Teknologi di Balik CGI 3D : Pemodelan 3D, Layout, Animation, dan Rendering

Pemodelan 3D merupakan suatu proses untuk mengembangkan representasi matematis dari objek 3D menggunakan software tertentu. Ada beberapa cara yang cukup popular untuk melakukan pemodelan 3D ini, yaitu pemodelan polygon. Pada pemodelan polygon, titik-titik digambar dalam ruang 3D (disebut sebagai vertex), lalu dikoneksikan dengan garis untuk membentuk polygonal mesh. Dengan pemodelan ini, proses render dapat dilakukan dengan cepat.

Bentuk pemodelan lain yang cukup popular adalah Non-uniform rational basis spline (NURBS), yang juga merupaan pemodelan matematika untuk merepresentasikan kurva dan permukaan. Dibandingkan pemodelan polygon, metode NURBS ini menawarkan fleksibilitas dan akurasi yang lebih baik karena permukaan didefinisikan oleh garis kurva.

Contoh metode NURBS

Dari pemodelan 3D, obyek akan diletakkan ke dalam suatu scene melalui proses layout and animation. Di sinilah didefinisikan relasi dan perpaduan antarobjek dengan menentukan lokasi dan ukuran dari objek tersebut. Beberapa metode popular untuk layout dan animation ini adalah keyframing. Pada keyframing, terlebih dahulu dditentukan titik awal dan titik akhir dari suatu objek. Lalu pada tiap frame-nya, objek dipindah secara halus sehingga saat frame ditampilkan satu per satu secara berurutan akan didapatkan animasi gerakan objek tersebut. Selain keyframing, metode untuk layout dan animation yang lain adalah inverse kinematics.

Secara singkat, metode inverse kinematics ini adalah metode yang mendefinisikan bagaimana gerakan dilakukan. Tujuannya adalah untuk mengidentifikasikan gaya pada suatu titikdari objek, dan kemudian menerapkan kinematik untuk menentukan gerakan objek. Contoh gerakan melempar bola baseball, gerakan objek dnegan akselarasi, dan tabrakan dua objk merupakan contoh bagaimana inverse kinematics diterapkan.

Contoh metode inverse kinematics

Terakhir adalah proses untuk menjadikan suatu objek menjadi realistis yaitu proses rendering. Jika pada dua proses sebelumnya, objek yang diolah masih berupa kerangka kasar, maka dalam proses inilah suatu objek akan diubah sehingga objek tersebut menjadi realistis dengan melakukan texture mapping, pencahayaan, refleksi, penambahan bayangan, transparansi atau opacity. Proses rendering ini telah menjadi suatu bidang penelitian tersendiri di computer grafik, karena tanpa metode yang efisien proses rendering akan berlangsung sangat lama. Berbagai macam teknik yang cukup popular adalah radiosity, ray tracing, dan ray casting.

Teknik Radiosity

Teknik ini merupakan teknik render berdasarkan analisis rinci refleksi cahaya dari permukaan difusi. Teknik ini membagi bidang menjadi bidang yang lebih kecil untuk menemukan detail warna sehingga prosesnya berlangsung lambat, namun visualisasi yang dihasilkan sangat rapid an halus. Radiosity lebih tepat digunakan untuk gambar diam atau hasil akhir dari suatu objek. Kurang tepat jika digunakan untuk rendering objek yang sifatnya real time seperti pada game atau simulasi.

Teknik Ray Tracing

Satu lagi teknik rendering yang cukup baik digunakan untuk gambar diam atau efek-efek pada film adalah ray tracing. Teknik ini bertujuan untuk menyimulasikan gerakan melalui cahaya. Secara sederhana, teknik ray tracing memperhitungkan nilai warna sinar dan nilai koefisien pantul dari benda dalam penentuan warna penggambaran pada layar. Dengan mnggunakan teknik ray tracing ini, dapat diperoleh efek seperti reflection, refraction, scattering, dan chromatic aberration.

Teknik Ray Casting

Teknik lain yang dinilai cukup cepat dalah ray casting (atau juga dikenal sebagai Backward Ray Tracing). Penelusuran cahaya dilakukan bukan dari sumber cahaya seperti halnya ray tracing, namun penelusuran cahaya diterima oleh mata (atau kamera), kemudian dilakukan penelusuran dari objek mana asal sinar tersebut dan dari objek tersebut dicari sumber cahayanya. Teknik ini digunakanuntuk simulasi real time seperti game computer atau animasi kartun, ketika detail tidaklah begitu penting. Pada teknik ini digunakan sampling untuk menampilkan hasil. Hasilnya tidak sebaik seperti pada teknik ray tracing, namun proses rendering yang dilakukan dapat berlangsung dengan cepat. Game Doom adalah salah satu contoh penggunaan rendering dengan teknik ray casting.

Saat ini, sejak perkembangan teknologi CGI30tahun silam, akan sulit untuk menemukan film atau iklan komersial yang tidak memanfaatkan CGI, baik 2D maupun 3D. Semua program televise dan film animasi telah bergeser dari menggambar manual dengan tangan, menjadi Computer-generated Imagery.

Ketika computer menjadi semakin cepat dan programmer berkreasi untuk menciptakan algoritma rendering yang lebih efektif dan efisien, maka perkembangan perangkat lunak masa mendatang, teknologi CGI akan semakin canggih dan berdaya guna. Di masa-masa mendatang, teknologi CGI tidak akan berhenti, namun pengaruhnya akan semakin meluas. Tidak hanya pada film, namun pada bidang industry, manufaktur, pendidikan atau bahkan militer. Di masa mendatang, kebutuhan akan penliti dan praktisi di bidang teknologi CGI ini menjadi tak terelakkan.

Sumber : PC Mild Edisi 23/2009