MIK1624406 �Grafik dan Teknik Interaktif

S1-Informatika UNDIP

TA 2025 Genap

Rendering

07

Rendering

Rendering merupakan salah satu teknik pencitraan objek 3 dimensi untuk mendapatkan image yang realistis dengan penambahan beberapa efek, seperti pencahayaan dan shading. Kebanyakan manusia menggemari sesuatu yang hidup, bukan yang kaku dan statik.

Rendering

Rendering merupakan proses akhir dari keseluruhan proses pemodelan ataupun animasi komputer.

Rendering tidak hanya digunakan pada game programming, tetapi juga digunakan pada banyak bidang, misalnya arsitektur, simulator, movie, special effect pada tayangan televisi, dan design visualization.

Rendering

Metode rendering yang paling sederhana dalam grafika 3D :

​

– Wireframe rendering

– Hidden Line Rendering

– Shaded Rendering

​

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.
• Kelemahannya adalah tidak adanya permukaan, sehingga sebuah objek terlihat transparan. Sehingga sering terjadi kesalahpahaman antara sisi 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

• Metode ini mengharuskan komputer 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.

Rendering

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

• Geometri
• Kamera
• Cahaya
• Karakteristik Permukaan
• Algoritma Rendering

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 pada sebuah world, sehingga sering disebut virtual camera.

​

Sebuah kamera dipengaruhi oleh dua 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 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.

Kamera

• Field of View yaitu daerah yang terlihat oleh sebuah kamera.
• Bentuknya pada grafika 3D adalah piramid, karena layar monitor sebuah komputer berbentuk segiempat.
• Objek-objek yang berada di dalamnya akan terlihat pada layar monitor, sedang objek-objek yang berada di luarnya tidak terlihat pada layar monitor.

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.
• Pada grafika 3D dikenal beberapa macam sumber cahaya, yaitu :
• Point light
• Spotlight
• Ambient light
• Directional light

Cahaya

Cahaya

• 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.
• 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.
• 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.
• 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

Cahaya

• 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.

Cahaya

Semua sumber cahaya dimodelkan sebagai sumber titik yang dispesifikasikan dengan :

• Lokasi: Lokasi (x,y,z) dari sebuah sumber cahaya akan menentukan pengaruhnya terhadap sebuah objek.
• 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.
• 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.

Karakteristik Permukaan

• Parameter tekstur direpresentasikan dengan sebuah nama file gambar. File ini akan menjadi tekstur pada permukaan objek tersebut. Selain itu juga ada beberapa parameter dalam tekstur yang berguna untuk menentukan letak (UV Mapping) tekstur pada sebuah objek, transparency / opacity, perulangan tekstur, dan lain-lain.
• Sifat Permukaan, seperti diffuseness (warna dasar), specular (reflektif-buram/matte), roughness (kasar-halus), 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.

Texture

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 yang 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

Algoritma Rendering

Algoritma Rendering

Algoritma Rendering

Shading

Pengenalan Shading

• Shading merupakan sebuah teknik gabungan antara pewarnaan dan pencahayaan terhadap polygon, titik, garis untuk menampilkan efek gelap, terang, halus ataupun kasar pada bagian tertentu dari permukaan objek.

Jenis-Jenis Shading

• Flat Shading

Flat shading disebut juga dengan constant shading, yaitu teknik shading yang memberikan satu jenis warna pada setiap polygon dan hanya memerlukan satu kali kalkulasi untuk pewarnaan. Tipe flat shading ini diantaranya ada Lambertian Shading dan Uniform Shading.

Jenis-Jenis Shading

• Flat Shading (lanjutan)

Karakteristik flat shading diantaranya:

• Pemberian tone yang sama untuk setiap Polygon
• Penghitungan jumlah cahaya mulai dari titik tunggal pada permukaan.
• Penggunaan satu normal untuk seluruhnya.

Secara umum flat shading dapat menghasilkan shading yang akurat dengan ketentuan sebagai berikut:

• Objek berbentuk polyhedra (segi banyak), yaitu jaring yang mempunyai ruang terhingga dan tertutup. Semua sumber cahaya jauh dari permukaan objek, maka cross-product N.L adalah tetap untuk semua permukaan Polygon.
• Posisi penglihatan yang cukup jauh dari permukaan sehingga cross-product N.L adalah tetap untuk semua permukaan Polygon.
• N: Vektor Normal (tegak lurus dengan permukaan), L: Light Vector (arah ke permukaan)

Jenis-Jenis Shading

• Smooth Shading

Smooth shading yaitu teknik yang akan menampilkan gradasi warna pada tiap polygonnya. Gradasi ini diakibatkan dari interpolasi warna pada garis polygonnya (vertex).

Teknik ini dibagi menjadi beberapa tipe, diantaranya :

• Gourad Shading
• Phong Shading

Jenis-Jenis Shading

• Gourad Shading

Memberikan efek shading yang halus pada polygon tiap titiknya tanpa memerlukan komputasi yang berat. Gourad Shading menampilkan kesan gelap terang dari sebuah permukaan objek dengan memperhitungkan warna dan penyinaran dari tiap vertex (garis) dengan interpolasi warna pada setiap garis. Teknik ini juga tidak menghasilkan efek shadow dan refleksi.

Jenis-Jenis Shading

• Phong Shading

Sama seperti Gourad Shading, hasil Phong Shading akan memberikan gradasi warna pada permukaan objeknya dengan menghitung seluruh pikselnya.

Kelebihannya:

- Memberikan efek shadow & refleksi

- Memberikan warna tiap pikselnya, sehingga lebih halus.

Kekurangannya:

- Kalkulasi lama

Shadow (Bayangan)

Bayangan merupakan hasil proyeksi dari cahaya yang jatuh ke benda / objek yang kemudian diteruskan ke dalam suatu bidang / permukaan. Bayangan bukan merupakan sebuah objek.

​

Terimakasih