Grafika Komputer Pertemuan Ke-14
BAB-13 PENCAHAYAAN Pada materi ini akan dibahas tentang pencahayaan By: I Gusti Ngurah Suryantara, S.Kom., M.Kom
13.1. WARNA Warna sebenearnya merupakan persepsi kita terhadap pantulan cahaya dari benda-benda didepan mata. Gambar 13.1. mengilustrasikan bagaimana kita dapat melihat warna.
Gambar 13.1.Proses melihat warna Mata manusia dapat dibagi dalam beberapa bagian, yaitu: Cornea, Iris, Lensa, Retina dan Syaraf mata yang menghubungkan retina dengan otak.
Gambar 13.2. Bagian-bagian mata
167
Grafika Komputer Pertemuan Ke-14 Hanya bagian retina yang berhubungan dengan perspsi kita terhadap warna. Sel-sel mata dibagian retina dapat dibagi menjadi 2 bagian, yaitu: 1. Rods 2. Cones Sel bertipe rods hanya peka terhadap perbedaan intensitas warna atau dengan kata lain hanya membedakan terang dan gelap. Sel bertipe cones merupakan sel yang peka terhadap spektrum cahaya dengan panjang gelombang dari 390nm – 720nm. Sel cones dibagi menjadi tiga macam sel, yaitu: Red Cones (L), Green Cone (M) dan Blue Cones (S). Sel Cones bertipe L hanya peka terhadap warna merah dan Sel Cones bertipe S peka terhadap warna biru. Bila ada orang yang seluruh Sel Cones-nya tidak aktif hanya dapat membedakan terang dan gelap atau hanya melihat warna hitam, putih serta antara hitam dan putih (abu-abu) dan orang seperti ini kita sebaut sebagai buta warna total. Tetapi orang-orang yang terganggu Sel Cones bertipe L dan M misalnya, hanya mengalami kesulitan ketika mempersepsikan warna-warna yang merupakan campuran dan warna merah dan hijau, coklat misalnya.
Gambar 13.3. Persepsi mata terhadap objek
168
Grafika Komputer Pertemuan Ke-14
13.2. KARAKTERISTIK CAHAYA Cahaya dapat dilihat sebagai gelombang energi atau artikel (photon). Cahaya yang dipandang sebagai gelombang engergi dapat dibagi menjadi dua bagian besar yaitu: 1. Cahaya terlihat / tampak (visible light). 2. Cahaya tidak tampak (invisible light). Cahaya tampak mempunyai panjang gelombang 390 s/d 720nm(nano meter). Mata kita hanya peka terhadap panjang gelombang 400 – 700nm. Cahaya tak tampak mempunyai panjang gelombang < 390nm atau panjang gelombang > 720nm. Gambar 13.4. memperlihatkan spektrum cahaya tampak dan tak tampak.
Gambar 13.4. Pancaran sinar mataharai
169
Grafika Komputer Pertemuan Ke-14
Gambar 13.5. Cahaya tampak
Gambar 13.6. Panjang gelombang sinar tampak
170
Grafika Komputer Pertemuan Ke-14
13.3. REPRESENTASI WARNA Ada beberapa model warna dasar (primer) yang umum digunakan untuk mendapatkan warna-warna yang lain. Warna dasar yang umum digunakan adalah: RGB, CMY, HSV. 13.3.1. Model RGB RGB (Red, Green, Blue) merupakan tipe warna dasar yang banyak digunakan. Mata manusia sangat sensitif terhadap panjang gelombang cahaya. Warna merah memiliki panjang gelombang 630nm, hijau 530nm dan biru 450. Untuk mendapatkan warna yang lain dari model RGB dapat dilakukan dengan mencampurkan warna dasar tersebut sehingga menghasilkan warna yang lain (additive color). Warna additive dapat dirumuskan : W = RR + GG + BB RR,GG, BB bernilai antara 0 sampai 100, dimana nilai 0 menyatakan tidak ada komponen tersebut digunakan dan nilai 100 menyataan pemakaian penuh dari komponen tersebut.
Gambar 13.7. Model RGB Model RGB dapat digambarkan sebagai sebuh kubus yang memiliki tiga buah sumbu yaitu Red, Green, dan Blue. Nilai masing-masing sumbu ini berkisar antara 0 sampai 100. Penentuan warna berdasarkan lokasi warna terhadap sumbu RGB.
171
Grafika Komputer Pertemuan Ke-14
Gambar 13.8.Warna dasar model RGB
13.3.2. Model CMY CMY menghasilkan warna dengan membuang warna tertentu atau disebut sebagai warna substraktif. Warana substraktif terjadi ketika cahaya putih dilewatkan ke bahan tertenu maka sebagian panjang gelombang diserap oleh bahan. Warna substraktif juga menggunakan tiga warna primer, yaitu: Cyan, Magenta dan Yellow. Warna akhir diperoleh dengan cara membuang wana primer tersebut sejumlah tertentu. (r,g,b) = (1,1,1) – (c,m,y) CMY Warna biru akan diperoleh apabila c=1, m=1 dan y=0, atau secara praktek kita mencampurkan tinta berwarna cyan dan magenta dengan jumlah yang sama.
172
Grafika Komputer Pertemuan Ke-14
Gambar 13.9. Warna dasar model CYM
Gambar 13.10. Warna dasar model CMY
173
Grafika Komputer Pertemuan Ke-14 13.3.3. Model HSV Model HSV merepresentasikan warna kedalam koordinat yang disusun dari tiga komponen, yaitu: Hue, Saturation dan Value. Hue menyatakan warna dominan dan dinyatakan denan sudut (angle). Value menyatakan intensitas warna dengan nilai 0 sampai 1 sehingga value = 0 menyatakan warna hitam dan balue =1 menyatakan warna putih. Saturation menyatakan banyaknya campuran warna dominan dengan warna putih (purity).
Gambar 13.11. Model HSV
13. 4. MODEL PENCAHAYAAN Salah satu tujuan dari grafik komputer adalah menghasilkan tampilan yang senyata mungkin. Untuk mewujudkan keinginan tersbut harus memperhatikan efek pencahayaan. Komputer grafik sebenarnya adalah model matematik dari kehidupan nyata maka pencahayaan harus dapat diubah menjadi model matematika. Model matematik tersebu harus memenuhi persyaratan sebagai berikut: 1. Menghasilkan efek seperti cahaya sesunguhnya. 2. Dapat dihitung dengan cepat.
13.4.1. Pencahayan Global dan Lokal Ada berbagai model matematika yang di usulkan, namun kita dapat mengelompokkan sebagai berikut: 1. Model pencahayaan global. 2. Model pencahayaan lokal. Model Pencahayaan Global Model pencahayaan global merupakan model matematika yang memperhitngkan pengaruh interaksi cahaya terhadap berbagai objek, seperti(Pantulan, Serapan cahaya, Bayangan). Model pencahayaan global dapat dikelompokkan sebagai berikut: 174
Grafika Komputer Pertemuan Ke-14 1. Ray-tracing Ray-tracing cahaya menyebar ke berbagai arah, kemudian menghitung kuat cahaya pada saat cahaya mengenai mata. 2. Radiocity Radiocity mengasumsikan sembarang permukaan benda yang tidak berwarna hitam diasumsikan menjadi sumber cahaya. Cahaya yang dikeluarkan oleh benda tersebut dipengaruhi oleh cahaya yang berasal dari sumber cahaya dan pantulan dari benda lain. Model Pencahayaan Lokal Model pencahayaan lokal tidak memperhitungkan pengaruh cahaya yang dihasilkan oleh benda lain disekitarnya. Model pencahayaan lokal hanya membutuhkan: 1. Sifat materi penyusun benda. 2. Sumber cahaya. 3. Geomerti permukaan benda. 4. Posisi mata. Sifat Materi Penyusun Benda Sifat materi penyusun benda menentukan bagimana cahaya bereaksi terhadap materi penyusun benda. Secara umum cahaya yang mengenai permukaan suatu benda akan dipantulkan oleh permukaan benda tersebut.
Gambar 13.12.Perjalanan cahaya dari sumber cahaya
175
Grafika Komputer Pertemuan Ke-14 Berdasarkan kepada meteri penyusun benda maka ada tiga kemungkinan arah pentulan cahaya ketika cahaya menimpa permukaan benda, yaitu: 1. Specular. 2. Diffuse. 3. Translucent. Specular Specular merupakan permukaan yang licin dan halus, misalnya cermin, benda-benda dari plastik. Cahaya yang jatuh pada permukaan pada benda-benda seperti ini akan dipantulkan kembali. Dan apabila kita melihat dari sumbe datanya cahaya maka kita melihat satu area yang relatif paling terang, area tersebut disebut dengan specular higlight.
Gambar 13.13. Specular
176
Grafika Komputer Pertemuan Ke-14 Diffuse Merupakan sifat permukaan dimana cahaya yang datang dipantulkan ke segala arah, benda bersifat diffuse misalnya: batu, meja, tembok. Karena cahaya dipantulkan ke segala arah maka permukaan benda terlihat lebih kasar.
Gambar 13.14. Diffuse Translucent Benda yang mempunyai permukaan translucent akan meneruskan cahaya yang datang dan sekaligus memantulkan cahaya tersebut.
Gambar 13.15. Translucent
177
Grafika Komputer Pertemuan Ke-14 Model Sumber Cahaya Sumber cahaya dapat dikelompokkan menjadi dua macam, yaitu: 1. Cahaya lingkungan (Ambient Light). 2. Cahaya Titik (Point Light) 1. Cahaya Lingkungan (Ambient Light) Didalam dunia nyata semua benda memantulkan cahaya meskipun sedikit, cahaya lingkungan digunakan untuk memodelkan cahaya yang berasal dari berbagai sumber tersebut. Cahaya ambient tidak mempunyai arah dan lokasi. 2. Cahaya Titik (Point Light) Sumber cahaya ini mempunyi lokasi dan arah, dengan demikian jarak antara sumber cahaya terhadap benda akan berpengaruh terhadap kuat cahaya yang diterima oleh benda. Model cahaya ini dibedakan menjadi 2 bagian, yaitu: a. Directional Directional mempunyai krakteristik energi dari sumber tersebut menyebar ke semua arah dengan kekuatan yang sama. Contoh sumber cahaya ini adalah cahaya mathari.
Gambar 13.16. Sumber cahaya directional b. Positional Sumber cahaya ini mempunyai sifat dimana energi dari sumber cahaya tersebut akan melemah sebanding dengan jarak dan sudut terhadap sumber cahaya. Melemahnya kuat cahaya karena pengaruh jarak disebut attenuation. Apabila cahaya yang keluar dari sumber cahaya potensial dibatasi sudut penyebarannya maka akan memperoleh efek lampu sorot.
Gambar 13.17. Sudut penyebaran 1800
Gambar 13.18. Sudut penyebaran <1800 178
