Texturing

Texturing

Texturing adalah proses pemberian gambar tertentu pada permukaan objek agar terkesan lebih realistis. Atau bisa diartikan lain adalah proses pemberian karakteristik permukaan pada objek. Maksud dari karakteristik adalah pewarnaan, kilauan, dan lainnya. Pada umumnya teksturing bisa disebut juga pemberian warna pada permukaan objek atau pengecatan, walaupun ada proses yang mengubah geometri objek. Namun texture mempunyai arti berbeda dengan texturing. Texture dapat dikatakan sebagai suatu gambar aktual warna dari material yang membantu menjelaskan atau memperhalus. Teknik teksturing adalah termasuk langkah pembuatan suatu proyek gambar 3D (tiga dimensi). Dimana selain teksturing, juga terdapat langkah lain seperti konseptualitas, modelling, lighting, animasi dan rendering. Proses texturing ini menentukan karakteristik sebuah objek dari segi struktur. Untuk materi sebuah object yang akan di buat, bisa digunakan aplikasi properti tertentu seperti reflectivity, transparency dan refraction. Texture kemudian bisa digunakan untuk meng-create berbagai variasi warna pattern, tingkat kehalusan.kekasaran sebuah lapisan object secara lebih detail.Dalam membentuk sebuah objek pemodelan, texturing bisa dikerjakan secara overlap dengan modelling, tergantung tingkat kebutuhan. 

Terdapat tiga masalah utama yang berhubungan dengan tekstur yaitu : 

1. Segmentasi Tekstur (Texture segmentation): merupakan masalah yang memecah suatu citra ke dalam beberapa komponen dimana tekstur dianggap konstan. Segmentasi tekstur melibatkan representasi suatu tekstur, dan penentuan dasar dimana batas segmen akan ditentukan. 

2. Sintesis Tekstur (Texture synthesis) berusaha untuk membangun region tekstur besar yang berasal dari contoh citra kecil yang ada. Dengan menggunakan contoh citra akan dibangun model probabilitas tekstur tersebut, dan kemudian menggambarkannya pada model probabilitas untuk menentukan tekstur citra. 

3. Bentuk Tekstur (Shape from Texture) melibatkan perbaikan orientasi permukaan atau bentuk permukaan dari tekstur. Di sini diasumsikan bahwa tekstur “kelihatan sama” pada titik-titik yang berbeda pada suatu permukaan, ini artinya bahwa deformasi tekstur dari titik ke titik adalah petunjuk bentuk permukaan.

 Berdasarkan strukturnya, tekstur dapat diklasifikasikan dalam 2 golongan : 

1. Makrostruktur, tekstur makrostruktur memiliki perulangan pola local secara periodik dalam suatu daerah citra, biasanya terdapat pada pola-pola buatan manusia dan cenderung mudah untuk direpresentasikan secara matematis. 

2. Mikrostruktur, pada tekstur mikrostruktur, pola-pola lokal dan perulangan tidak terjadi begitu jelas, sehinggga tidak mudah untuk memberikan definisi tekstur yang komprehensif.

Pemodelan Grafis

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)

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.

Rendering

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.

Contoh rendering dengan menggunakan OpenGL adalah render pranala. Render ini tidak dapat langsung dilakukan melalui baris perintah. Blender harus terlebih dahulu memiliki “kanvas” OpenGL, yang artinya proses render harus dimulai saat antarmuka grafis tersedia. Eksekusi perintah render dilakukan dengan injeksi perintah Python, dengan satu-satunya perbedaan adalah fungsi yang dipanggil. Bila render normal dipanggil dengan fungsi bpy.ops.render.render(animation=True), maka render OpenGL dipanggil dengan fungsi:

bpy.ops.render.opengl(animation=True, view_context=False)

Untuk merender dengan menggunakan Vray (3DS Max), proses rendering dibagi ke dalam 3 tahapan, yaitu pertama untuk proses rendering RGBA (Red Green Blue Alpha) image, kedua untuk rendering Ambience Occlusion, dan ketiga untuk rendering shadow. Vray sampai saat ini telah mengeluarkan versi Cinema 4D.

Metode Modelling 3D

Metode Modeling 3D

Pemodelan adalah membentuk suatu benda-benda atau obyek. Membuat dan mendesain obyek tersebut sehingga terlihat seperti hidup. Sesuai dengan obyek dan basisnya, proses ini secara  keseluruhan dikerjakan di komputer. Melalui konsep dan proses desain, keseluruhan obyek bisa diperlihatkan secara 3 dimensi, sehingga banyak yang menyebut hasil ini sebagai pemodelan 3 dimensi (3D modelling) (Nalwan, 1998).  Ada beberapa aspek yang harus dipertimbangkan bila membangun model obyek, kesemuanya memberi kontribusi pada kualitas hasil akhir. Hal-hal tersebut meliputi metoda untuk mendapatkan atau membuat data yang mendeskripsikan obyek, tujuan dari model, tingkat kerumitan, perhitungan biaya, kesesuaian dan enyamanan, serta kemudahan manipulasi model. Proses pemodelan 3D membutuhkan  perancangan yang dibagi dengan beberapa tahapan untuk pembentukannya. Seperti obyek apa yang ingin dibentuk sebagai obyek dasar, metoda pemodelan obyek 3D, pencahayaan dan animasi gerakan obyek sesuai dengan urutan proses yang akan dilakukan. 

Dasar Metode  Modeling  3D, Ada beberapa metode yang digunakan untuk pemodelan 3D. Ada jenis metode pemodelan obyek yang disesuaikan dengan kebutuhannya seperti dengan nurbs dan polygon  ataupun  subdivision. Modeling polygon  merupakan bentuk segitiga dan segiempat yang menentukan  area dari permukaan sebuah karakter. Setiap polygon menentukan sebuah bidang datar dengan meletakkan sebuah jajaran polygon sehingga kita bisa menciptakan bentuk-bentuk permukaan. Untuk mendapatkan permukaan yang halus, dibutuhkan banyak bidang polygon. Bila hanya menggunakan sedikit  polygon, maka object yang didapat akan terbag sejumlah pecahan polygon. Sedangkan Modeling dengan NURBS (Non-Uniform Rational Bezier Spline) merupakan metode paling populer untuk membangun sebuah model organik. Kurva pada Nurbs dapat dibentuk dengan hanya tiga titik saja. Dibandingkan dengan kurva polygon yang membutuhkan banyak titik (verteks) metode ini lebih memudahkan untuk dikontrol. Satu titik CV (Control verteks) dapat mengendalikan satu area untuk proses tekstur. 

 

Beberapa metode modeling 3D:

Box Modeling

Box Modeling / Modeling subdivisi: pemodelan Box adalah teknik pemodelan poligonal di mana seniman memulai dengan geometris primitif (Cube, bola, silinder, dll.) dan kemudian membentuknya sampai munculnya diinginkan tercapai.

Pemodel  kotak/box modeler sering bekerja secara bertahap, dimulai dengan mesh resolusi rendah, memperbaiki bentuk, dan kemudian sub-membagi mesh untuk kelancaran keluaran tepi kasar dan menambahkan detail. Proses pengelompokan dan pemurnian diulang sampai mesh mengandung cukup detail poligonal untuk menyampaikan konsep dimaksud.

Edge/Contour Modeling

pemodelan Edge teknik poligonal, meskipun fundamental berbeda dari pemodelan kotak. Dalam pemodelan tepi, bukan dimulai dengan bentuk primitif dan pembentukan, model dasarnya dibangun sepotong demi sepotong dengan menempatkan loop wajah poligonal di sepanjang kontur menonjol, dan kemudian mengisi setiap celah di antara mereka.

Ini mungkin terdengar rumit, tetapi kotak tertentu sulit untuk diselesaikan melalui pemodelan kotak saja, wajah manusia menjadi contoh yang baik. Untuk model wajah membutuhkan manajemen yang sangat ketat , dan ketelitian yang diberikan oleh pemodelan kontur dapat tak ternilai. Daripada mencoba membentuk rongga mata didefinisikan dengan baik dari kubus poligonal, itu jauh lebih mudah untuk membangun sebuah garis mata dan kemudian model sisanya dari sana. Setelah landmark utama (mata, bibir, alis, hidung, rahang) dimodelkan, sisanya cenderung selesai ke tempatnya hampir secara otomatis.

NURBS/Spline Modeling

NURBS adalah teknik pemodelan yang digunakan paling banyak untuk pemodelan otomotif dan industri. Berbeda dengan geometri poligonal, kotak NURBS tidak memiliki wajah, tepi, atau simpul. Sebaliknya, NURBS model terdiri dari permukaan dibuat oleh permukaan halus.

NURBS Curves diciptakan dengan alat yang bekerja sangat mirip dengan pen tool di MS cat atau Adobe Illustrator. Kurva digambar dalam ruang 3D, dan diedit dengan menggerakkan serangkaian yang  disebut CV (kontrol simpul). Untuk model permukaan NURBS, artis menempatkan kurva di sepanjang kontur menonjol, dan perangkat lunak secara otomatis interpolates ruang yang diantaranya.

Digital Sculpting

Industri teknologi suka berbicara tentang terobosan tertentu yang mereka sebut teknologi mengganggu . Inovasi teknologi yang mengubah cara kita berpikir tentang mencapai tugas tertentu . Mobil mengubah cara kita menuntaskan masalah sekitar . Internet mengubah cara kita mengakses informasi dan berkomunikasi . Digital Sculpting adalah teknologi mengganggu dalam arti bahwa itu membantu pemodel bebas dari batasan topologi dan aliran tepi, dan memungkinkan mereka untuk secara intuitif membuat model 3D dengan cara yang sangat mirip dengan patung tanah liat digital .

Dalam digital sculpting , jerat/kotak yang dibuat secara organik , menggunakan ( Wacom ) perangkat tablet untuk meremas dan membentuk model hampir persis seperti pematung menggunakan kuas kayu pada sepotong nyata tanah liat. Mematung digital telah mengambil karakter dan pemodelan makhluk ke tingkat yang baru , membuat proses lebih cepat , lebih efisien , dan memungkinkan seniman untuk bekerja dengan jerat/kotak - resolusi tinggi yang mengandung jutaan poligon . Terpahat jerat dikenal untuk tingkat terpikirkan sebelumnya detail permukaan , dan alami (bahkan spontan ) estetika .

Procedural Modeling

Kata prosedural dalam grafis komputer mengacu pada sesuatu yang dihasilkan algoritma , bukannya dibuat secara manual oleh tangan seorang seniman . Dalam model prosedural , adegan atau objek diciptakan berdasarkan pengguna didefinisikan berdasarkan aturan atau parameter .

Dalam paket pemodelan lingkungan populer Vue , Bryce , dan Terragen , seluruh lanskap dapat dihasilkan dengan menetapkan dan memodifikasi parameter lingkungan seperti kepadatan dedaunan dan kisaran elevasi , atau dengan memilih dari lanskap yang sudah ada seperti padang pasir , pegunungan , pesisir , dll

Model prosedural sering digunakan untuk konstruksi organik seperti pohon dan dedaunan , di mana ada variasi hampir tak terbatas dan kompleksitas yang akan sangat memakan waktu bagi seorang seniman untuk menagkap adegan dengan manual . Aplikasi SpeedTree menggunakan algoritma berbasis rekursif / fraktal untuk menghasilkan pohon yang unik dan semak-semak yang bisa dipermainkan melalui pengaturan diedit untuk tinggi batang , kepadatan cabang , sudut , meringkuk , dan puluhan jika tidak ratusan pilihan lain . CityEngine menggunakan teknik yang mirip untuk menghasilkan pemandangan kota prosedural .

Image Based Modeling

Image Based Modeling adalah proses dimana transformable objek 3D yang algoritmanya berasal dari satu set gambar dua dimensi statis. Gambar pemodelan berbasis sering digunakan dalam situasi di mana waktu atau anggaran pembatasan tidak memungkinkan untuk aset 3D menyadari sepenuhnya akan dibuat secara manual.

Mungkin contoh yang paling terkenal gambar pemodelan berbasis pada The Matrix, di mana tim tidak memiliki waktu atau sumber daya untuk model 3D set lengkap. Mereka difilmkan dengan urutan tindakan dengan kamera 360 derajat array, dan kemudian menggunakan algoritma interpretatif untuk memungkinkan pergerakan kamera 3D "virtual" melalui set dunia nyata tradisional.

3D Scanning

Scanning 3D adalah metode digitalisasi objek dunia nyata ketika tingkat yang sangat tinggi dari foto-realisme diperlukan. Sebuah objek dunia nyata (atau bahkan aktor) dipindai, dianalisis, dan data mentah (biasanya sebuah x, y, z titik awan) digunakan untuk menghasilkan poligonal atau NURBS jala akurat. Pemindaian sering digunakan ketika representasi digital dari aktor dunia nyata diperlukan, seperti dalam Kasus Penasaran Benjamin Button di mana tokoh utama (Brad Pitt) berusia terbalik sepanjang film.

Motion_Capture

Motion Capture 

Motion capture system adalah terminologi yang digunakan untuk mendeskripsikan proses dari perekaman dan penterjemahan gerakan menjadi model digital. Motion capture system ini digunakan pada bidang animasi, medis, simulasi (augmented reality), olahraga, entertaiment, analisa gerakan dan lain sebagainya. Metode input yang digunakan pada teknik motion capture bervariasi, antara lain electromechanic, acoustic, electromagnetic, and optic.

Metode yang paling populer adalah metode optic, karena lebih tahan terhadap gangguan dan gerakan subjek lebih mudah dibanding metode lain. Pada penelitian ini dilakukan perancangan motion capture system input optik untuk bipedal trajectory planning dengan kamera umum yang low cost. Marker berwarna merah digunakan sebagai penanda gerakan yang dipasang pada enam posisi right sagital plane, yaitu body, hip, knee, ankle, heel dan toe. Image berwarna yang ditangkap kamera dinormalisasi dan difilter untuk menghasilkan image biner. Nilai-nilai ketiga sudut (hip,knee dan ankle) ditentukan koordinatnya berdasarkan posisi marker yang dideteksi menggunakan persamaan geometrik. Setiap nilai sudut yang diukur dikalibrasi menggunakan manual geometric dan error perhitungan sudutnya adalah 1.6%. Gerakan berjalan satu cycle ditangkap oleh kamera selama 1,25 milidetik dan data sudut hip, knee dan ankle digunakan untuk perancangan robot trajectory planning saat berjalan. Tiga subjek digunakan pada pengujian sistem, dengan melakukan gerakan berjalan satu cycle masing-masing sepuluh kali. Setelah tigapuluh kali percobaan terdapat tiga error sudut yang dihasilkan yang disebabkan oleh jumlah marker yang terdeteksi kamera hanya lima marker. Marker yang tidak terdeteksi terjadi pada knee saat gerakan berjalan yang cepat. Metode ini diharapkan dapat dikembangkan pada pengukuran joint movement pada plane yang berbeda (frontal dan transversal).