Mengenal Teknologi di Balik CGI 3D

Pemodelan 3D, Layout and Animation dan Rendering

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

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

Dari pemodelan 3D, objek akan diletakkan ke dalam suatu scene melalui proses layout and animation. Di sinilah didefinisikan relasi dan perpaduan antar objek dengan menentukan lokasi dan ukuran dari objek tersebut. Beberapa metode populer untuk layout and animation ini adalah keyframing. Pada keyframing, terlebih dulu ditentukan titik awal dan titik akhir dari suatu objek. Lalu pada tiap framenya, objek dipindah secara halus sehingga saat frame ditampilkan satu per satu secara berurutan akan didapatkan animasi gerakan objek tersebut. Selain keyframing, metode untuk layout and 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 titik dari objek, dan kemudian menerapkan kinematik untuk menentukan gerakan objek.  Contoh gerakan melempar bola baseball, gerakan objek dengan akselerasi, dan tabrakan dua objek merupakan contoh bagaimana inverse kinematics diterapkan.

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 komputer grafik, karena tanpa metode yang efisien proses rendering akan berlangsung sangat lama. Berbagai macam teknik rendering yang cukup populer adalah radiosity,ray tracing, dan ray casting.

Teknik radiosity merupakan teknik render berdasarkan analisis rinci refleksi cahaya dari permukaan difusi. Teknik ini membagi bidang menjadi bidang yang lebih kecil untuk menentukan detail warna sehingga prosesnya berlangsung lambat, namun visualisasi yang dihasilkan sangat rapi dan 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.

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

Teknik rendering lain yang dinilai cukup cepat adalah teknik 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 digunakan untuk simulasi real time seperti game komputer 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 CGI beberapa tahun silam, akan sulit untuk menemukan film atau iklan komersial yang tidak memanfaatkan CGI, baik 2D maupun 3D. Semua program televisidan film animasi telah bergeser dari menggambar manual dengan tangan, menjadi Computer-Generated Imagery.

Ketika komputer menjadi semakin cepat dan programmer berkreasi untuk menciptakan algoritma rendering yang lebih efektif dan efisien, maka perkembangan perangkat lunak CGI ini 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 industri, manufaktur, pendidikan atau bahkan militer. Di masa mendatang, kebutuhan akan peneliti dan praktisi dalam teknologi CGI ini menjadi tak terelakkan.

Contoh Film dengan teknologi CGI:

Iron Man

Jurrasic Park

Sumber: Tabloid PC Mild