Pencahayaan merupakan salah satu faktor untuk mendapatkan keadaan lingkungan yang aman, nyaman, dan berkaitan erat dengan produktivitas manusia. Pencahayaan yang baik memungkinkan orang dapat melihat objek-objek yang dikerjakannya secara jelas dan cepat. Menurut sumbernya, pencahayaan dapat dibagi menjadi:
1 Pencahayaan alami
Pencahayaan alami adalah sumber pencahayaan yang berasal dari sinar matahari. Sinar alami mempunyai banyak keuntungan, selain menghemat energi listrik juga dapat membunuh kuman. Untuk mendapatkan pencahayaan alami pada suatu ruang diperlukan jendela-jendela yang besar ataupun dinding kaca sekurang-kurangnya 1/6 daripada luas lantai. Sumber pencahayaan alami kadang dirasa kurang efektif dibanding dengan penggunaan pencahayaan buatan, selain karena intensitas cahaya yang tidak tetap, sumber alami menghasilkan panas terutama saat siang hari. Faktor-faktor yang perlu diperhatikan agar penggunaan sinar alami mendapat keuntungan, yaitu:
1. Variasi intensitas cahaya matahari
2. Distribusi dari terangnya cahaya
3. Efek dari lokasi, pemantulan cahaya, jarak antar bangunan
4. Letak geografis dan kegunaan bangunan gedung
2 Pencahayaan buatan
Pencahayaan buatan adalah pencahayaan yang dihasilkan oleh sumber cahaya selain cahaya alami. Pencahayaan buatan sangat diperlukan apabila posisi ruangan sulit dicapai oleh pencahayaan alami atau saat pencahayaan alami tidak mencukupi. Fungsi pokok pencahayaan buatan baik yang diterapkan secara tersendiri maupun yang dikombinasikan dengan pencahayaan alami adalah sebagai berikut:
1. Menciptakan lingkungan yang memungkinkan penghuni melihat secara detail serta terlaksananya tugas serta kegiatan visual secara mudah dan tepat
2. Memungkinkan penghuni berjalan dan bergerak secara mudah dan aman
3. Tidak menimbukan pertambahan suhu udara yang berlebihan pada tempat kerja
4. Memberikan pencahayaan dengan intensitas yang tetap menyebar secara merata, tidak berkedip, tidak menyilaukan, dan tidak menimbulkan bayang-bayang.
5. Meningkatkan lingkungan visual yang nyaman dan meningkatkan prestasi.
2.1 Macam-Macam Sistem Pencahayaan Buatan
Sistem pencahayaan buatan dapat dibedakan menjadi 3 macam, yaitu:
2.1.1 Sistem Pencahayaan Merata.
Pada sistem ini iluminasi cahaya tersebar secara merata di seluruh ruangan. Sistem pencahayaan ini cocok untuk ruangan yang tidak dipergunakan untuk melakukan tugas visual khusus. Pada sistem ini sejumlah armatur ditempatkan secara teratur di seluruh langit-langit.
2.1.2 Sistem Pencahayaan Terarah.
Pada sistem ini seluruh ruangan memperoleh pencahayaan dari salah satu arah tertentu. Sistem ini cocok untuk pameran atau penonjolan suatu objek karena akan tampak lebih jelas. Lebih dari itu, pencahayaan terarah yang menyoroti satu objek tersebut berperan sebagai sumber cahaya sekunder untuk ruangan sekitar, yakni melalui mekanisme pemantulan cahaya. Sistem ini dapat juga digabungkan dengan sistem pencahayaan merata karena bermanfaat mengurangi efek menjemukan yang mungkin ditimbulkan oleh pencahayaan merata.
2.1.3 Sistem Pencahayaan Setempat
Pada sistem ini cahaya dikonsentrasikan pada suatu objek tertentu misalnya tempat kerja yang memerlukan tugas visual. Untuk mendapatkan pencahayaan yang sesuai dalam suatu ruang, maka diperlukan sistem pencahayaan yang tepat sesuai dengan kebutuhannya.
3 Sistem Pencahayaan dalam suatu Ruangan
3.1 Sistem Pencahayaan Langsung (direct lighting)
Pada sistem ini 90-100% cahaya diarahkan secara langsung ke benda yang perlu diterangi. Sistem ini dinilai paling efektif dalam mengatur pencahayaan, tetapi ada kelemahannya karena dapat menimbulkan bahaya serta kesilauan yang mengganggu, baik karena penyinaran langsung maupun karena pantulan cahaya. Untuk efek yang optimal, disarankan langi-langit, dinding serta benda yang ada didalam ruangan perlu diberi warna cerah agar tampak menyegarkan.
3.2 Pencahayaan Semi Langsung (semi direct lighting)
Pada sistem ini 60-90% cahaya diarahkan langsung pada benda yang perlu diterangi, sedangkan sisanya dipantulkan ke langit-langit dan dinding. Dengan sistem ini kelemahan sistem pencahayaan langsung dapat dikurangi. Diketahui bahwa langit-langit dan dinding yang diplester putih memiliki effiesiean pemantulan 90%, sedangkan apabila dicat putih effisien pemantulan antara 5-90%.
3.3 Sistem Pencahayaan Difuse (general diffus lighting)
Pada sistem ini setengah cahaya 40-60% diarahkan pada benda yang perlu disinari, sedangkan sisanya dipantulkan ke langit-langit dan dinding. Dalam pencahayaan sistem ini termasuk sistem direct-indirect yakni memancarkan setengah cahaya ke bawah dan sisanya keatas. Pada sistem ini masalah bayangan dan kesilauan masih ditemui.
3.4 Sistem Pencahayaan Semi Tidak Langsung (semi indirect lighting)
Pada sistem ini 60-90% cahaya diarahkan ke langit-langit dan dinding bagian atas, sedangkan sisanya diarahkan ke bagian bawah. Untuk hasil yang optimal disarankan langit-langit perlu diberikan perhatian serta dirawat dengan baik. Pada sistem ini masalah bayangan praktis tidak ada serta kesilauan dapat dikurangi.
3.5 Sistem Pencahayaan Tidak Langsung (indirect lighting)
Pada sistem ini 90-100% cahaya diarahkan ke langit-langit dan dinding bagian atas kemudian dipantulkan untuk menerangi seluruh ruangan. Agar seluruh langit-langit dapat menjadi sumber cahaya, perlu diberikan perhatian dan pemeliharaan yang baik. Keuntungan sistem ini adalah tidak menimbulkan bayangan dan kesilauan sedangkan kerugiannya mengurangi effisien cahaya total yang jatuh pada permukaan kerja. Penggunaan tiga cahaya utama adalah hal umum yang berlaku di dunia film dan photography. Pada presentasi arsitektural penggunaannya akan sedikit berbeda, walaupun masih dalam kerangka pemikiran yang sama. Agar pembaca lebih mudah memahami topik ini, saya menyertakan ilustrasi-ilustrasi gambar di bawah ini. Harap diingat bahwa topik ini tidak. Terkait dengan penggunaan software apapun, baik 3D Studio MAX, Lightwave, Maya, Softimage, ataupun software lainnya. Salah satu cara mudah untuk melakukan pencahayaan adalah dengan membuat warna seragam pada seluruh material pada 3D scenes.
4 Teknik Pencahayaan
Penggunaan tiga cahaya utama adalah hal umum yang berlaku di dunia film dan photography. Pada presentasi arsitektural penggunaannya akan sedikit berbeda, walaupun masih dalam kerangka pemikiran yang sama. Agar pembaca lebih mudah memahami topik ini, saya menyertakan ilustrasi-ilustrasi gambar di bawah ini. Harap diingat bahwa topik ini tidak terkait dengan penggunaan software apapun, baik 3D Studio MAX, Lightwave, Maya, Softimage, ataupun software lainnya. Salah satu cara mudah untuk melakukan pencahayaan adalah dengan membuat warna seragam pada seluruh material pada 3D scenes kita. Pada contoh dibawah ini saya menggunakan warna putih, karena mudah mendefinisikan bagian terang, bagian gelap dan bayangan. Pastikan bahwa anda memulai tanpa ada pencahayaan apapun, sehingga scenes akan terlihat gelap dan hitam pada saat pertama kali mengalami proses penyelesaian (rendering).
4.1 Lampu utama (key light)
Lampu utama (Key Light) merupakan pencahayaan utama dari gambar kita, dan merepresentasikan bagian paling terang sekaligus mendefiniskan bayangan pada gambar. Key Light juga merepresentasikan pencahayaan paling dominan seperti matahari dan lampu interior. Meski demikian peletakannya tidak harus persis tepat pada sumber pencahayaan yang kita inginkan. Key light juga merupakan cahaya yang paling terang dan menimbulkan bayangan yang paling gelap. Biasanya Key Light diletakkan pada sudut 450 dari arah kamera kita, karena akan menciptakan efek gelap, terang serta menimbulkan bayangan. Jangan meletakkan key light persis di depan camera, karena akan membuat ilustrasi kita menjadi datar dan kehilangan kesan tiga dimensinya.
4.2 Lampu pengisi (Fill Light)
Lampu pengisi (Fill Light) berfungsi melembutkan sekaligus mengisi bagian gelap yang diciptakan oleh key light. Fill Light juga berfungsi menciptakan kesan tiga dimensi. Tanpa fill light ilustrasi kita akan berkesan muram dan misterius, seperti yang biasa kita lihat pada film X-Files dan film-film horor (disebut sebagai efek film-noir). Keberadaan fill light menghilangkan kesan seram tersebut, seraya memberi image tiga dimensi pada gambar. Dengan demikian penciptaan bayangan (cast shadows) pada fill light pada dasarnya tidak diperlukan. Rasio pencahayaan pada fill light adalah setengah dari key light. Meskipun demikian rasio pencahayaan tersebut bisa disesuaikan dengan tema ilustrasi. Tingkat terang Fill light tidak boleh menyamai Key Light karena akan membuat ilustrasi kita berkesan datar. Pada dasarnya fill light diletakkan pada arah yang berlawanan dengan key light, karena memang berfungsi mengisi bagian gelap dari key light. Pada gambar di bawah key light diletakkan pada bagian kiri kamera dan fill light pada bagian kanan. Fill light sebaiknya diletakkan lebih rendah dari key light.
4.3 Cahaya Latar (Back Light)
Cahaya Latar (Back Light) berfungsi untuk menciptakan pemisahan antara objek utama dengan objek pendukung. Dengan diletakkan pada bagian belakang benda back light menciptakan "garis pemisah" antara objek utama dengan latar belakang pendukungnya. Pada ilustrasi di atas back light digunakan sebagai pengganti cahaya matahari untuk menciptakan "garis pemisah" pada bagian ranjang yang menjadi fokus utama dari desain. Karena cahaya matahari pada sore hari menjelang matahari terbenam bernuansa jingga, maka diberikan warna jingga pada back light tersebut. Selain itu back light juga menyebabkan timbulnya bayangan sehingga bagian cast-shadow pada program 3D sebaiknya diaktifkan.
4.4 Cahaya Tambahan
Selain tiga pencahayaan utama yang telah disebutkan diatas, biasanya masih ada dua pencahayaan lain yang mendukung sebuah karya menjadi terlihat nyata. Cahaya tersebut adalah :
4.4.1 Cahaya aksentuasi (kickers light)
Cahaya aksentuasi (kickers light) berfungsi untuk memberikan penekanan (aksentuasi) pada objek-objek tertentu. Pada ilustrasi ini yang akan ditekankan adalah Lukisan, Meja kecil di samping tempat tidur dan Meja belajar pada sebelah kiri gambar. Lampu spot adalah yang terbaik digunakan karena mempunyai kemiripan dengan sifat lampu spot halogen yang biasa dipergunakan sebagai elemen interior. Jangan lupa juga untuk me-non-gaktifkan cast-shadow pada program 3D yang kita gunakan. Intensitas cahaya aksentuasi tidak boleh melebihi key light karena akan menciptakan "over exposure" sehingga hasil karya jadi terlihat seperti photo yang kelebihan cahaya.
4.4.2 Cahaya pantulan (Bounce Light)
Cahaya pantulan (Bounce Light) untuk menciptakan kesan pantulan cahaya. Setiap benda yang terkena cahaya pasti akan memantulkan kembali sebagian cahayanya. Pada ilustrasi di atas. Cahaya matahari masuk melalui jendela dan menimbulkan "pendar" pada bagian tembok dan jendela. Warna pendaran cahaya tersebut juga harus disesuaikan dengan warna material yang memantulkan cahaya. Semakin tingga kadar reflektifitas suatu benda, seperti kaca misalnya, semakin besarlah "pendar" cahaya yang ditimbulkannya. Pada program-program 3D tertentu seperti Lightwave dan program rendering seperti BMRT dari Renderman, atau Arnold renderer. Efek Bounce Light bisa ditimbulkan tanpa menggunakan bounce light tambahan. Program secara otomatis menghitung pantulan masing-masing benda berdasarkan berkas-berkas photon yang datang dari arah cahaya. Namun karena photon adalah sistem partikel, maka perhitungan algoritma pada saat rendering akan semakin besar. Artinya waktu yang diperlukan untuk rendering akan semakin besar. Ada kalanya proses ini memakan waktu 10 kali lebih lama dibandingkan dengan menciptakan bounce light secara manual satu persatu. Proses simulasi photon yang lebih dikenal sebagai radiosity tersebut sangat handal untuk menciptakan gambar still image, tetapi tidak dianjurkan untuk membuat sebuah animasi. Penggunaannya akan sangat tergantung kepada kondisi yang pembaca alami dalam proses pembuatan ilustrasi. Bounce light merupakan elemen yang sangat penting dalam menciptakan kesan nyata pada gambar kita. Tanpa bounce light maka ilustrasi arsitektur akan berkesan seperti gambar komputer biasa yang kaku dan tidak berkesan hidup.
5 Model Pencahayaan
Iluminasi atau pencahayaan merupakan konsep penting dalam pemodelan grafis, terutama dalam model 3D agar objek terlihat lebih hidup dan menarik. Iluminasi dapat dimodelkan dalam matematika, terdapat 2 jenis model pencahayaan pada objek 3d yaitu pencahayaan global & pencahayaan lokal. 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 integrasi dari sumber-sumber cahaya serta cahaya yang berasal dari pantulan cahaya permukaan-permukaan yang lain. Karena itu benda-benda yang tidak langsung meneruma cahaya dari sumber cahaya, masih mungkin terlihat bila menerima pantulan yang cukup dari benda didekatnya. Secara matematika model pencahayaan harus memenuhi beberapa syarat, yaitu:
• Dapat menghasilkan efek cahaya yang sesungguhnya
• Dapat dihitung dengan cepat
5.1 Pencahayaan global
Pada model matematika pencahayaan global, cahaya tidak dipertimbangkan hanya dari cahaya langsung yang datang dari sumber cahaya tetapi juga interaksi cahaya dari sumber yang sama yang tercermin oleh benda lain seperti pantulan, serapan, penyebaran dan bayangan akibat cahaya yang dihalangi oleh objek tertentu sehingga menghasilkan cahaya tidak langsung. Terdapat dua buah kategori kelompok model pencahayaan global:
5.1.1 Ray-tracing
Ray-tracing cahaya menyebar ke berbagai arah, kemudian menghitung kuat cahaya pada saat cahaya mengenai mata. Kuatnya cahaya yang diterima oleh mata ditentukan oleh permukaan benda tersebut.
5.1.2 Radiocity
Radiocity mengasumsikan sembarang permukaan benda yang tidak berwarna hitam diasumsikan menjadi sumber cahaya. Cahaya yang dikeluarkan oleh benda tersebut dipengaruhi oleh cahaya yang berasal dari sumber cahaya dan pantulan dari benda lain. Model ini membutuhkan waktu yang lama dan daya yang besar. Menurut Tony DeRose dan Pixar, untuk menghasilkan satu frame dari film finding Nemo dibutuhkan 4 jam, sedangkan film The Incredibles dibutuhkan waktu 10 jam, padahal 1 detik film pada umumnya dibutuhkan 24-30 frame.
5.2 Model Pencahayaan Lokal
Berbeda dengan model pencahayaan global, pencahayaan pada model pencahayaan lokal hanya tergantung pada objek lokal dan sumber cahaya. untuk menghitung model matematika pada pecahayaan lokal, model ini membutuhkan:
1. Sifat materi penyusun benda
2. Sumber cahaya
3. Geometri permukaan benda
4. Posisi benda
Secara umum, cahaya yang menimpa sebuah permukaan akan dipantulkan oleh permukaan seperti gambar di bawah
Vektor berwarna biru menunjukkan arah yang ditempuh oleh cahaya dari sumber cahaya menuju ke permukaan objek, kemudian berinteraksi oleh objek tersebut. \theta_{i}
merupakan sudut datang dan \theta_{r}
merupakan sudut pantul cahaya terhadap garis normal. Vektor z merupakan vektor normal dari permukaan objek.
Jika bergantung pada materi penyusun permukaan benda, maka terdapat tiga jenis kemungkinan arah pantulan cahaya yaitu diffuse, specular dan translucent.
5.2.1 Pantulan Specular
Cahaya yang masuk terhadap suatu objek dapat dipantulkan ke berbagai arah, namun ada beberapa benda yang dapat memantulkan cahaya lebih banyak pada arah tertentu, misalkan cermin atau plastik. Kekuatan cahaya yang lebih besar pada arah tertentu dibandingkan dengan arah lain membuat mata kita memperoleh kesan bercahaya atau highlight.
Untuk permukaan berupa cermin, maka seluruh cahaya akan dipantulkan ke satu arah yang sama yaitu arah r, tetapi permukaan yang tidak terlalu bersifat cermin maka pantulan cahaya akan memudar dengan cepat seiring bertambahnya sudut antara r dan v
Vektor r diperoleh dengan pendekatan halfway yaitu vektor yang terletak di tengah antara vektor s dan r
Vektor halfway dapat dihitung sebagai
Sehingga cos(\theta)
dapat dihitung sebagai dot product dari vektor n dan h, sehingga
I_{sp}=I_{s}.r_{s}(u_{n.}u_{h})^{f}
5.2.2 Pantulan Diffuse
Diffuse Merupakan sifat pantulan cahaya dimana cahaya yang datang dipantulkan ke segala arah, sehingga permukaan benda terlihat lebih kasar. Contoh benda bersifat diffuse misalnya: batu, meja, tembok.
Misalnya ada sejumlah cahaya menimpa permukaan P
. Sebagian dari cahaya tersebut disebarkan ke semua arah dan sebagian menuju ke mata dengan kekuatan cahaya Id Mengingat bahwa cahaya disebarkan ke semua arah, maka orientasi permukaan P terhadap mata tidak terlalu penting, sehingga I_{d} tidak tergantung pada sudut antara vektor v dengan n tetapi pada vektor n dan s Banyaknya cahaya menyinari permukaan P tergantung pada orientasi relatif permukaan P pada sumber cahaya, dan ini berarti kekuatan cahaya I_{d} akan sebanding dengan luas permukaan yang disinari.
Pada Gambar pertama, vektor n searah dengan vektor s sehingga sudut antara n
dan s=0
.
Pada Gambar 2, vektor n dan s mempunyai sudut sebesar \theta, sehingga luas permukaan yang disinari akan berkurang sebesar cos(\theta), sehingga kecerahan juga akan berkurang sebesar cos(\theta).
Hubungan kecerahan dengan orientasi permukaan dikenal dengan Hukum Lambert. Hukum Lambert adalah model optik yang menghubungkan diffuse scaterring dan peristiwa ambient secara bersama-sama sehingga diperoleh model sebagai berikut:
Ideal berdifusi reflektor = reflektor Lambertian Ideal berdifusi reflektor memantulkan cahaya menurut hukum kosinus Lambert, (ini kadang-kadang disebut reflektor Lambertian).
Hukum: tercermin energi dari area permukaan kecil dalam arah tertentu adalah sebanding dengan cosinus sudut antara yang arah dan permukaan normal
Hukum Lambert menyatakan bahwa energi yang tercermin dari luas permukaan kecil dalam arah tertentu adalah sebanding dengan cosinus sudut antara yang arah dan permukaan normal. Hukum Lambert menentukan berapa banyak energi cahaya yang masuk dipantulkan.
Apabila \theta=0 maka kecerahan tidak tergantung pada orientasi permukaan. Tetapi\theta semakin menuju 90 maka kecerahan semakin menuju 0.
Sudut antara permukaan normal dan cahaya yang masuk adalah sudut kejadian:
Di mana I_{i} adalah intensitas sumber cahaya dan q adalah sudut yang dibentuk antara vektor normal dengan sumber cahaya, serta K_{d} adalah koefisien pantul dari poligon tersebut.
Disederhanakan menjadi cos(\theta)=n\times v
.
Menghitung Refleksi Diffuse
Dalam prakteknya kita menggunakan aritmatika vektor:
Sebuah bola Lambertian dilihat di beberapa sudut pencahayaan yang berbeda.
cos(\theta)
dapat diperoleh melalui dot product vektor s dan vektor n yang sudah dinormalisasi . Dengan demikian kekuatan cahaya yang dihasilkan yaitu
I_{d}=I_{s}r_{d}(u_{s}.u_{n})
I_{s}
merupakan kekuatan cahaya di sumber cahaya dan r_{d}
merupakan koefisien pantulan diffuse dari materi permukaan dan ditentukan oleh berbagai faktor seperti panjang gelombang dari cahaya, dan berbagai karakteristik fisika materi.
5.2.3 Pantulan Translucent
Benda yang mempunyai permukaan translucent akan meneruskan cahaya yang datang dan sekaligus memantulkan cahaya tersebut. Contoh benda translucent seperti kaca, gelas.
5.3 Model Pencahayaan Phoe. Directional Lightng
Phong model adalah model optik yang lengkap, dimana kejadian diffuse scattering, specular reflection dan peristiwa ambient digabungkan menjadi satu model. Phong model ini merupakan model standar yang digunakan untuk menyatakan optical view pada grafika komputer. Model Phong dinyatakan dengan:
Istilah cos pencahayaan specular Phong's bisa diganti dengan menggunakan hubungan berikut.
V: Viewer vektor satuan
R: reflektansi cermin vektor satuan
Vektor V adalah vektor satuan dalam arah penampil dan vektor R adalah reflektansi arah cermin.
6 Rendering
Rendering merupakan sebuah proses untuk menghasilkan sebuah citra 2D dari data 3D. Proses ini bertujuan untuk memberikan visualisasi pada user mengenai data 3D tersenut melalui monitor atau pencetak yang dapat menampilkan 2D. Ada banyak sekali metode rendering dalam grafika komputer, yang paling sederhana ialah :
6.1 Wireframe rendering
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 objek terlihat transparan. Sehingga sering terjadi kesalahpahaman antara sisi depan dan sisi belakang dari sebuah objek.
6.2 Hidden Line Rendering
Metode ini menggunakan fakta bahwa sebuah objek, terdapat permukaan yang tidak terlihat atau permukaan yang tertutup oleh permukaan yang lainnya. Dengan metode ini, sebuah objek masih direpresentasikan dengan garis-garis yang mewakili sisi daru objek, tapi beberapa garis tidak terlihat adanya permukaan yang menghalanginya. Metode ini lebih lambat dari pada metode wireframe rendering, tapi masih dikatakan relatif cepat. Kelemahan dari metode ini adalah tidak terlihatnya karaktersistik permukaan dari objek tersebut, seperti warna, kilauan, tekstur, pencahayaan, dan lain-lain.
6.3 Shaded rendering
Pada metode ini, komputer haruslah 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.
6.3.1 Proses rendering dari object 3D
Secara umum, proses untuk menghasilkan rendering 2D dari object 3D melibatkan 5 komponen utama :
1. Geometri
2. Kamera
Dalam grafika 3D, sudut pandang(point of view) adalah bagian dari kamera. Kamera dalam grafika 3D biasanya tidak di definisikan secara fisik, namun hanya untuk menentukan sudut pandang kita pada sebuah world, sehingga sering disebut sebagai virtual camera. Sebuah kamera dipengaruhi oleh 2 faktor penting.
• Faktor pertama ialah lokasi(camera location), lokasi sebuah kamera di tentukan 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 membuatsebuah 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 kamera interest.
3. 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. Sumber cahaya memiliki jenis, diantaranya :
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 tampak.
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, dalam keadaan tanpa sumber cahaya sekalipun, benda masih dapat dilihat.
d. Area Light
Mensimulasikan cahaya yang berasal dari permukaan (atau permukaan-seperti) emitor, misalnya, layar TV, neons supermarket
e. Directional Light
Memancarkan cahaya dengan intensitas sama ke suatu area tertentu. Letak tidak mempengaruhi intensitas cahayanya. Tipe ini dapat menumbulkan efek seolah-olah sumber cahaya berada sangat jauh dari objek.
f. Parallel Point
Sama dengan directioanl, hanya pencahayaan ini memiliki arah dan posisi.
Model sederhana dari sumber cahaya adalah sebuah titik sumber, dimana dari titik sumber ini cahaya dipancarkan. Perhitungan pencahayaan bergantung pada sifat dari permukaan yang terkena cahaya, kondisi dari cahaya latar serta spesifikasi sumber cahaya.
3.1 Spesifikasi Sumber Titik Cahaya
a. Lokasi
Lokasi(x,y,z) dari 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 semakin besar semakin maka semakin terang sumber cahayanya.
c. Warna
Warna cahaya dari sumber ini akan mempengaruhi warna dari objek, jadi selain warna objek tersebut warna 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 mungkin lebih dikenal dengan RGB.
4. Karekteristik Permukaan
Karakteristik permukaan dari sebuah objek adalah sifat dari permukaan sebuah objek. Karakteristik permukaan ini meliputi : 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 karakteristik permukaan dan warna cahaya yang mengenainya. Jadi citra hasil rendering mungkin akan memiliki warna yang sedikit berbeda dari 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, refleksifitas, dll direpresentasikan dengan sebuah nilai. Nilai ini menentukan sifat dari parameter-parameter tersebut. Misalnya pada roughness, makin besar nilai parameternya, makin kasar objek tersebut.
5. 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 dari pixel tersebut. Saat ini dikenal 3 algoritma :
• Ray-Casting
Ray-Casting melakukan interpolasi untuk titik-titik pada permukaan dari sekumpulan intensitas hasil perhitungan dengan model pencahayaa.
Kelanjutan ide dari Ray-Casting :
o ‘Sinar’ diteruskan (memantul ke/menembus objek lain)
o Mencatat semua kontribusi terhadap intensitas suatu titik
o Untuk mendapatkan efek pantulan dan transmisi secara global
• Ray-Tracing
Algoritma dasar Ray-Tracing :
For each pixel in projection plane {
Create ray from the reference point passing through this pixel
Initialize NearestT to INFINITY and NearestObject to NULL
For every object in scene {
If ray intersects this object {
If t of intersection is less than NearestT {
Set NearestT to t of the intersection
Set NearestObject to this object
}
}
}
If NearestObject is NULL {
Fill this pixel with background color
}
Else {
Shoot a ray to each light source to check if in shadow
If surface is reflective, generate reflection ray: recurse
If transparent, generate refraction ray: recurse
Use NearestObject and NearestT to compute shading function
Fill this pixel with color result of shading function
}
}
• Radiosity
Radiosity pseoucode:
for (each patch i) {
D Bi = Ei;
for (each subpatch s in i)
Bs = Ei;
}
while(not converged) {
Select patch i with greatest D BiAi;
Determine Fis for all subpatches s in all patches;
/* Shoot Radiosity from patch i */
for (each patch j seen by i) {
for (each subpatch s in j seen by i) {
D Radiosity = rjDBiFisAi/As;
Bs += D Radiosity;
D Bj += D Radiosity As/Aj;
}
}
if(radiosity gradient between adjacent patches is too high)
subdivide offending patches and reshoot from patch i to them;
D Bi = 0;
perform view dependant visible surface determination and shading;
} /* End While */
Kelompok 6 (3IA15)
- Derry Surya Dwitama
- Happy Indra Wijaya
- Nadia Yashinta
- Prasetia Bagus P.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar