Rendering pada aplikasi pemodelan 3D

Widya Tupra/ September 21, 2018/ Animasi

Halo semua! Hari ini saya akan membahas tentang Rendering pada aplikasi pemodelan 3D. Berikut ini adalah pembahasannya.

Pengertian

          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.

3d Visual rendering yaitu suatu proses yang menggunakan sofware 3 Dimensi dalam pengerjaannya yang menghasilkan gambar berupa jpg,tiff, dll, dan selain itu menghasilkan model yang harus di buat dalam langkah awal sebelum menjadi gambar.

Model yang dipergunakan adalah dari objek 2dimensi yang di olah menjadi 3dimensi, dan langkah awal pembuatan dengan menggunakan ukuran yang pasti seperti ukuran aslinya, dan akan menghasilkan model yang menyerupai bentuk aslinya.

Metode 3D Rendering

https://www.techradar.com/news/ray-tracing

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.

https://www.pluralsight.com/blog/tutorials/rendering-wireframes-maya-3-methods-make-models-stand

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.

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.

Teknik 3D Rendering

Berikut ini merupakan beberapa teknik yang diguakan untuk Rendering Solid Modeling :

  1. Sweeping : sebuah area fitur yang “disapu keluar” dengan memindahkan primitif sepanjang path untuk membentuk suatu solid feature. Fitur ini dapat menambahkan objek ( “extrusion”) atau menghilangkan material ( “cutter path”). Biasa juga dikenal sebagai ‘sketch based modeling’. Menggunakan teknik analog seperti extrusion, milling, lathe dan lain-lain.
  2. Boundary representation (BRep) : Sebuah Objek solid direpresentasikan oleh sebuah batas-batas dari permukaan Objek (edge / boundary surface) yang kemudian diberi isi untuk menjadikannya solid. Biasa dikenal juga sebagai ‘surfacing’. Menggunakan teknik analog seperti; Injection moulding, casting, forging, thermoforming, dll.
  3.  Parameterized primitive instancing : Sebuah Objek yang dispesifikasikan pada library dan dibentuk dengan mengubah parameter primitif-nya.
  4.  Spatial occupancy enumeration (voxel) : Suatu ruang vector dibagi menjadi sel-sel kecil dimana suatu Objek direpresentasikan dengan himpunan Objek yang ditempatnya..
  5.  Cellular decomposition : Hampir mirip dengan “spatial occupancy”, tetapi sel-selnya tidak regular, maupun “prefabricated”.
  6.  Constructive solid geometry (CSG) : Objek sederhana (primitives) yang digabung dengan menggunakan operasi boolean (union, difference, intersection) dan transformasi linear.
  7. Special struktur datanta disebut CSG-tree, dimana primitives adalah leaves-nya dan operasi bolean sebagai nodenya.
  8.  Function representation (FRep) : Setiap Objek diwakili oleh sebuah fungsi nyata dari titik koordinat. Titik berada diluar Objek jika fungsi bernilai negatif, didalam Objek jika fungsi bernilai positif dan tepat pada garis batas jika fungsi bernilai nol (isosurface).
  9.  Feature based modeling : kombinasi kompleks dari Objek-Objek dan operator-operato yang dianggap sebagai suatu kesatuan yang dapat dimodifikasi dan diduplikasi. Urutan dari operasi dicatat dalam sebuah “history tree”, dan perubahan parameter dapat dilakukan melalui tree-nya.
  10.  Parametric modeling : Atribut dari fitur-fitur yang sudah terparameterkan, memberikan label, daripada memberikan dimensi numerik, dan hubungan antara parameter dalam model dapat dilacak, untuk merubah nilai-nilai numerik parameter lebih mudah..
  11. Hamper selalu digabungkan dengan parametric feature based modeling.
  12. Facet modeling : Membentuk permukaan objek luar dari volume dari setiap plane segitiga, Sering digunakan dalam model fisik reverse engineering .
  1.   Parametric feature based modeler adalah computer aided design(CAD) software package yang memperbolehkan designer untuk mendefinisikan bentuk menggunakan fitur geometric ketimbang menggunakan CSG ataub-rep tehnik. Feature adalah higher order CAD entitas.
  2. Parametric feature based modeler menggunakan change states untuk mengolah informasi mengenai suatu pembentukan model dan juga digunakan untuk menentukan batasan diantara entitas geometric.
  3. Kemampuan yang memperbolehkan user untuk membuat modifikasi pada setiap state dan untuk men-generate model dengan boundary representation sesuai dengan modifikasi yang dilakukan sebelumnya dinamakan transmigration operation.

Proses 3D Rendering

          Dalam metode rendering, terdapat banyak hasil yang dapat diperoleh dan ditampilkan dari proses 3D Rendering pada suatu sketsa wireframe, diantaranya:

  • Shading = Variasi warna dan kecerahan yang timbul pada suatu permukaan berdasarkan pencahayaan yang dilakukan
  • Texture-Mapping = Detail yang muncul pada suatu permukaan
  • Bump-Mapping = Kontur yang muncul pada suatu permukaan
  • Fogging / Participating Medium = Bagaimana berkas cahaya berubah jika melewati udara yang tidak murni
  • Shadows = Efek dari cahaya yang terhalang
  • Soft Shadows = Variasi efek dari cahaya yang terhalang tidak sempurna
  • Reflection = Refleksi yang tampak pada permukaan kaca atau gelas
  • Transparency = Transmisi cahaya yang berbeda-beda jika melewati medium tertentu
  • Translucency = Transmisi cahaya yang berbeda-beda jika memantul pada medium tertentu
  • Refraction = Cahaya yang berubah arahnya karena efek transparency
  • Indirect Illumination = Cahaya yang datang pada suatu objek namun tidak berasal dari sumber cahaya yang sebenarnya melainkan refleksi dari permukaan objek lain
  • Caustics = Pantulan cahaya menyilaukan yang timbul pada suatu objek
  • Depth Of Field = Objek yang berada jauh di depan maupun di belakang objek yang menjadi fokus akan tampak buram
  • Motion Blur = Objek yang bergerak dengan kecepatan tinggi atau objek yang direkam oleh kamera yang berada dalam kecepatan tinggi akan tampak buram
  • Photorealistic Morphing = Teknik yang memungkinkan hasil proses render objek 3D menjadi tampak terlihat lebih nyata
  • Non-Photorealistic Rendering = Teknik yang memungkinkan hasil proses render objek 3D menjadi terlihat seperti hasil lukisan atau gambar

Secara umum untuk menghasilkan rendering 2D 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 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.

  • 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

b. spotlight                                                                                             

c. ambient light

d. area light

e. directional light

f. parallel point

  • 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

Nah, itu tadi adalah penjelasan tentang Rendering Pada Aplikasi Pemodelan 3D. Semoga bermanfaat dan Terimakasih.

Video tentang rendering :

Daftar pustaka :

dan berbagai sumber lainnya.

Komentar
Share this Post