KATA PENGANTAR
Grafika
komputer pada dasarnya adalah suatu bidang ilmu komputer yang
mempelajari cara-cara untuk meningkatkan dan memudahkan komunikasi
antara manusia dengan mesin (komputer) dengan jalan membangkitkan,
menyimpan, dan memanipulasi gambar model suatu objek menggunakan
komputer. Grafika komputer memungkinkan kita untuk berkomunikasi lewat
gambar-gambar, bagan-bagan, dan diagram-diagram. Grafika komputer
dikembangkan melalui suatu sistem operasi yang berbasis GUI (Graphical
User Interface). Graphical User Interface (GUI), dalam hubungannya
dengan sains komputer, adalah suatu antarmuka berbentuk tampilan yang
memungkinkan seorang user untuk memilih perintah, menjalankan program,
melihat serangkaian file dan memilih opsi lain dengan menunjukkan
representasi gambar (icon) ataupun melalui sejumlah menu pada layar
komputer.
Mahasiswa
yang sedang menuntu ilmu di pengetahuan di perguruan tinggi harus
mempelajari grafik komputer, paling tidak konsep dasarnya. Untuk para
mahasiswa, Kami berusaha menyusun buku ini, terutama untuk digunakan
dalam mata kuliah Grafik Komputer.
Penyusun
menyadari bahwa baik isi maupun cara penyusunan buku ini belum
sempurna. Kemungkinan kesalahan juga tak dapat dihindarkan. Oleh karena
itu, segala saran, tegur sapa, kritik yang membangun penyusun harapkan.
Demikianlah, mudah-mudahan buku ini berguna dan dapat dimanfaatkan
sebaik-baiknya.
BAB I
BAB I
Sejarah Texture Modelling
Pemetaan
Tekstur - Menurut Alan Watt (Komputer Grafis 3D, bagian 7.3), "Pemetaan
Tekstur adalah salah satu perkembangan pertama menuju membuat gambar
tiga dimensi benda yang lebih menarik dan ternyata lebih kompleks."
Secara
umum, pemetaan tekstur adalah proses "melukis" sebuah gambar ke
permukaan dalam sebuah model. Karena gambar yang telah diberikan texture
itu bisa sangat kompleks - tetapi biaya texture mapping gambar kompleks
persis sama dengan texture mapping gambar sederhana. Penggunaan
tekstur-pemetaan memungkinkan bentuk yang cukup sederhana untuk
diberikan penampilan yang sangat realistis. Misalnya, dinding planar
dapat memiliki tekstur batu dan dipetakan ke model untuk gambar yang
sangat meyakinkan dari tiga-dimensi dinding batu (Contohnya, game check
out 3D permainan komputer yang sangat baik dalam penggunaan texture
mapping).
Pada
model memungkinkan Anda memberikan tekstur peta gambar favorit Anda
pada permukaan yang Anda pilih dan kemudian memungkinkan Anda melihat
hasil dari perspektif yang berbeda. Perhatikan bahwa gambar resolusi
yang lebih tinggi akan menghasilkan hasil yang lebih baik bila dilihat
dari jarak kecil (karena daerah permukaan yang dilihat tidak berubah,
gambar resolusi tinggi menyediakan lebih banyak data untuk pemeteaan
pada model tersebut). Untuk melihat contoh ini penurunan kualitas,
cobalah berjalan ke dinding dalam permainan favorit 3D Anda dan
mengamati cara dinding menampilkan texturenya untuk mendapatkan efek
realistis nyata (dengan asumsi tidak memiliki kartu video/VGA yang
memiliki texture mapping pada hardware).
Konsep Texture Mapping
Texture
mapping merupakan teknik pemetaan sebuah tekstur pada pola gambar
wireframe, dimana wireframe yang telah dibuat akan ditampilkan memiliki
kulit luar seperti tekstur yang diinginkan. Dalam pemberian tekstur,
perlu diperhatikan dasarnya seperti:
• Menentukan tekstur
1. Membaca atau membangkitkan tekstur
2. Menandai tekstur
3. Mengenablekan tekstur
• Menandai koordinat tekstur pada vertek
• Menentukan parameter tekstur
Di
bidang komputer grafik, Environment Mapping merupakan teknik untuk
mensimulasikan sebuah obyek agar dapat merefleksikan lingkungan
sekitarnya. Teknik ini pertama kali diajukan oleh Blinn dan Newell pada
tahun 1976. Cube Mapping sebagai bagian dari metode Environment Mapping
merepresentasikan lingkungan sekitarnya dengan cara "menempelkan" enam
buah gambar yang berbeda di keenam sisi obyek. Hal ini membuat obyek
seolah memiliki enam sisi pantul, yaitu depan, belakang, kanan, kiri,
atas, dan bawah. OpenGL sebagai kumpulan library, fungsi, dan prosedur
untuk bidang komputer grafik telah mendukung Cube Mapping sebagai salah
satu teknik Texture Mapping. Kemampuan OpenGL dalam mendukung Cube
Mapping membuat dunia komputer grafik memiliki fitur tambahan untuk
dapat lebih menghasilkan sesuatu yang lebih realistis. Keunggulan OpenGL
yang platform-independent memungkinkan kita untuk membuat grafik yang
dapat dijalankan di semua sistem operasi dengan hanya sedikit
penyesuaian.
Reflection Mapping
Reflection
Mapping adalah teknik yang dapat membuat gambar/obyek menjadi terlihat
semakin nyata dengan cara merefleksikan lingkungan sekitar di permukaan
obyek. Dua metode Reflection Mapping yang dikenal adalah Chrome Mapping
dan Environment Mapping. Pada metode Chrome Mapping, refleksi/pantulan
lingkungan sekitar obyek direpresentasikan dengan gambar yang dikaburkan
(blurred) seperti halnya melihat pantulan pada benda-benda logam.
Metode ini memberikan kesan mengkilap pada obyek. Metode lainnya, yaitu
metode Environment Mapping merepresentasikan lingkungan sekitarnya
dengan benar-benar "mencerminkan" lingkungannya. Tidak seperti metode
Chrome Mapping yang hanya membuat obyek sekedar mengkilap, Environment
Mapping memberikan kesan seolah-olah obyek tersebut merupakan "cermin"
dari lingkungan sekitarnya.
Environment Mapping
Di
bidang komputer grafik, Environment Mapping merupakan teknik untuk
mensimulasikan sebuah obyek agar dapat merefleksikan lingkungan
sekitarnya. Teknik ini pertama kali diajukan oleh Blinn dan Newell pada
tahun 1976. Pada bentuk yang paling sederhana, teknik ini biasanya
memakai obyek yang permukaannya terlihat seperti krom. Konsep dari
teknik ini ialah menggunakan beberapa gambar yang diambil dari
lingkungan sekitarnya ataupun gambar rekaan untuk dijadikan lingkungan
yang akan direfleksikan oleh obyek.
Ada
beberapa teknik Environment Mapping, antara lain Sphere Mapping, Dual
Paraboloid Mapping, dan Cube Mapping. Adapun yang akan dijelaskan lebih
lanjut ialah teknik Cube Mapping
Sphere Mapping
Sphere
Mapping merupakan salah satu tipe dari Environment Mapping, di mana
irradiance image' ekuivalen dengan apa yang mungkin terlihat pada sphere
(bola) saat dilihat dengan proyeksi ortografik'. Konsep tersebut
diilustrasikan pada gambar di bawah ini.
Walaupun
Sphere Mapping terasa meyakinkan, teknik ini belum sempurna benar.
ldealnya, jika obyek yang akan direfleksikan berada dekat dengan obyek
yang akan merefleksikan, refleksi yang didapat akan terlihat berbeda
ketika dilihat dari titik yang berbeda pula. Tetapi, hal itu tidak akan
terjadi jika menggunakan Sphere Mapping. Hasil dari Sphere Mapping hanya
akan benar jika semua obyek yang akan direfleksikan berada jauh dari
obyek yang merefleksikan. Sehingga teknik ini membutuhkan gambar yang
berbeda untuk setiap sudut pandang yang berbeda.
Sebagai
akibat dari tidak tertutupnya semua permukaan obyek dengan gambar
tekstur, teknik inijuga kadang menimbulkan "lubang" pada pinggiran
obyek. Berikut gambar hasil Sphere Mapping dimana terlihat adanya
"lubang" yang terbentuk.
Dual Paraboloid Mapping
Dual
Paraboloid Mapping dapat mengatasi keterbatasan yang ada pada Sphere
Mapping, tetapi teknik ini lebih rumit sebab membutuhkan 2 unit tekstur
atau 2 tahap rendering. Keuntungan dari Dual Paraboloid Mapping yaitu :
1. Dapat meng-capture lingkungan secara utuh.
2. Berbasis linear.
3. Cocok untuk hardware yang memiliki dual-texture, contohnya RIVATNT.
4. View independent.
Cube Mapping
Cube
Mapping sebagai bagian dari metode Environment Mapping
merepresentasikan lingkungan sekitarnya dengan cara'omenempelkan" enam
buah gambar-yang UerUeaa di keenam sisi obyek. Hal ini membuat obyek
seolah memiliki enam sisi pantul3, yaitu depan, belakang, kanan, kiri,
atas, dan bawah.
Cube
Mapping muncul sebagai pengganti dua metode mapping sebelumnya. Hal-hal
yang menjadi kelemahan dua metode terdahulu seperti ketergantungan
sudut pandang (viei dependency), keterbatasan cangkupan tekstur (warping
& distortion), dan kerumitan penerapan menjadi alasan beralihnya
teknik mapping ke Cube Mapping. Dengan mentransformasikan tekstur ke
dalam enam sisi kubus, Cube Mapping lebih menawarkan kemudahan
implementasi karena pantulan pada permukaan obyek cukup dikonsentrasikan
di keenam sisi obyek.
Tidak
seperti Dual Paraboloid Mapping, teknik Cube Mapping hanya membutuhkan
satu unit tekstur4 dan satu tahap rendering. Selain itu, teknik Cube
Mapping tlAal mengurangi resolusi gambar (teknik Sphere Mapping dan Dual
Paraboloid Mapping dapat mengurangi resolusi gambar sampai 78% dari
resolusi semula). Secara konsep, Cube Mapping memang lebih "fo fhe
point' dibandingkan dengan dua teknik lainnya. Namun, proses texturing
pada Cube Mapping membutuhkan kemampuan yang lebih agar dapat mengakses
enam gambar secara bersamaan.
Forward Mapping
• Dispesifikasikan dengan fungsi linier parametrik:
• Object-to-image space mapping dilakukan dengan transformasi: viewing - projection
• Kekurangan: ukuran texture patch seringkali tidak sesuai dengan batas pixel, sehingga harus ada perhitungan untuk pemotongan.
Inverse Mapping
• Pada prakteknya, inverse mapping lebih sering digunakan.
• Metoda: Interpolasi bilinear dan Memanfaatkan permukaan antara
Inverse Mapping dengan Interpolasi Bilinear
• Dapat dibayangkan sebagai transformasi dari 2D screen space (x,y) ke 2D texture space (u,v).
• Operasi image warping, dimodelkan dengan:
The Inverse Transform
Hubungan
antara titik sudut poligon dengan koordinat pada texture map
dispesifikasikan pada fase pemodelan. Dengan empat titik sudut
quadrilateral, bisa didapat 9 koefisien (a,b,c,d,e,f,g,h,i) ->
Gaussian elimination.
Interpolasi Bilinear pada Screen Space
• Tiap koordinat vertex punya koordinat texture (u’,v’,q).
• Yang diinterpolasikan: (u’,v’,q) – (u,v) tidak berubah secara linear thd (x,y)
• (u,v) = (u’/q,v’/q)
Inverse Mapping dengan Penggunaan Permukaan Antara
• Bisa digunakan jika belum ada hubungan antara koordinat vertex dan texture. Digunakan untuk menentukan hubungan tsb
• Two-part mapping: Texture dipetakan ke permukaan antara (biasanya non-planar) kemudian dipetakan ke objek (3D-to-3D mapping)
• S mapping: T(u,v) - T’(xi,yi,zi)
• O mapping: T’(xi,yi,zi) -> O(xw,yw,zw)
