Pemodelan Grafik

     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
     

   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 . Pembuatan karakter 3D dapat menggunakan aplikasi 3D MAX, AUTOCAD, Blender, dan lain-lain.

     Dari berbagai karakter yang ada dapat dikategorikan menjadi 2 jenis karakter yaitu karakter dalan wujud 2 dimensi dan wujud 3 dimensi. Adapun sebagai contoh wujud karakter 2 dimensi yaitu Wayang, Kartun, dan anime, contohnya seperti kartun Transformer dan anime One Piece. Untuk karakter dengan wujud 3 dimensi yaitu kartun Final Fantasy, Monster Inc, Finding Nemo, dan lain-lain. Animasi 3 Dimensi disebut juga sebagai CGI (Computer Generated Imagery).

METODE MODELING 3D

     3D modeling adalah proses mengembangkan matematika representasi dari setiap tiga dimensi benda (baik benda mati atau hidup) melalui perangkat lunak khusus. Produk ini disebut sebagai model 3D. Hal ini dapat ditampilkan sebagai gambar dua dimensi melalui proses yang disebut 3D rendering atau digunakan dalam komputer simulasi fenomena fisik. Model juga dapat secara fisik dibuat menggunakan perangkat Printing 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 terbagi menjadi 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.

      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.

• 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 .

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.

      Transformasi dari konsep ke model geometris yang bisa ditampilkan pada komputer :
     - shape 
     - posisi
     - cara pandang
     - ciri-ciri permukaan
     - ciri-ciri volume
     - pencahayaan

     Pemodelan Geometris yang lebih rumit :

     - jala-jala segi banyak : segi bersudut banyak yang dihubungkan satu sama lain

     - bentuk permukaan bebas : menggunakan fungsi polynomial tingkat rendah

     - CSG : membuat bentuk dengan menerapkan operasi boolean pada bentuk primitf

     Elemen-elemen pembentuk grafik geometri :
     - titik
     - garis
     - polygon
     - kurva
     - lingkaran

     Elemen-elemen pembentuk grafik warna :
     1. Sistem visual manusia
     2. Kubus warna RGB (sistem koordinat R,G,B sebagai axes) >> R = Red, 
         G = Green, B = Blue
     3. Model warna C,M,Y
     4. True Color
     5. Indexed color
     6. High Color
     Jenis-jenis teknik geometris :
     1. The Hack
     2. The Good
     3. Splines
     4. Implicit Surfaces
     5. Subdivision Surfaces
     6. The Gracefully Degraded

 TEXTURING

     Proses texturing ini untuk menentukan karakterisik sebuah materi obyek dari segi tekstur. Untuk materi sebuah object 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. 

 

MOTION CAPTURE

     Sebagai alternatif, aplikasi penangkapan gerak dapat menangkap gerakan sebagian tubuh manusia atau benda lain yang bukan bagian dari tubuh manusia. Contohnya, Bottoni et al. dalam CoPuppet dan Redei et al. dalam AVRATAR yang menangkap gerak jari tangan manusia

    Gerakan karakter dalam suatu animasi 3D dapat dibuat menggunakan aplikasi penangkapan gerak (motion capture application). Aplikasi penangkapan gerak ini menangkap gerak seluruh tubuh manusia dan memetakannya ke gerak karakter 3D. Penangkapan gerak seluruh tubuh manusia menghasilkan gerak karakter yang realistis namun biaya yang dibutuhkan relatif besar.

     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. Gambaran umum dari perangkat dan proses ini adalah seperangkat alat yang dilekatkan pada tubuh sang aktor/manusia dimana didalam perangkat tersebut telah diberikan semacam alat reflektif/pemancar gelombang ataupun magnetic markers. Ketika sang aktor bergerak alat tersebut memancarkan sinyal yang kemudian ditangkap oleh kamera yang mampu mendeteksi sinyal yang dikeluarkan oleh reflektif atau marker tersebut dan diproses didalam komputer guna menghasilkan data-data gerakan tersebut, bukan data visual sang aktor. Data gerakan tersebut kemudian di mapping kedalam model yang dibuat didalam aplikasi 3D, sehingga akhirnya model digital tersebut akan bergerak layaknya sang aktor. Teknik ini merupakan teknik yang lebih maju dibanding teknik Rotoscope yang dilakukan pada era sebelumnya.Titik yang dicapture merupakan titik pertemuan tulang atau engsel yang ada ditubuh sang aktor yang akan dijadikan keymotion terhadap pergerakan itu sendiri. Titik yang diambil seperti gambar dibawah ini.                                   

                         

      Ada beberapa keuntungan yang bisa didapat dengan menggunakan perangkat morion capture yaitu :
1. Lebih cepat bila dibandingkan dengan pekerjaan manual, karena untuk menggerakan objek perlu ratusan titik yang harus digerakan belum lagi pertimbangan naturalisasi gerakan yang dihasilkan.
2. Hasil lebih real time artinya waktu pergerakannya akan sama dengan waktu gerakan yang dihasilkan didalam aplikasi komputer.
3. Cost reduce, karena waktu terminimalisasi serta proses lebih efektif maka beban biaya proses produksi akan menjadi signifikan terkurangi.
4. Gerakan yang dihasilkan natural dan akurat sesuai dengan gerakan alami objek yang dicapture
5. Komplektisitas jauh berkurang bukan hanya terhadapobjek yang bersangkutan namun juga terhadap efek yang ditimbulkan oleh lingkungan maupun obje lainnnya, seperti misalnya objek gerakan yang berbenturan dengan objek lain, objek gerakan melompat yang dipengaruhi oleh grafitasi dan lain sebagainya

      Namun ada beberapa pertimbangan yang bisa muncul sebagi kendala yaitu :
1. Memerlukan hardware dan software dengan spesifik/khusus
2. Harga aplikasi dan perangkat yang dibutuhkan akan menjadi kendala terutama bagi perusahaan/studio kelas kecil dan menengah
3. Pada beberapa teknologi capture yang ada jelas membutuhkan tempat khusus yang dirancang untuk melakukan proses tersebut
4. Capturing untuk beberapa objek(lebih dari 3) akan menjadi permasalahan tersendiri
5. Secara teknis, akan menjadi masalah ketika objek yang dibuat memiliki bentuk karakter yang tidak proporsional dengan objek yang dicapture, sehinga akan perlu dilakukan justifikasi manual dari system amupun hasil yang didapat.

 RENDERING

     Tahap-tahap di atas merupakan urutan yang standar dalam membentuk sebuah obyek untuk pemodelan, dalam hal ini texturing sebenarnya bisa dikerjakan overlap dengan modeling, tergantung dari tingkat kebutuhan. 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).Dalam standard PAL system, resolusi sebuah render adalah 720 x 576 pixels. 

       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.

IMAGE & DISPLAY 

     Image & display merupakan hasil akhir dari keseluruhan proses dari pemodelan. Biasanya obyek pemodelan yang menjadi output adalah berupa gambar untuk kebutuhan koreksi pewarnaan, pencahayaan, atau visual effect yang dimasukkan pada tahap teksturing pemodelan. Output images memiliki Resolusi tinggi berkisar Full 1280/Screen berupa file dengan JPEG,TIFF, dan lain-lain. Dalam tahap display, menampilkan sebuah bacth Render, yaitu pemodelan yang dibangun, dilihat, dijalankan dengan tool animasi. Selanjutnya dianalisa apakah model yang dibangun sudah sesuai tujuan. Output dari Display ini adalah berupa *.Avi, dengan Resolusi maksimal Full 1280/Screen dan file *.JPEG.