Konsep Shadow Modeling
1 Bayangan (Shading)
Bayangan (Shading) adalah proses untuk menggambarkan tingkat kegelapan di atas kertas dengan menggunakan media yang lebih padat atau dengan warna yang lebih gelap untuk area yang lebih gelap dan kurang padat atau dengan warna yang lebih ringan untuk area yang lebih terang. Bayangan juga diartikan sebagai proses penentuan warna dari semua pixel yang menutupi permukaan menggunakan model iluminasi.
Metodenya meliputi :
1. Penenetuan permukaan tampak pada setiap pixel
2. Perhitungan normal pada permukaan
3. Mengevaluasi intensitas cahaya dan warna menggunakan model iluminasi.
Unsur yang mempengaruhi bayangan adalah :
Normal Vektor
Normal Vektor adalah vector yang arahnya tegak lurus pada luasan (face). Normal Vector dapat diperoleh dari perkalian silang (cross-product) dari dua vector yang berada pada face. Besar dari Normal Vector Vector tegantung pada hasil perkalian silangnya.
Unit Vektor
Unit Vector adalah vektor yang besarnya adalah satu satuan dan arahnya tergantung arah vektor asalnya. Besar suatu vektor dapat diperoleh dengan |v|=\sqrt{v_{x}^{2}+v_{y}^{2}+v_{z}^{2}}
Agar vektor v menjadi unit vektor maka semua koefisien (v_{x},v_{y},v_{z}) dibagi dengan |v|.
Optical Vektor
Sebuah konsep mengenai pencahayaan yang jatuh pada sebuah benda.
Agar vektor v menjadi unit vektor maka semua koefisien (v_{x},v_{y},v_{z}) dibagi dengan |v|.
Optical Vektor
Sebuah konsep mengenai pencahayaan yang jatuh pada sebuah benda.
Model bayangan dibagi menjadi 2 yaitu :
1. Direct Line
• Flat shading Satu face mempunyai warna yang sama dan flat shading menggunakan model Phong untuk optical view. Pemberian bayangan rata (flat) merupakan cara termudah untuk dibuat. Bayangan rata mempunyai karakteristik sebagai berikut : · Pemberian tone yang sama untuk setiap polygon. · Penghitungan jumlah cahaya mulai dari titik tunggal pada permukaan. · Penggunaan satu normal untuk seluruh permukaan. Pemberian bayangan rata ini mengasumsikan bahwa setiap muka polygon dari sebuah objek adalah rata dan semua titik pada permukaan mempunyai jarak yang sama dengan sumber cahaya.
• Gouraud shading Sebuah teknik yang dikembangkan oleh Henri Gouraud pada awal tahun 1970. Teknik ini menampilkan kesan gelap terang dari sebuah permukaan objek dengan memperhitungkan warna dan penyinaran dari tiap sudut segitiga. Gouraud shading adalah metode rendering sederhana jika dibandingkan dengan Phong shading. Teknik ini tidak menghasilkan efek shadow dan refleksi. Metode ini digunakan dalam grafik komputer untuk mensimulasikan efek cahaya yang berbeda dan warna di permukaan benda.Dalam prakteknya, Gouraud shading digunakan untuk mencapai pencahayaan halus rendah-poligon permukaan tanpa berat menghitung kebutuhan komputasi pencahayaan untuk setiap pixel.
• Phong shading Terdapat perbedaan antara phongshading dengan phonglighting. Phonglighting merupakan model empiris untuk menghitung iluminasi pada titik pada permukaan sedangkan Phongshading merupakan interpolasi linear permukaan normal di segi itu, menerapkan model Phonglighting pada setiap pixel. Phong shading mengacu pada seperangkat teknik dalam komputer grafis 3D.Phong shading meliputi model bagi refleksi cahaya dari permukaan dan metode yang kompatibel memperkirakan pixel warna oleh interpolating permukaan normal di rasterized poligon. Model refleksi juga mungkin disebut sebagai refleksi Phong model, Phong Phong iluminasi atau pencahayaan.Ini mungkin disebut Phong shading dalam konteks pixel shader, atau tempat lain di mana perhitungan pencahayaan dapat disebut sebagai "shading". Metode interpolasi juga mungkin disebut Phong interpolasi, yang biasanya disebut dengan "per-pixel pencahayaan".Biasanya disebut "pelindung" bila dibandingkan dengan metode interpolasi lain seperti Gouraud pelindung atau flat shading.Refleksi yang Phong model tersebut dapat digunakan bersama dengan salah satu metode interpolasi.
1. Direct Line
• Flat shading Satu face mempunyai warna yang sama dan flat shading menggunakan model Phong untuk optical view. Pemberian bayangan rata (flat) merupakan cara termudah untuk dibuat. Bayangan rata mempunyai karakteristik sebagai berikut : · Pemberian tone yang sama untuk setiap polygon. · Penghitungan jumlah cahaya mulai dari titik tunggal pada permukaan. · Penggunaan satu normal untuk seluruh permukaan. Pemberian bayangan rata ini mengasumsikan bahwa setiap muka polygon dari sebuah objek adalah rata dan semua titik pada permukaan mempunyai jarak yang sama dengan sumber cahaya.
• Gouraud shading Sebuah teknik yang dikembangkan oleh Henri Gouraud pada awal tahun 1970. Teknik ini menampilkan kesan gelap terang dari sebuah permukaan objek dengan memperhitungkan warna dan penyinaran dari tiap sudut segitiga. Gouraud shading adalah metode rendering sederhana jika dibandingkan dengan Phong shading. Teknik ini tidak menghasilkan efek shadow dan refleksi. Metode ini digunakan dalam grafik komputer untuk mensimulasikan efek cahaya yang berbeda dan warna di permukaan benda.Dalam prakteknya, Gouraud shading digunakan untuk mencapai pencahayaan halus rendah-poligon permukaan tanpa berat menghitung kebutuhan komputasi pencahayaan untuk setiap pixel.
• Phong shading Terdapat perbedaan antara phongshading dengan phonglighting. Phonglighting merupakan model empiris untuk menghitung iluminasi pada titik pada permukaan sedangkan Phongshading merupakan interpolasi linear permukaan normal di segi itu, menerapkan model Phonglighting pada setiap pixel. Phong shading mengacu pada seperangkat teknik dalam komputer grafis 3D.Phong shading meliputi model bagi refleksi cahaya dari permukaan dan metode yang kompatibel memperkirakan pixel warna oleh interpolating permukaan normal di rasterized poligon. Model refleksi juga mungkin disebut sebagai refleksi Phong model, Phong Phong iluminasi atau pencahayaan.Ini mungkin disebut Phong shading dalam konteks pixel shader, atau tempat lain di mana perhitungan pencahayaan dapat disebut sebagai "shading". Metode interpolasi juga mungkin disebut Phong interpolasi, yang biasanya disebut dengan "per-pixel pencahayaan".Biasanya disebut "pelindung" bila dibandingkan dengan metode interpolasi lain seperti Gouraud pelindung atau flat shading.Refleksi yang Phong model tersebut dapat digunakan bersama dengan salah satu metode interpolasi.
2. Indirect Line
• Ray Tracing adalah metode untuk menghitung jalan gelombang atau partikel melalui suatu sistem. Ray Tracing atau yang dikenal dengan Ray Casting, menjelaskan hal yang terlihat dari permukaan dengan mengikuti gambaran cahaya dari sinar yang berasal dari penglihatan mata kita terhadap objek di layar. Ray Tracing adalah teknik rendering grafik tiga dimensi dengan interaksi sinar yang kompleks.
• Radiosity adalah teknik pencahayaan virtual yang hasinya paling realistik diantara metode2 lain, tetapi teknik ini adalah teknik yang paling mahal, dalam arti membutuhkan waktu yang lama untuk menghasilkan hasil yang realistik
Ada berbagai teknik shading, salah satu contohnya adalah cross hatching, di mana garis tegak lurus dari berbagai gambar yang berdekatan dalam pola grid untuk mewakili suatu daerah. Semakin berdekatan suatu garis, maka semakin gelap area yang muncul. Demikian juga, semakin jauh suatu garis, maka semakin terang daerah tersebut muncul. Macam-macam bayangan : Dari segi pandangan struktur Suatu bayangan terjadi ketika suatu obyek yang secara parsial atau secara total mengarahkan cahaya dari suatu sumber kekuatan penerangan. Dari segi pandangan struktur, bayangan dapat dibagi menjadi dua kelas: cast shadow dan self shadow. Cast shadow diproyeksikan oleh obyek di dalam arah sumber cahaya. Self shadow adalah bagian dari obyek yang mana tidak diterangi oleh cahaya langsung. Cast shadow terdiri dari suatu bagian pusat tanpa cahaya dari sumber cahaya dinamakan umbra. Suatu transisi lembut dari gelap ke terang dinamakan penumbra, jika beberapa sumber cahaya mencapai latar belakang. Dari segi pandangan penglihatan dan pandangan jarak penglihatan, bayangan dapat dibagi menjadi dua kelas: bayangan lembut (soft shadow) dan bayangan keras/jelas (hardshadow). Bayangan keras nampak ketika sumber cahaya adalah sumber titik tunggal: suatu titik permukaan yaitu yang manapun dengan sepenuhnya diterangi atau dibayangi, atau dengan kata lain, sumber cahaya adalah dengan sepenuhnya terlihat dari titik permukaan.
• Ray Tracing adalah metode untuk menghitung jalan gelombang atau partikel melalui suatu sistem. Ray Tracing atau yang dikenal dengan Ray Casting, menjelaskan hal yang terlihat dari permukaan dengan mengikuti gambaran cahaya dari sinar yang berasal dari penglihatan mata kita terhadap objek di layar. Ray Tracing adalah teknik rendering grafik tiga dimensi dengan interaksi sinar yang kompleks.
• Radiosity adalah teknik pencahayaan virtual yang hasinya paling realistik diantara metode2 lain, tetapi teknik ini adalah teknik yang paling mahal, dalam arti membutuhkan waktu yang lama untuk menghasilkan hasil yang realistik
Ada berbagai teknik shading, salah satu contohnya adalah cross hatching, di mana garis tegak lurus dari berbagai gambar yang berdekatan dalam pola grid untuk mewakili suatu daerah. Semakin berdekatan suatu garis, maka semakin gelap area yang muncul. Demikian juga, semakin jauh suatu garis, maka semakin terang daerah tersebut muncul. Macam-macam bayangan : Dari segi pandangan struktur Suatu bayangan terjadi ketika suatu obyek yang secara parsial atau secara total mengarahkan cahaya dari suatu sumber kekuatan penerangan. Dari segi pandangan struktur, bayangan dapat dibagi menjadi dua kelas: cast shadow dan self shadow. Cast shadow diproyeksikan oleh obyek di dalam arah sumber cahaya. Self shadow adalah bagian dari obyek yang mana tidak diterangi oleh cahaya langsung. Cast shadow terdiri dari suatu bagian pusat tanpa cahaya dari sumber cahaya dinamakan umbra. Suatu transisi lembut dari gelap ke terang dinamakan penumbra, jika beberapa sumber cahaya mencapai latar belakang. Dari segi pandangan penglihatan dan pandangan jarak penglihatan, bayangan dapat dibagi menjadi dua kelas: bayangan lembut (soft shadow) dan bayangan keras/jelas (hardshadow). Bayangan keras nampak ketika sumber cahaya adalah sumber titik tunggal: suatu titik permukaan yaitu yang manapun dengan sepenuhnya diterangi atau dibayangi, atau dengan kata lain, sumber cahaya adalah dengan sepenuhnya terlihat dari titik permukaan.
2 Pencahayaan (Lighting)
Pencahayaan merupakan salah satu faktor untuk mendapatkan keadaan lingkungan yang aman dan nyaman dan berkaitan erat dengan produktivitas manusia. Pencahayaan yang baik memungkinkan orang dapat melihat objek-objek yang dikerjakannya secara jelas dan cepat.
Menurut sumbernya, pencahayaan dapat dibagi menjadi :
Pencahayaan alami
Pencahayaan alami adalah sumber pencahayaan yang berasal dari sinar matahari. Sinar alami mempunyai banyak keuntungan, selain menghemat energi listrik juga dapat membunuh kuman. Untuk mendapatkan pencahayaan alami pada suatu ruang diperlukan jendela-jendela yang besar ataupun dinding kaca sekurang-kurangnya 1/6 daripada luas lantai. Sumber pencahayaan alami kadang dirasa kurang efektif dibanding dengan penggunaan pencahayaan buatan, selain karena intensitas cahaya yang tidak tetap, sumber alami menghasilkan panas terutama saat siang hari. Faktor-faktor yang perlu diperhatikan agar penggunaan sinar alami mendapat keuntungan, yaitu: - Variasi intensitas cahaya matahari - Distribusi dari terangnya cahaya - Efek dari lokasi, pemantulan cahaya, jarak antar bangunan - Letak geografis dan kegunaan bangunan gedung
Pencahayaan buatan
Pencahayaan buatan adalah pencahayaan yang dihasilkan oleh sumber cahaya selain cahaya alami. Pencahayaan buatan sangat diperlukan apabila posisi ruangan sulit dicapai oleh pencahayaan alami atau saat pencahayaan alami tidak mencukupi.
Fungsi pokok pencahayaan buatan baik yang diterapkan secara tersendiri maupun yang dikombinasikan dengan pencahayaan alami adalah sebagai berikut:
- Menciptakan lingkungan yang memungkinkan penghuni melihat secara detail serta terlaksananya tugas serta kegiatan visual secara mudah dan tepat
- Memungkinkan penghuni berjalan dan bergerak secara mudah dan aman - Tidak menimbukan pertambahan suhu udara yang berlebihan pada tempat kerja
- Memberikan pencahayaan dengan intensitas yang tetap menyebar secara merata, tidak berkedip, tidak menyilaukan, dan tidak menimbulkan bayang-bayang.
- Meningkatkan lingkungan visual yang nyaman dan meningkatkan prestasi.
Sistem pencahayaan buatan yang sering dipergunakan secara umum dapat dibedakan atas 3 macam yakni :
Sistem Pencahayaan Merata
Pada sistem ini iluminasi cahaya tersebar secara merata di seluruh ruangan. Sistem pencahayaan ini cocok untuk ruangan yang tidak dipergunakan untuk melakukan tugas visual khusus. Pada sistem ini sejumlah armatur ditempatkan secara teratur di seluruh langilangit.
Sistem Pencahayaan terarah
Pada sistem ini seluruh ruangan memperoleh pencahayaan dari salah satu arah tertentu. Sistem ini cocok untuk pameran atau penonjolan suatu objek karena akan tampak lebih jelas. Lebih dari itu, pencahayaan terarah yang menyoroti satu objek tersebut berperan sebagai sumber cahaya sekunder untuk ruangan sekitar, yakni melalui mekanisme pemantulan cahaya. Sistem ini dapat juga digabungkan dengan sistem pencahayaan merata karena bermanfaat mengurangi efek menjemukan yang mungkin ditimbulkan oleh pencahayaan merata.
Sistem Pencahayaan Setempat
Pada sistem ini cahaya dikonsentrasikan pada suatu objek tertentu misalnya tempat kerja yang memerlukan tugas visual.
Untuk mendapatkan pencahayaan yang sesuai dalam suatu ruang, maka diperlukan sistem pencahayaan yang tepat sesuai dengan kebutuhannya. Sistem pencahayaan di ruangan, termasuk di tempat kerja dapat dibedakan menjadi 5 macam yaitu:
1. Sistem Pencahayaan Langsung (direct lighting) Pada sistem ini 90-100% cahaya diarahkan secara langsung ke benda yang perlu diterangi. Sistm ini dinilai paling efektif dalam mengatur pencahayaan, tetapi ada kelemahannya karena dapat menimbulkan bahaya serta kesilauan yang mengganggu, baik karena penyinaran langsung maupun karena pantulan cahaya. Untuk efek yang optimal, disarankan langi-langit, dinding serta benda yang ada didalam ruangan perlu diberi warna cerah agar tampak menyegarkan
2. Pencahayaan Semi Langsung (semi direct lighting) Pada sistem ini 60-90% cahaya diarahkan langsung pada benda yang perlu diterangi, sedangkan sisanya dipantulkan ke langit-langit dan dinding. Dengan sistem ini kelemahan sistem pencahayaan langsung dapat dikurangi. Diketahui bahwa langit-langit dan dinding yang diplester putih memiliki effiesiean pemantulan 90%, sedangkan apabila dicat putih effisien pemantulan antara 5-90%
3. Sistem Pencahayaan Difus (general diffus lighting) Pada sistem ini setengah cahaya 40-60% diarahkan pada benda yang perlu disinari, sedangka sisanya dipantulka ke langit-langit dan dindng. Dalam pencahayaan sistem ini termasuk sistem direct-indirect yakni memancarkan setengah cahaya ke bawah dan sisanya keatas. Pada sistem ini masalah bayangan dan kesilauan masih ditemui.
4. Sistem Pencahayaan Semi Tidak Langsung (semi indirect lighting) Pada sistem ini 60-90% cahaya diarahkan ke langit-langit dan dinding bagian atas, sedangkan sisanya diarahkan ke bagian bawah. Untuk hasil yang optimal disarankan langitlangit perlu diberikan perhatian serta dirawat dengan baik. Pada sistem ini masalah bayangan praktis tidak ada serta kesilauan dapat dikurangi.
5. Sistem Pencahayaan Tidak Langsung (indirect lighting) Pada sistem ini 90-100% cahaya diarahkan ke langit-langit dan dinding bagian atas kemudian dipantulkan untuk menerangi seluruh ruangan. Agar seluruh langit-langit dapat menjadi sumber cahaya, perlu diberikan perhatian dan pemeliharaan yang baik. Keuntungan sistem ini adalah tidak menimbulkan bayangan dan kesilauan sedangkan kerugiannya mengurangi effisien cahaya total yang jatuh pada permukaan kerja.
0 komentar:
Posting Komentar