desain pemodelan grafis

MAKALAH DESAIN PEMODELAN GRAFIK

POLYGONAL MODELLING

Di Susun Oleh :

Akhmad Widiyatno               (50411520)

Swandy perwira lingga          (56411987)

M.syafiq                                 

Kelas : 3IA08

Fakultas Teknologi Industri

       Program Sarjana Teknik Informatika

   Mata Kuliah : Desain Pemodelan Grafik

UNIVERSITAS GUNADARMA

2013

Kata Pengantar

Alhamdulillah,  segala puji  bagi  Tuhan  yang  senantiasa  memberikan kemudahan  dalam  menyelesaikan  segala  urusan  hingga  kami  mampu menyelesaikan  buku  POLYGON MODELLING  yang  diberikan  tugas kepada kami

Terima  kasih  yang  sedalam-dalamnya  kepada  seluruh  anggota  kelompok kami dan partisipasi yang dengan sabar dan ikhlas memberi dukungan moril dalam setiap tahapan proses pembuatan buku ini.

Buku yang berada di tangan anda ini merupakan buku panduan materi bagi siswa/mahasiswa dan merupakan panduan dalam mempelajari dalam bidang desain khususnya mengenalkan konsep-konsep awal desain. Dalam buku pertama materi yang dirangkumkan mulai grammatikal dasar hingga pembentukan kalimat-kalimat kompleks secara garis besar.

Akhirnya kami mengucapkan selamat membaca dan berpandang mesra dengan dunia desain yang telah kami sajikan. Dan tentu tidak lupa kami harapkan kritik dan saran agar kami senantiasa rajin berbenah untuk memperbaiki yang belum sempurna

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Ilmu pengetahuan dan teknologi sekarang ini sangat berkembang, sehingga manusia dituntut agar dapat mengikuti perkembangannya. Hal ini terlihat dengan banyaknya bermunculan perangkat lunak untuk membuat suatu objek 2D atau 3D. Perangkat lunak yang sedang berkembang pada saat ini adalah aplikasi Blender. Blender menawarkan sesuatu yang menarik yaitu dengan menambahkan fitur-fitur pencahayaan. Bagian dari perkembangan yang dipupuk oleh Summer Google kode program, dimana yayasan Blender telah berpartisipasi sejak tahun 2005. Versi rilis stabil saat ini yaitu 2.64a, versi sebelumnya adalah 2.63a yang di rilis pada mei 2012. Pada saat ini banyak sekali film animasi yang semakin memperlihatkan resolusi yang tinggi yang menciptakan karya yang begitu realistic. Film-film animasi yang menggunakan perangkat lunak Blender ini yaitu Big Buck Bunny, Sintel, Tears Of Steel dan masih banyak lagi. Grafik komputer 3 dimensi biasa disebut 3D atau adalah bentuk dari benda yang memiliki panjang, lebar, dan tinggi. Grafik 3 Dimensi merupakan teknik penggambaran yg berpatokan pada titik koordinat sumbu x(datar), sumbu y(tegak), dan sumbu z(miring).Representasi dari data geometrik 3 dimensi sebagai hasil dari pemrosesan dan pemberian efek cahaya terhadap grafika komputer 2D. Tiga Dimensi, biasanya digunakan dalam penanganan grafis. 3D secara umum merujuk pada kemampuan dari sebuah video card (link). Saat ini video card menggunakan variasi dari instruksi-instruksi yang ditanamkan dalam video card itu sendiri (bukan berasal dari software) untuk mencapai hasil grafik yang lebih realistis dalam memainkan game komputer. Film tersebut menunjukan bahwa film animasi sekarang semakin berkembang, sehingga muncul banyak sekali perangkat lunak 3D lainnya. Pada umumnya terdapat perangkat lunak Blender ini muncul kesulitan seseorang untuk mempelajarinya dikarenakan sumber referensi pembelajaran yang kurang lengkap. Maka dari itu kami ini ingin membuat suatu “Light Modeling in Blender”. Ini untuk mempermudah pembaca mempelajari dan meningkatkan pengetahuannya tentangpenggunaan model pencahayaan pada Blender.

 Tujuan Penulisan

Adapun tujuan dari pembuatan e-book polygonal  Modelling ini adalah :

1.      Melengkapi salah satu syarat tugas yang diberikan dalam mata kuliah Desain Pemodelan Grafis.

2.      Melatih kemampuan penalaran dan kerjasama tim dalam memecahkan sebuah kasus.

3.       Melatih kemampuan meriset suatu permasalahan dalam study kasus.

Batasan Masalah

Dalam penyusunan e-book Polygonal  Modelling ini kami membatasi ruang lingkup yang akan kami bahas. Kami hanya akan membahas bagaimana proses pembuatan light modeling yaitu membuat bagaimana penggunaan model pencahayaan dalam pengimplementasian dalam software yang digunakan. Hasil yang nantinya dicapai akan membuat sedikit animasi/gambaran bagaimana Polygonal Modelling itu sehingga terlihat nyata.

Sistematika Penulisan

Dalam penulisan e-book Polygonal  Modeling ini dibagi menjadi 5 bab yaitu:

BAB I : Pendahuluan. Bab ini berisi pendahuluan yang menerangkan tentang latar belakang, tujuan penulisan, metode penulisan, batasan masalah,

BAB II: Konsep Polygonal  Modelling. Bab ini berisi tentang Penjelasan tentang konsep tersebut. Dapat berupa penjelasan matematika, algoritma, contoh ataupun juga sejarah dikembangkannya konsep ini termasuk orang yang mengembangkannya.

BAB III: Software yang mendukung konsep polygonal  Modelling, perangkat bantu yang menerapkan konsep Polygonal Modelling tersebut. Didalam bab ini, kami menjelaskan software apa yang dipakai dalam Polygonal  Modelling, sejarah software tersebut, versi software tersebut, fitur, serta perbandingan dengan software lainnya.

BAB IV: Kasus/contoh pemanfaatan perangkat lunak tersebut untuk konsep Polygonal Modelling. Didalam bab ini, membahas tentang Kasus/contoh pemanfaatan perangkat lunak tersebut untuk konsep Polygonal Modelling .

BAB V: Penutup. Bab ini berisi saran dan kesimpulan dari pembuatan Polygonal Modelling serta daftar pustaka yang menjadi referensi kami dalam menyusun e-book Polygonal  Modelling ini.

BAB II

KONSEP  POLYGONAL  MODELLING      

KONSEP DASAR MODELLING 3D

Ada beberapa aspek yang harus di pertimbangkan bila membangun model obyek,kesemuannya memberi kontribusi pada kualitas hasil akhir.
hal-hal tersebut meliputi metode untuk mendapatkan atau membuat data yang mendeskripsikan obyek,tujuan dari model,tingkat kerumitan,perhitungan biaya,kesesuaian dan kenyamanan,
serta kemudahan manipulsi model.
Proses pemodelan 3D membutuhkan perancangan yang di bagi dengan beberapa tahapan untuk pembentukannya.Seperti obyek apa yang ingin dibentuk sebagai obyek dasar,metode pemodelan obyek 3D,
pencahayaan dan animasi gerakan obyek sesuai dengan urutan proses yang akan dilakukan.

a. Motion Capture/Model 2D
yaitu langkah-langkah awal untuk menentukan bentuk model obyek yang akan dibangun dalam bentuk 3D.Dengan basis obyek 2D yang sudah ditentukan sebagai acuan.Pemodelan obyek 3D memiliki corak
yang berbeda dalam pengolahannya,corak tersebut penekanannya terletak pada bentuk permukanaan obyek.

b.Dasar Metode Modeling 3D
ada beberapa metode yang digunakan untuk pemodelan 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 meletakan sebuah jajaran polygon sehingga kita bisa menciptakan bentuk-bentuk permukaan. Utuk mendapatkan permukaan yang halus, dibutuhkan banyak bidang polygon,maka object yang didapat akan terbagi
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 CV (Control Verteks) dapat mengendalikan satu area utnuk proses tekstur.

c. Proses Rendering
Tahap-tahap di atas merupakan urutan yang standar dalam membetuk 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.
Dalam standard PAL system,resolusi sebuah render adalah 720 x 576 pixels.Bagian rendering yang sering digunakan:
- Field rendering sering digunakan utnuk mengurangi strobing effect yang disebabkan gerakan cepat dari sebuah obyek dalam rendering video.
- Shander
Shander adalah sebuah tanmbahan yang dibunakan dalam 3D sofware tertentu dalam proses special rendering.Biasannya shander diperlukan untuk memenuhi kebutuhan special effect tertentu seperti lighting effects,
atmosphere,fog dan sebagainya.

d. Texturing
 untuk menentukan karakterisik sebuah materi sebuah object bisa digunakan aplikasi properti tertentu seperti reflectivity,transparency,dan refraction. Texture ekmudian bisa digunkan utnuk meng-create berbagai variasi warna pattern,
tingkat kehalusan/kekasaran sebuah lapisan object secara lebih detail.

e. Image dan Display
Merupakan hasil akhir dari keseluruhan proses dari pemodelan.Beasannya obyek pemodelan yang menjadi output adalah berupa pewarnaan,pencahayaan,atau visual effect yang dimasukan pada tahap teksturing pemodelan.Output images memilik 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 di bangun sudah sesuai tujuan.
Output dari display ini adlah berupa*.Avi,dengan Resolusi maksimal Full 1280/Screen dan file *.JPEG.
Membentuk karakter 3D sebelum membuat karater,kita harus menentukan terleih dahulu bentuk/benda apa yang ingin kita buat. kita jua hrus mengetahui karakteristik dari benda tersebut seperti bentuk, sifat dan warnanya apabila bentuk tersebut berupa benda seperti pohon, maka bentuknya adalah pipa
padat. Sifat yang dimilikinya adalah sifat kayu yaitu kuat, tinggi dan memiliki daun dan akar. Apabila bentuknya seperti manusia, mempunyai tangan, kaki, mata, hidung mulut, badan, rambut, dan lain-lain. Karakter manusa bermacam-macam jika dilihat dari
sifat ada yang pemarah,lembut,penakut,pemberani dan lain-lain.  Jika dilihat dari fisik ada yang tinggi,pendek =, rmabut panjang ,putih, hitam, mata sipit, dan lain-lain.Bisa karakterisitk dilihat dari gaya bicara sesuai bahasa daerahnya.Pembuatan karakter 3D dapat menggunakan aplikasi 3D MAX,
AUTOCAD,Blender, dan lain-lain.
Teori Animasi
Animasi berasal dari bahasa latin,anima, yang artinya jiwa, hidup, nyawa dan semangat. Sehingga animai juga dapat disebut sebagai gambar dua dimensi yang seolah-olah bergerak.Animasi terdiri dari animasi 2 dimensi an animasi 3 dimensi.
animasi 2D membuat benda seolah hidup dengan menggunakan kertas atau komputer.Animasi 3D merupakan animasi yang dibuat dengan menggunakan model seperti yang berasal dati lilin, clay,boneka /marionette dan menggunakn kammasi yang dapt merekam frame demi frame.Ketika gambar -gambar tersebut di proyeksikan
secara berurutan dan cepat, lilin atau clay boneka atau marionette tersebut akan terlihat seperti hidup dan bergerak.
Animsi 3D dapat juga dibuat dengan menggunakan komputer. Proses awalnya adalah membentuk model, pemberian tekstur ,warna, hingga cahaya.Kemudian model tersebut diberi kerangka,warna,hingga cahaya. Kemudian model tersebut diberi kerangka dan gerakannya
satu persatu.
Secara garis besar proses 3D animasi bisa di bagi 4 tahap yaitu:

a. Modeling
b. Animating
c. Texturing
d. Rendering

jenis-jenis Karakter dari berbagia karakter yang ada dapat dikategorikan menjadi 2 dimensi dan wujud 3 dimensi.
Adapun sebagia 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 karutn Final Fantasy,Monster Inc,Finding Nemo dna lain-lain.
Animasi 3 dimensi disebut juga sebagia CGI ( Computer Generated Imagery).
Tahapan Pengembangan Karakter Animasi sebelum memulai pekerjaan untuk membuat sebuah animasi, terdapat beberapa hal yang harus kita lakukan
terlebih dahulu guna untuk melihat animasi seperti apa yang ingin dibuat dan dengan cerita apa. Hal ini tentunya perlu dilakukan suatu riset sebelum pra produksi.
Adapun riset  yang dilakukan adalah diantarannya adalah:
Menentukan tema cerita dan tujuan cerita ,membuat sinopsi dan skrip, Memunculkan karakter, sifat, dan ciri yang sesuai dengan sinopsis yang telah dibuat pengumpulan dokumentasi, termasuk setting,props dan lokasi.
Setelah proses riset dan pengumpulan data selesai,selanjutnya masuk ke stage lebih tinggi yaitu pra-produksi. Dimana pada tingkat ini seorang animator dan tinya bekerja untuk
mendesign, merancang, dan menentukan stnadard warna yang pas ada sebuah karakter,props,sets dan lokasi.Jika pada tahap ini telah disepakati bersama, maka selajutnya masuk pada tahapan storyboard yang gunanya untuk memvisualisasikanadegan dan pose yang nantinya akan tampil dalam film tersebut
berdasarkan naskah yang sudah ada.
Adapaun bentuk dari storyboard meliputi:

Gambar visual
Sound effect
Dialog
Adegan dan
Durasi
cobalah melihat sebuah gerak dan memahaminya secara berurutan. Pemahaman mengenai sifat-sifat gerak pun akan semakin mudah dilakukan.
12 prinsin gerak adalah:

1. Pose dan gerakan antara (Pose-To-Pose action dan inbetween)
2. Pengaturan Waktu (Timing)
3. Gerakan sekunder ( Secondary Action)
4. Akselerasi gerak ( Ease In and Out)
5. Antisipasi (Anticipation)
6. Gerakan penutup dan perbedaan watu gerak (Follow Through dan Overlapping Action)
7. Gerak melengkung (Arcs)
8. Dramatisasi gerakan ( Exaggeration)
9. elastisitas (Squash and Stretch)
10. Penempatan di bidang gamar(Staging )
11. Daya tarik karakter (Appeal)
12. Penjiwaan peran ( Personality )

Membentuk animasi 3D sebelum membuata animasi,kita membuat terlebih dahulu tema,
plot,dan scriptnya/skenarionya membuat animasi sama halnya dengan membuat film non animasi.

SEJARAH  POLYGOAL MODELLING

Dalam komputer grafis 3D , pemodelan poligonal merupakan suatu pendekatan untuk pemodelan objek dengan mewakili atau mendekati permukaan mereka menggunakan poligon . Pemodelan poligonal cocok untuk scanline rendering dan karena itu metode pilihan untuk real-time komputer grafis . Metode alternatif mewakili objek 3D termasuk NURBS permukaan , permukaan subdivisi , dan representasi berbasis persamaan yang digunakan dalam sinar pelacak . Lihat jala poligon untuk penjelasan tentang bagaimana model poligonal diwakili dan disimpan .

Teori geometris dan poligon

Obyek dasar yang digunakan dalam pemodelan mesh simpul , titik dalam ruang tiga dimensi . Dua simpul dihubungkan oleh sebuah garis lurus menjadi keunggulan . Tiga simpul , terhubung satu sama lain dengan tiga tepi , mendefinisikan sebuah segitiga , yang merupakan poligon sederhana dalam ruang Euclides . Poligon lebih kompleks dapat dibuat dari beberapa segitiga , atau sebagai satu objek dengan lebih dari 3 simpul . Empat sisi poligon ( umumnya disebut sebagai paha depan) dan segitiga adalah bentuk yang paling umum digunakan dalam pemodelan poligonal . Sekelompok poligon , terhubung satu sama lain dengan simpul bersama, umumnya disebut sebagai unsur . Setiap poligon yang membentuk elemen disebut wajah .

Pembangunan jerat poligonal

Dalam geometri Euclidean , setiap tiga poin non - collinear menentukan pesawat. Untuk alasan ini , segitiga selalu menghuni satu pesawat . Hal ini tidak selalu benar poligon lebih kompleks , namun. Sifat datar segitiga memudahkan untuk menentukan permukaan mereka normal, vektor tegak lurus tiga dimensi ke permukaan segitiga . Normals permukaan berguna untuk menentukan transportasi cahaya dalam ray tracing , dan merupakan komponen kunci dari model shading Phong populer . Beberapa sistem render menggunakan normals simpul bukan normals wajah untuk menciptakan sistem pencahayaan yang lebih baik - melihat biaya lebih pengolahan. Perhatikan bahwa setiap segitiga memiliki dua normals wajah , yang berada di garis yang sama tetapi berlawanan satu sama lain . Dalam banyak sistem hanya salah satu dari normals ini dianggap sah - sisi lain dari poligon disebut sebagai backface , dan dapat dibuat terlihat atau tidak terlihat tergantung pada keinginan programmer .

Banyak program pemodelan tidak benar-benar menegakkan teori geometris , misalnya , adalah mungkin untuk dua simpul untuk memiliki dua sisi yang berbeda menghubungkan mereka , menempati persis lokasi spasial yang sama . Hal ini juga mungkin untuk dua simpul untuk ada pada koordinat ruang yang sama , atau dua wajah untuk ada di lokasi yang sama . Situasi seperti ini biasanya tidak diinginkan dan banyak paket mendukung fungsi auto - pembersihan . Jika auto - pembersihan tidak hadir, namun, mereka harus dihapus secara manual .

Sekelompok poligon yang dihubungkan oleh shared simpul disebut sebagai mesh . Dalam rangka untuk mesh untuk tampil menarik ketika diberikan , diharapkan bahwa itu non-self - memotong , yang berarti bahwa tidak ada tepi melewati poligon . Cara lain untuk melihat hal ini adalah bahwa mesh tidak bisa menembus sendiri . Hal ini juga diharapkan bahwa mesh tidak mengandung kesalahan seperti simpul dua kali lipat , tepi, atau wajah . Untuk beberapa tujuan penting bahwa mesh menjadi berjenis - yaitu , bahwa itu tidak mengandung lubang atau singularitas ( lokasi di mana dua bagian yang berbeda dari mesh dihubungkan dengan simpul tunggal) .

operasi

Ada jumlah yang sangat besar operasi yang dapat dilakukan pada jerat poligonal . Beberapa kira-kira sesuai dengan manipulasi dunia nyata objek 3D , sementara yang lainnya tidak .

Operasi poligonal mesh :
Creations - Membuat geometri baru dari beberapa objek matematika lainnya
Loft - menghasilkan mesh dengan menyapu bentuk sepanjang jalan
Extrude - sama seperti loteng , kecuali jalan selalu garis
Revolve - menghasilkan mesh oleh revolving ( berputar ) bentuk sekitar sebuah sumbu
Marching kubus - algoritma untuk membangun mesh dari fungsi implisit

Binary Creations - Membuat mesh baru dari operasi biner dua jerat lainnya
Add - Selain boolean dua jerat
Kurangi - boolean pengurangan dua jerat
Perpotongan - boolean persimpangan
Union - boolean penyatuan dua jerat
Lampirkan - melampirkan satu jala yang lain ( menghapus permukaan interior )
Talang - membuat permukaan miring yang mulus menghubungkan dua permukaan

Deformasi - Pindahkan hanya verticies dari mesh
Cacad - verticies bergerak sistematis ( sesuai dengan fungsi atau aturan tertentu )
Tertimbang Deform - verticies bergerak berdasarkan bobot lokal per vertex
Morph - bergerak verticies lancar antara sumber dan target jala
Bend - verticies pindah ke " menekuk " objek
Putar - verticies pindah ke " memutar " objek

Manipulasi - Memodifikasi geometri mesh , tetapi belum tentu topologi
Menggantikan - memperkenalkan geometri tambahan berdasarkan "peta perpindahan " dari permukaan
Sederhanakan - verticies sistematis hapus dan rata-rata
Membagi - halus mesh kursus dengan pengelompokan mesh ( Catmull - Clark , dll )
Convex Hull - menghasilkan jala lain yang minimal membungkus mesh diberikan (berpikir shrink -wrap )
Potong - membuat lubang di permukaan jala
Stitch - menutup lubang di permukaan jala

Pengukuran - Hitung beberapa nilai mesh
Volume - menghitung volume 3D mesh ( diskrit volumetrik integral)
Luas Permukaan - menghitung luas permukaan mesh (permukaan diskrit integral)
Collision Detection - menentukan apakah dua jerat kompleks dalam gerak telah bertabrakan
Fitting - membangun permukaan parametrik ( NURBS , bicubic spline ) dengan pas ke mesh yang diberikan
Point- Permukaan Jarak - menghitung jarak dari titik untuk mesh
Line- Permukaan Jarak - menghitung jarak dari baris ke mesh
Line- Permukaan Intersection - menghitung perpotongan garis dan mesh
Lintas Bagian - menghitung kurva diciptakan oleh penampang pesawat melalui mesh
Centroid - menghitung massa , geometris pusat , mesh
Center- of -Mass - menghitung pusat massa , titik keseimbangan , mesh
Circumcenter - menghitung pusat lingkaran atau bola melampirkan unsur mesh
Incenter - menghitung pusat lingkaran atau bola tertutup oleh unsur mesh

Ekstensi
Setelah mesh poligonal telah dibangun , langkah lebih lanjut harus dilakukan sebelum itu berguna untuk game , animasi , dll Model harus dipetakan tekstur untuk menambah warna dan tekstur ke permukaan dan itu harus diberi kerangka untuk animasi . Jerat juga dapat diberikan bobot dan pusat gravitasi untuk digunakan dalam simulasi fisik .

Untuk menampilkan model di layar komputer di luar lingkungan pemodelan , perlu untuk menyimpan model yang di salah satu format file yang tercantum di bawah ini , dan kemudian menggunakan atau menulis sebuah program yang mampu memuat dari format tersebut. Dua metode utama menampilkan model poligon 3d OpenGL dan Direct3D . Kedua metode ini dapat digunakan dengan atau tanpa dipercepat kartu grafis 3d .
Keuntungan dan kerugian

Ada banyak kelemahan untuk mewakili suatu objek menggunakan poligon . Poligon tidak mampu secara akurat mewakili permukaan melengkung , sehingga sejumlah besar dari mereka harus digunakan untuk kurva perkiraan secara visual menarik . Penggunaan model yang kompleks memiliki biaya dalam kecepatan diturunkan . Dalam konversi scanline , setiap poligon harus dikonversi dan ditampilkan , terlepas dari ukuran , dan sering ada sejumlah besar model di layar pada waktu tertentu . Seringkali, programmer harus menggunakan beberapa model pada berbagai tingkat detail untuk mewakili objek yang sama untuk mengurangi jumlah poligon yang diberikan .

Keuntungan utama poligon adalah bahwa mereka lebih cepat daripada representasi lain . Sementara kartu grafis modern dapat menunjukkan adegan yang sangat rinci pada frame rate 60 frame per detik atau lebih tinggi , raytracers , cara utama menampilkan model non - poligonal , tidak mampu mencapai frame rate interaktif ( 10 frame / s atau lebih tinggi ) dengan jumlah yang sama detail.
file format

Berbagai format yang tersedia untuk menyimpan data poligon 3d . Yang paling populer adalah :

    .3 Ds , maks . , Yang berhubungan dengan 3D Studio Max
    campuran . , yang berhubungan dengan Blender
    C4D terkait dengan Cinema 4D .
    dae ( COLLADA ) .
    dxf , . DWG , . dwf , terkait dengan AutoCAD .
    FBX ( Autodesk mantan Kaydara Filmbox . ) .
    . jt awalnya dikembangkan oleh Siemens PLM Software , sekarang menjadi standar ISO .
    . lwo , yang berhubungan dengan Lightwave
    . lxo , yang berhubungan dengan modo ( software )
    . mb dan . ma , yang berhubungan dengan Maya
    . md2 , . md3 , terkait dengan seri game Quake
    . MDL digunakan dengan Valve Software Sumber Engine
    nif ( NetImmerse / Gamebryo ) .
    obj ( Wavefront "The Lanjutan Visualizer " ) .
    . ply digunakan untuk menyimpan data dari scanner 3D
    rwx ( Renderware ) .
    . stl digunakan dalam prototyping cepat
    u3d ( Universal 3D ) .
    WRL ( VRML 2.0 ) .

ORANG YANG  MENGEMBANGKAN  POLYGONAL  MODELLING

Karl Ferdinand Braun (lahir di Fulda, Fulda, Hessen, Jerman, 6 Juni 1850 – meninggal di New York, Amerika Serikat, 20 April 1918 pada umur 67 tahun) adalah seorang fisikawan Jerman.Braun belajar di Universitas Marburg dan menerima gelar di Universitas Berlin pada tahun 1872. Ia menjadi direktur di Lembaga Fisika dan profesor fisika di Strasbourg (1895).

Pada tahun 1897, ia membuat osiloskop tabung sinar katode pertama. Teknik ini digunakan oleh sebagian besar peralatan TV dan monitor komputer. Tabung katode masih disebut "tabung Braun" (Braunsche Röhre) di negara penutur bahasa Jerman (dan di Jepang: Buraun-kan).Pada tahun 1909 Braun menerima Penghargaan Nobel dalam Fisika dengan Guglielmo Marconi untuk "sumbangan pada pengembangan telegrafi nirkabel."

Pada awal Perang Dunia I Braun pindah ke Amerika Serikat untuk mempertahankan stasiun nirkabel Jerman yang terletak di Sayville (Long Island) terhadap serangan oleh Marconi Corporation yang dikendalikan Inggris (saat itu Amerika Serikat belum terjun dalam perang).

Braun meninggal di rumahnya di Brooklyn sebelum perang berakhir, pada tahun 1918

Karier dan Perjalanan Hidupnya

Karl Ferdinand Braun dilahirkan pada tanggal 6 Juni 1850 di Jerman. Ayahnya seorang pegawai pengadilan di Fulda (Jerman).

Braun memiliki sifat skeptis dan serba ingin tahu yang kuat tentang kejadian-kejadian alam yang dijumpainya. Dia sangat tertarik dengan ilmu fisika dan filsafat. Setelah menamatkan sekolah menengah, ia cenderung mempelajari filsafat dan berhasil meraih gelar doktor dibidang itu. Namun hobinya di bidang fisika tidak dia tinggalkan.

Pada tahun 1872-1885, sembari menggeluti bidang fisika, dia menjadi guru fisika di sekolah menengah di Leipzig, kemudian menjadi dosen di Marburg, Strasbourg dan Karlsruhe. Selain mengajar, dia juga gemar menulis artikel ilmu pengetahuan modern dalam mingguan Die Fligenden Blatter.

Selain itu, dia juga menulis buku yang berjudul Der Junge Mathematiker und Naturforscher. Braun senantiasa menemukan hal-hal yang baru, diantaranya, ia mengembangkan sejenis pirometer listrik guna mengukur suhu yang tinggi, menetukan kenaikan suhu bumi melalui lubang-lubang galian yang dalam dan menemukan dampak pelurus pada pada semikonduktor yang merupakan dasar bagi elektronika modern. Berkat jasanya pula, maka transistor dan diode dapat berfungsi. Selama hidupnya di Eropa (Jerman) ia jarang berada dirumah dalam waktu yang lama.Braun menikah pada tahun 1885 dan setelah pernikahannya, ia melakukan riset keliling Eropa, Amerika dan gurun Sahara di Afrika. Sepulang dari beberapa negara pada tahun 1897, ia menayangkan temuannya yang cukup modern saat itu.Temuan itu tak lain adalah tabung gambar yakni tabung yang mampu menyerap sinyal-sinyal yang diwujudkan dalam bentuk gambar. Temuan itu ia populerkan dan di publikasikan di depan para mahasiswa Universitas Strasbourg.

Penjelasan mengenai tabung gambar ini adalah bahwa tabung gambar tersebut dapat menampilkan arus bolak-balik dari pusat pembangkit listrik Strasbourg secara langsung berupa gelombang sinus yang kemudian hari diterima sebagai lambang arus bolak-balik, muncul pada permukaan suatu Polygon (bersegi banyak) berputar yang memantul. Sinar datang dari sebuah tabung berbentuk alat pemukul, dari katode atau elektron tabung sinar. Kekuatan magnetis mengarahkan elektron-elektron yang terkumpul, yaitu partikel-partikel inti yang sangat cepat, yang pada saat itu tampak tidak dapat dikendalikan, melalui tabung gelas. Titik-titik sinar di ujung tabung kemudian secara otomatis membentuk garis-garis gelombang menghasilkan gambar yang persis sama dengan arus sinkron bidang-bidang magnetis yang menggoyangkan cahaya elektron. Sesungguhnya itulah sistem bekerjanya televisi dewasa ini yakni elektron-elektron dengan kecepatan tinggi disalurkan melalui tabung yang hampir kosong, memantulkan cahaya membentuk titik-titik secara otomatis kemudian dipusatkan oleh bidang-bidang magnetis untuk membentuk gambar, inilah yang kita sebut televisi.

Jadi, tabung yang ada intinya merupakan arus bolak-balik merupakan elemen pokok dan esensial bagi teknologi pertelevisian. Sampai kini tabung tersebut masih dikenal sebagai Tabung Braun. Selain untuk televisi, juga digunakan untuk berbagai perlengkapan medis, komputer bahkan perlengkapan radar.

Dengan beberapa temuannya itu pula Braun mendirikan perusahaan Braun-Siemens Gesellschaft dan Telefunken di Berlin. Kecenderungannya pun kembali ia buktikan pada tahun 1905 ia mampu memanfaatkan hipotesis yang dikembangkan oleh Maxwell bahwa untuk mendeteksi semua karakter unsur gelombang listrik dalam cahaya yang terlihat mungkin saja dapat dilakukan. Pada tahun 1905-1909 ia bersama ilmuwan Italia bernama Yuglielmo Marconi membantu mengembangkan telegraf tanpa kawat dimana telegraf sebelumnya ditemukan oleh Marconi hanya dapat menyampaikan osilasi (getaran) yang terendam yang sangat membatasi jangkauan siarannya.

Maka, dengan kepiawaiannya, Braun akhirnya berhasil memecahkan masalah tersebut dengan dua kondensor dan sebuah gulungan kawat induksi dalam sirkuit osilasi tertutup guna mencegah getaran-getaran elektromagnetik yang hilang dalam perjalanan udara. Hal ini mendorong osilasi-osilasi yang juga dikenal sebagai umpan balik. Temuan itu membuat pemancar menjadi lebih kuat dibandingkan dengan temuan Marconi sebelumnya.

Atas jasanya dala dunia telegraf, maka pada tahun 1909 Braun bersama Marconi memperoleh hadiah Nobel. Sebetulnya Braun patut memperoleh Nobel pada tahun-tahun sebelum ia menemukan sistem Telegraf, namun dunia pada saat ini belum secara pasti memandang bahwa temuan tabung gambar merupakan nenek moyang televisi dan perlengkapan lainnya. Namun begitu, hadiah Nobel yang disandang atas jasa temuan bidang telegraf membuat dirinya kokoh sebagai ilmuwan sejati.

Pada tahun 1911 ia membangun sebuah stasiun di Sayville. Pada tahun 1914 ia bekerja sama dengan Count Zeppelin, mengembangkan sambungan-sambungan radio untuk navigasi penerbangan. Pada bulan Desember 1904 ia melawat ke Amerika Serikat untuk tujuan bisnis alat-alat teknologi temuannya. Sayangnya selang beberapa waktu kemudian Perang Dunia I meletus. Braun terpaksa menetap di Broklyn (USA), ia tidak bisa pulang ke negaranya. Setelah menetap di Amerika Serikat selama empat tahun, Braun meninggal dunia dalam usia 68 tahun tepatnya tanggal 20 April 1918. Sebelum wafat ia sempat menulis sebuah buku yang berjudul Fisika untuk Wanita.

PENJELASAN   MATEMATIKA   POLYGONAL MODELLING

Teori Geometris dari Poligon

Seperti yang telah dibahas sebelumnya, obyek dasar yang digunakan dalam pemodelan poligon ini adalah simpul (vertices), titik dalam ruang tiga dimensi. Dua simpul dihubungkan oleh sebuah garis lurus menjadi tepi (edge). Tiga simpul, terhubung satu sama lain dengan tiga tepi, mendefinisikan sebuah segitiga, yang merupakan poligon sederhana dalam ruang Euclidean. 

Ruang Euclidean adalah sebuah ruang tiga dimensi dimana setiap titik yang berada di dalam ruang tersebut memiliki alamat – alamat berdasarkan koordinat – koordinat.

Seperti yang telah dibahas sebelumnya, obyek dasar yang digunakan dalam pemodelan poligon ini adalah simpul (vertices), titik dalam ruang tiga dimensi. Dua simpul dihubungkan oleh sebuah garis lurus menjadi tepi (edge). Tiga simpul, terhubung satu sama lain dengan tiga tepi, mendefinisikan sebuah segitiga, yang merupakan poligon sederhana dalam ruang Euclidean. 

                                                                                                                 

Ruang Euclidean adalah sebuah ruang tiga dimensi dimana setiap titik yang berada di dalam ruang tersebut memiliki alamat – alamat berdasarkan koordinat – koordinat.

                                                                                                                       

                                            

ALGORITMA DALAM POLYGONAL MODELLING

Definisi Clipping

Dalam kehidupan sehari-hari saat kita ingin menggambar sesuatu pada sebuah bidang, tentunya kita tidak akan bisa menggambar melebihi bidang tersebut. Dengan kata lain suatu bidang gambar pasti memiliki batas wilayah maksisum. Seperti halnya komputer, untuk melakukan proses penggambaran suatu objek di monitor, komputer tidak akan bisa menampilkan gambar melebihi batas maksisum yang telah ditentukan. Untuk dapat melakukan hal tersebut, maka digunakanlah proses clipping. Clipping berasal dari kata clip, yang secara umum memiliki arti memotong. Dalam ilmu grafika komputer, clipping merupakan proses pemotongan objek sehingga hanya bagian objek yang berada di dalam area tampil(viewport) yang dapat dilihat oleh user, sedangkan bagian objek yang berada di luar area tampil akan disembunyikan. Hal tersebut dilakukan agar proses perhitungan koordinat pixel pada layar tidak terlalu rumit. Tetapi sebelum melakukan proses clipping terlebih dahulu harus ditentukan bentuk dan ukuran clipping window, yaitu area dimana suatu objek dapat diproses dan ditampilkan. Clipping window dapat berupa segi empat, segi tiga, lingkaran, elips, poligon, dan lain-lain. Proses clipping dapat digunakan untuk membuat aplikasi-aplikasi sebagai berikut :

• Identifikasi permukaan yang dapat dilihat dalam pandangan 3 Dimensi. 

• Antialiasing segmen garis atau bagian suatu objek.

• Membuat objek dengan prosedur solid modelling. 

• Menampilkan beberapa window. 

• Membuat gambar dengan kemampuan memindahkan dan menghapus sebagian .

Ada beberapa teknik yang dapat digunakan untuk melakukan proses clipping, diantaranya adalah sebagai berikut :

• Vertex Clipping 

• Line Clipping 

• Polygon Clipping 

Vertex Clipping (Clipping Titik)

Teknik yang digunakan untuk mengimplementasikan Vertex Clipping cukup sederhana yaitu dengan menggunakan rumus umum sebagai berikut :

Xmin \leq

 x\leq

 Xmax

Ymin \leq

 y \leq

 Ymax

Xmin, Xmax, Ymin, dan Ymax merupakan batas maksumum untuk clipping window yang berbentuk persegi empat dengan posisi standar. Agar teknik ini dapat di jalankan, kedia kondisi di atas harus terpenuhi. Jika ada sebuah titik yang tidak memenuhi kedua kondisi tersebut, maka titik tersebut tidak akan muncul pada viewport.

Contoh Kasus :

Terdapat 2 buah titik yaitu P1(2,2) dan P2(3,6) dengan Xmin = 1, Xmax = 5, Ymin = 1, dan Ymax=5.

dari gambar di atas dapat dilihat bahwa titik P2 tidak memenuhi kedia kondisi umum dari vertex clipping berada sehingga titik P2 tidak akan di tampilkan.

Clipping tidak dapat diaplikasikan pada scene yang menampilkan ledakan atau percikan air pada gelombang laut yang dibuat dengan mendistribusikan beberapa partikel.

Line Clipping (Clipping Garis)

Line Clipping diproses dengan melakukan inside - outside test, yaitu memeriksa kedua titik ujung dari garis tersebut. Berdasarkan tes tersebut garis dapat dikategorikan menjadi 4 jenis, yaitu :

1. Invisible : garis yang tidak terlihat sepenuhnya/berada diluar clipping window.

2. Half-partial : garis yang terpotong sebagian clipping window.

3. Full-partial : garis yang terpotong penuh clipping window dan melintasi clipping window.

4. Visible : garis yang terletak di dalam clipping window.

Proses clipping tidak berlaku pada garis dengan kondisi invisible dan visible, karena kedua kondisi tersebut tidak memotong clipping window.

Secara umum algoritma line clipping dapat digambarkan sebagai berikut :

Dalam melakukan teknik line clipping dapat menggunakan beberapa algoritma seperti : Cohen Sutherland, Liang - Barsky, Cyrus - Beck, dan Nicholl - Lee - Nicholl. Algoritma yang paling terkenal adalah algoritma Cohen - Sutherland. Pada algoritma ini setiap titik ujung (endpoint) dari garis direpresentasikan ke dalam 4 digit angkat biner yang disebut region code. Masing - masing digit tersebut akan menentukan posisi titik relatif terhadap batas clipping yang berbentuk segiempat. Untuk lebih jelas dapat dilihat pada bagan dan tabel di bawah ini.

Bit ke-1 : region kiri(L)

Bit ke-2 : region kanan(R)

Bit ke-3 : region bawah(B)

Bit ke-4 :region atas(T)

Bit dengan nilai 1 menandakan bahwa titik berada pada region yang bersangkutan. Jika tidak maka akan diset dengan nilai 0.

contoh kasus : 

Diketahui dua buah garis yaitu garis AB dengan titik A(2,2) dan titik B(3,5). Kemudian garis CD dengan titik C(2,7) dan titik D(5,7). Lalu titik E(0,-1) dan titik F(7,7). Clipping window dengan Xmin =1, Xmax = 6, Ymin = 1, Ymax = 6.

Langkah penyelesaian : 

Lakukan pengecekan pada setiap titik terhadap window

• Garis AB

Titik A(2,2)

Titik B(3,5)

Dari kedua tabel di atas terlihat bahwa garis AB berada pada region 0000, yaitu terletak di dalam clipping window dan bersifat visible. Oleh karena itu garis AB dapat dilihat sepenuhnya tanpa melalui proses clipping. Hal tersebut dapat dibuktikan dengan menggunakan operator logika AND terhadap kedua titik yang menyusun garis AB, yaitu 0000 AND 0000 = 0000.

• Garis CD

Titik C(2,7)

Titik D(5,7)

dari kedua tabel diatas terlihat bahwa garis CD berada pada region 1000, yaitu terletak disebelah atas clipping window dan bersifat invisble. Oleh karena itu garis CD tidak dapat dilihat sepenuhnya dan tidak melalui proses clipping. Hal tersebut dapat dibuktikan dengan menggunakan operator logika AND terhadap kedua titik yang menyusun garis CD, yaitu 1000 AND 1000 = 1000.

• Garis EF

Titik E(2,-1)

Titik F(3,7)

Dari kedua tabel di atas terlihat bahwa garis EF memiliki titik yang berada di luar clipping window namun kedua titik tersebut dihubungkan dengan sebuah garis yang melalui clipping window, sehingga garis EF bersifat Full - partial dan harus melalui proses clipping. Hal tersebut dapat dibuktikan dengan menggunakan operator logika AND terhadap kedua titik yang menyusun garis EF, yaitu 0100 AND 1000 = 0000. untuk melakukan proses clipping dapat mengikuti langkah - langkah berikut ini :

1. Menentukan titik potong yang dihitung berdasarkan bit yang bernilai 1 dari region code dengan menggunakan panduan tabel berikut ini :

dengan nilai xp1, xp2, yp2 yang dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :

xp1 = x1 + (Ymin - y1)/m

xp2 = x1 + (Ymax-y1)/m

yp1 = y1 + m * (Xmin - X1)

dimana nilai m sebagai berikut : 

m = (y2 - y1) / (x2 - x1)

Sehingga untuk garis EF (2,-1) dan (3,7) dapat dilakukan perhitungan :

m = 7 - (-1) / 3 - 2 = 8/1 = 8

Region code untuk titik E(2, -1) adalah 0100, maka R = 1. Pada titik ini akan dicari xp1.

xp1 = x1 + (Ymin - y1) / m

= 2 + (1 - (-1)) / 8 = 2.25

Maka titik potongnya adalah (2.25 ; 1)

Region code untuk titik F(3,7) adalah 1000, maka T = 1. Pada titik ini akan dicari xp1.

E(2.25 ; 1) dan titik F(2.875 ; 6)

7.1.3 Polygon Clipping 

Polygon merupakan bidang yang tersusu dari verteks (titik sudut) dan edge (garis penghubung setiap verteks). Untuk dapat melakukan proses clipping pada polygon diperlukan algoritma yang lebih kompleks dari kedua teknik clipping yang telah di bahas sebelumnya. Salah satunya adalah algoritma Sutherland - Hodgman. Ide dasarnya adalah memperhatikan edge pada setiap arah pandang, lalu clipping polygon dengan persamaan edge, kemudian lakukan clipping tersebut pada semua edge sehingga polygon terpotong sepenuhnya. Berikut ini ketentuan dari algoritma Sutherland - Hodgman :

• Polygon dapat dipotong dengan setiap edge dari window sekali pada satu waktu.

• Vertex yang telah terpotong akan disimpan untuk kemudian digunakan untuk memotong edge yang masih ada.

• Perhatinkan bahwa jumlah vertex biasanya berubah - ubah dan sering bertambah.

Pada saat mengimplementasikan algoritma akan dilakukan tahap interseksi pada setiap sisi window, yaitu sebagai berikut :

• Asumsikan bahwa kita akan memotong edge pada titik (x1, y1) dan (x2, y2) dengan clipping window pada titik (Xmin, Ymin) dan (Xmax, Ymax).

• Tentukan nilai slope = (y2 - y1) / (x2 - x1) pada setiap interseksi.

• Lokasi (IX, IY) dari interseksi edge dengan sisi kiri window adalah

IX = Xmin

IY = slope * (Xmin - x1) + y1

Lokasi (IX, IY) dari interseksi edge dengan sisi kanan window adalah :

IX = Xmax

IY = slope * (Xmax - x1) + y1

Lokasi (IX, IY) dari interseksi edge dengan sisi atas window adalah :

IX = x1 + (Ymax - y1)/slope

IY = Ymax

Lokasi (IX, IY) dari interseksi edge dengan sisi bawah window adalah : 

IX = x1 + (Ymin - y1) / slope

IY = Ymin

Contoh Kasus :

Diketahui sebuah polygon ABC dengan titik A (4,7), B(10,4), dan C(2,0). Clipping window memiliki nilai Xmin = 1, Xmax = 8, Ymin = 1, dan Ymax = 6.

Dari gambar di atas dapat dilihat bahwa terdapat 6 buah titik potong yang akan dicari. Pada bagian atas clipping window terdapat 2 buah titik potong, yaitu perpotongan garis AC dengan Ymax dan garis AB dengan Ymax. Lalu pada bagian kanan clipping window terdapat 2 buah titik potong, yaitu perpotongan garis BA dengan Xmax dan garis BC dengan Xmax. Kemudian pada bagian bawah window clipping juga terdapat 2 buah titik potong, yaitu perpotongan garis CA denga Ymin dan garis CB dengan Ymin. Oleh karena itu akan dilakukan 3 kali intersekse.

7.1.4 Kesimpulan.

Dari semua algoritma yang telah dibahas di atas, dapat disimpulkan bahwa ide dasar dalam proses clipping adalah dengan menyembunyikan sementara bagian dari objek yang berada di luar viewport. hal tersebut bermanfaat untuk mengurangi kerja CPU dalam melakukan komputasi gambar, sehingga CPU akan bekerja dengan lebih efisien. Saat ini penelitian mengenai algoritma clipping masih terus dikembangkan untuk mencari cara yang paling efisien dalam melakukan proses tersebut.

CONTOH POLYGONAL MODELLING

Macam-macam Poligon :

• Poligon Terbuka

Poligon terbuka adalah poligon yang titik awal dan titik akhirnya merupakan titik yang berlainan (tidak bertemu pada satu titik).

                                                                                                         

• Poligon Tertutup

Poligon tertutup atau kring adalah poligon yang titik awal dan titik akhirnya bertemu pada satu titik yang sama. 

• Poligon Bercabang

Poligon cabang adalah suatu poligon yang dapat mempunyai satu atau lebih titik simpul, yaitu titik dimana cabang itu terjadi.

                                         

• Poligon Kombinasi

Bentuk poligon kombinasi merupakan gabungan dua atau tiga dari bentuk-bentuk poligon yang ada.