin kasar objek tersebut.

·         Algoritma Rendering

Algoritma Rendering adalah prosedur yang digunakan oleh suatu program untuk mengerjakan perhitungan untuk menghasilkan citra 2D dari data 3D. Kebanyakan algoritma rendering yang ada saat ini menggunakan pendekatan yang disebut scan-line
rendering berarti program melihat dari setiap pixel, satu per satu, secara horizontal dan menghitung warna di pixel tersebut. Saat ini dikenal 3 algoritma :
Ray-Casting
Ray-Tracing
Radiosity