Rendering

Pada desain pemodelan grafik terdapat kegiatan-kegiatan yang mengenai desain pemodelan grafik diantaranya pemodelan grafik, rendering, dan animasi. Kali ini, saya akan membahas  dari salah satu kegiatan dari desain pemodelan grafik yaitu rendering.

Rendering merupakan salah satu sub topik utama dalam 3D computer graphics. Dan pada prakteknya selalu berhubungan dengan aspek-aspek yang lain. Seperti Graphic pipeline, yang merupakan tahapan terakhir, memberikan tampilan akhir pada model dan animasi. Rendering tidak hanya digunakan pada game programming. Rendering juga sering digunakan untuk desain arsitektur, simulator, movie atau juga spesial effect pada tayangan televisi, dan design visualization. Setiap bidang tadi mempunyai perbedaan dalam keseimbangan antara features dan tehnik dalam rendering. Terkadang rendering juga diintegrasikan dengan model yang lebih besar, paket animasi, terkadang juga berdiri sendiri dan juga terkadang free open-source product. Rendering merupakan sebuah proses untuk menghasilkan sebuah citra 2D dari data 3D. Proses  ini bertujuan untuk untuk memberikan visualisasi pada user mengenai data 3D tersebut melalui monitor atau pencetak yang hanya dapat menampilkan data 2D.

1.     Metode Rendering

      Metode rendering yang paling sederhana dalam grafika 3D :

a.     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.

b.     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.

c.    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.

2. 2. Teknik Solid Modelling

Solid modeling adalah teknik representasi (pemodelan) objek padat yang disesuaikan dengan computer processing. Jenis pemodelan yang lain meliputi surface modelling(biasanya digunakan pada otomotif dan design customer product selain juga digunakan untuk pembuatan animasi) dan wire frame model. Tidak seperti pada surface modelling dan wire frame modelling, solid modelling menjamin bahwa tiap permukaan akan bertemu secara tepat dan benar secara geometri. Solid modelling sendiri adalah contoh CAD teknologi yang paling kompleks. Karena pemodelan ini mensimulasikan objek secara internal maupun external.
        Kegunaan utama dari solid modelling in adalah untuk CAD, engineering analysis, computer graphics dan animasi, rapid prototyping, medical testing, product visualization dan visualisasi dari scientific research.

Berikut ini adalah beberapa teknik yang dapat digunakan untuk Rendering Solid Modeling :

               i.        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.

              ii.        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.

            iii.        Parameterized primitive instancing.

Sebuah Objek yang dispesifikasikan pada library dan dibentuk dengan mengubah parameter primitif-nya.  Contohya adalah  tabung dibuat pada library, model tabung ini akan digunakan untuk model semua tabung untuk semua ukuran.

            iv.        Spatial occupancy enumeration (voxel)

Suatu ruang vector dibagi menjadi sel-sel kecil dimana suatu Objek direpresentasikan dengan himpunan Objek yang ditempatnya.

             v.        Cellular decomposition

Hampir mirip dengan "spatial occupancy", tetapi sel-selnya tidak regular, maupun "prefabricated".

   3.   Proses Rendering dari Objek 3D

Secara umum, proses untuk menghasilkan rendering dua dimensi dari objek-objek 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 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 pertama adalah lokasi (camera location). Lokasi sebuah kamera ditentukan 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 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.

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 yang ada.

4.    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.

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 di pixel tersebut.