metode untuk membuat GI tiruan. Metode yang umum digunakan yaitu dengan menggunakan array lighting dengan menggunakan geometri berbentuk dome. Geometri tersebut juga dapat diganti dengan geometri lain seperti berbentuk silinder. Desain Tool Berdasarkan studi pustaka maka dikembangkan tool dengan nama Cylight yang mengadopsi metode array lighting untuk membuat GI tiruan. Tool yang dibuat menggunakan geometri berbentuk silinder untuk melihat efek pencahayaan yang berbeda. Sumber cahaya yang digunakan adalah Standard Lights dengan tipe target spot. 1. Spesifikasi Fitur dan Parameter Fitur utama yang dibutuhkan untuk membuat efek GI adalah Cylinder Settings, Light Settings serta Create Cylight. Fitur tersebut diimplementasikan dalam bentuk rollout. Berikut ini penjelasan dari dari fitur utama Cylight.
Gambar 3 Alur pengujian. Untuk membuat survei ditetapkan tujuan antara lain mendapatkan rank realistis citra berdasarkan persepsi responden serta membandingkan rank antar-metode dengan menggunakan ANOVA. Uji lanjutan Duncan digunakan apabila diketahui minimal ada sepasang metode yang berbeda nyata. Proses pengembangan dan pengujian dilakukan pada komputer dengan spesifikasi: Prosesor Intel Core2Quad Q6600 @2.4 GHz RAM sebesar 4 GB Kartu grafis ATI Radeon HD 3650. HASIL DAN PEMBAHASAN
Studi Pustaka Tujuan dari pengembangan metode GI adalah untuk mendapatkan citra serealistis mungkin dalam waktu yang singkat. Dari studi pustaka dan literatur didapatkan informasi bahwa belum ada algoritme GI yang dapat memenuhi kedua tujuan tersebut. Metode GI yang seringkali digunakan di 3ds Max adalah dengan menggunakan Light Tracer pada Scanline renderer atau dengan GI pada mental ray renderer. Dari studi pustaka dan literatur juga didapatkan informasi mengenai
Cylinder Settings merupakan fitur untuk menentukan ukuran atau bentuk dari silinder yang digunakan sebagai geometri dasar. Parameter-parameter yang ada pada fitur ini adalah radius, sides, height, height segments, serta pivot. Light Settings merupakan fitur untuk mengatur parameter dari cahaya dan bayangan yang digunakan (lihat Lampiran 1). Pada pengaturan cahaya, parameter-parameter yang digunakan adalah step, hotspot, fallof, color, dan multiplier. Pada pengaturan bayangan, parameter-parameter yang digunakan adalah density, bias, color, map size, serta sample range. Create/Remove Cylight merupakan fitur penting untuk membuat atau menghapus Cylight dari viewport. Fitur ini terdiri dari tombol Create Cylight! untuk membuat Cylight dan tombol Remove Cylight! untuk menghapus Cylight. Fitur tambahan selain fitur utama adalah Rendering dan Hide/Unhide Cylight. Berikut ini penjelasan dari fitur tambahan tersebut. Rendering merupakan fitur untuk mengatur proses serta output dari proses rendering. Fitur ini terdiri dari dua tombol yaitu Render Setup dan Render. Render Setup berguna untuk mengatur spesifikasi rendering seperti renderer yang digunakan, ukuran output, dan parameterparameter lainnya. Render berguna untuk melakukan proses rendering sekaligus 4
menghitung waktunya sebagai bagian dari pengujian. Hide/Unhide Cylight merupakan fitur tambahan untuk menyembunyikan atau memunculkan Cylight. Fitur ini terdiri dari tombol Hide Cylight serta tombol Unhide Cylight. 2. Desain Antarmuka Kebutuhan antarmuka perangkat keras dan perangkat lunak minimum disesuaikan dengan kebutuhan minimum untuk menjalankan Autodesk 3ds Max 8. Cylight dapat dijalankan juga pada 3ds Max dengan versi lebih tinggi. Pada Gambar 4 dapat dilihat antarmuka pengguna Cylight versi 1.03.
membuat beberapa rollout sesuai dengan desain yang sudah dibuat. Tool yang dibuat terdiri dari tujuh rollout yaitu Author, ansCreate, LightsCreation, CylinderCreation, HideUnhide, Rendering, dan Aboutans. Script lengkap Cylight dapat dilihat pada Lampiran 2. Berikut ini akan dijelaskan beberapa algoritme penting yang ada pada Cylight. Fitur utama dari tool yang dikembangkan adalah target spot yang terikat dengan vertex pada geometri yang dipakai yaitu silinder. Algoritme untuk menghasilkan array lighting tersebut adalah sebagai berikut: for LightsIndex in 2 to (VertexCount-1) by LightsStepValue do ( <--script for get parameter’s value here--> LightsNumber[LightsIndex] = parameters )
LightsIndex adalah indeks yang didapat dari vertex geometri yang dipakai. Vertex di bagian bawah dan atas geometri tidak dipakai karena efek pencahayaan yang dihasilkan tidak terlalu baik. Oleh karena itu vertex yang dipakai hanya vertex di bagian sisi silinder. Selain itu juga diperlukan fungsi untuk menghitung total target spot yang digunakan. Berikut ini adalah potongan script-nya. fn FnTotalNumberOfLights = ( LightsCount = (CylinderSidesValue * (CylinderHeightSegValue+1)/ LightsStepValue) LightsCount += 0.99 )
Fungsi penting lainnya adalah fungsi untuk menghitung waktu render. Waktu render didapat dengan menggunakan selisih timeStamp(). Berikut ini adalah potongan script-nya. On Render pressed do ( start = timeStamp() actionMan.executeAction 0 "50031" -Render: Render
Gambar 4 Antarmuka pengguna Cylight. Pengembangan Tool
end = timeStamp()
Tool dikembangkan dengan MAXScript pada Autodesk 3ds Max 2009. Script pada tahapan ini dibuat berdasarkan desain yang sudah dibuat. Pada tahap awal didefinisikan beberapa variabel global yang akan dipakai kemudian implementasi dilakukan dengan
format "Processing took % seconds\n" ((end - start) / 1000.0) Rendering.LabelTime.text = "Processing took " + (((end - start) / 1000.0) as string) + " seconds" )
5
Pencahayaan dengan Cylight dapat dilihat pada Gambar 5. Pada gambar tersebut sumber cahaya berasal dari beberapa arah dengan target berada di tengah silinder. Pencahayaan tersebut dapat diatur parameternya dengan tool di sebelah kiri viewport.
perbandingan waktu render pada beberapa scene. Tabel pengujian waktu render lengkap dapat dilihat pada Lampiran 3. Tabel 2 Hasil pengujian waktu render Waktu render (dalam detik) No.
Metode
P8
Cylight Scanline GI mental ray GI Cylight Scanline GI mental ray GI Cylight Scanline GI mental ray GI Cylight Scanline GI mental ray GI Cylight Scanline GI mental ray GI Cylight Scanline GI mental ray GI
P9
P10
P11
P12
P13
Gambar 5 Cylight di viewport 3ds Max.
Ulangan 1
Ulangan 2
Ulangan 3
4.203 66.891 52.000 4.531 81.188 55.219 3.890 26.594 11.461 3.703 38.875 13.094 10.000 107.860 20.340 4.485 29.688 12.984
4.172 67.344 51.578 4.469 81.188 56.094 3.859 26.610 13.348 3.719 38.825 13.203 9.890 108.000 20.258 4.469 30.406 12.000
4.140 66.734 50.891 4.516 80.391 55.937 3.844 27.109 11.610 3.703 38.782 13.438 9.938 107.896 19.930 4.328 30.406 11.750
Rilis dan Pengujian
Cylight adalah tool yang dikembangkan pada penelitian ini. Tool tersebut menggunakan metode array lighting berbentuk silinder. Pencahayaan dilakukan dengan tool tersebut kemudian di-render dengan menggunakan Scanline renderer.
Data pada Tabel 2 kemudian disederhanakan menjadi 18 data untuk diolah dengan menggunakan ANOVA. Data tersebut adalah hasil rataan dari data waktu render yang diulang sebanyak tiga kali. Data rataan waktu render dapat dilihat pada Lampiran 3. Tabel 3 menunjukkan hasil ANOVA berdasarkan waktu render. Pada tabel tersebut didapatkan Fhitung = 8.848 dengan taraf uji α = 0.01. Dengan melihat tabel sebaran F didapatkan titik kritis Ftabel = Fα(db1=2,db2=15) = 6.359.
2. Scanline GI
Tabel 3 ANOVA berdasarkan waktu render
Berdasarkan studi pustaka, pengujian dilakukan dengan membandingkan kinerja ketiga metode yaitu: 1. Cylight
Scanline GI adalah metode untuk menghasilkan GI dengan fitur yang terintegrasi pada Scanline renderer. Metode ini menggunakan fitur bernama Light Tracer pada renderer tersebut.
Waktu Render KT
Fhit
Perlakuan
SK
8 660.940
JK
db 2
4 330.470
8.848
Galat
7 341.162
15
489.411
Total
16 002.100
17
3. mental ray GI Metode ketiga yang dipakai pada penelitian ini adalah mental ray GI. Metode tersebut menghasilkan GI dengan fitur GI yang terintegrasi dengan mental ray renderer.
Hipotesis : H0 : tidak ada metode yang berbeda nyata H1 : minimal ada sepasang metode yang berbeda nyata.
Pada tahap rilis dan pengujian dihitung waktu render ketiga metode dan mempublikasikan citra dengan menggunakan kuesioner untuk mendapatkan rank-nya. Pada beberapa kali pengujian waktu render, didapatkan hasil bahwa Cylight ver.1.03 mendapatkan waktu tercepat dengan perbedaan yang cukup signifikan. Proses rendering dilakukan sebanyak tiga kali ulangan untuk tiap metode. Tabel 2 menunjukkan hasil
Keputusan tolak H0 diambil karena Fhitung > Ftabel. Kesimpulan yang didapat adalah minimal ada sepasang metode yang berbeda nyata. Untuk menentukan metode yang berbeda nyata, maka digunakan uji lanjutan Duncan. Tabel 4 menunjukkan hasil dari uji lanjutan Duncan untuk waktu render. Dari hasil tersebut ketiga metode masuk ke dalam subset yang berbeda. Artinya waktu render ketiga metode tersebut berbeda nyata.
6
Tabel 4 Uji lanjutan Duncan waktu render Waktu Render
Metode Cylight mental ray GI Scanline GI
N 18 18 18
Subset untuk α = 0.01 2 3 1 5.103 27.508 58.599
Gambar 6 menunjukkan perbedaan nyata berturut-turut antara waktu render Cylight, Scanline GI, dan mental ray GI. Metode Cylight menghasilkan waktu tercepat dengan perbedaan cukup signifikan dibandingkan metode lainnya.
Responden memiliki sebaran usia yang beragam, tetapi mayoritas responden adalah usia 16 sampai dengan 22 tahun. Sebaran usia responden yang mengisi kuesioner dapat dilihat pada Tabel 5. Tabel 5 Sebaran usia responden Usia 11-15 tahun 16-22 tahun 23-30 tahun > 30 tahun Tidak menjawab Total
Jumlah 2 58 30 7 1 98
Persentase (%) 2.04 59.18 30.61 7.14 1.02 100
Mental model responden juga diketahui dari beberapa pertanyaan sehingga dapat diketahui apakah responden sudah terbiasa melihat objek 3D serta mengetahui istilah di dalamnya. Dari data tersebut diketahui bahwa responden relatif beragam. Sebaran responden yang bermain game 3D dapat dilihat pada Tabel 6. Dari tabel tersebut diketahui bahwa mayoritas responden setidaknya pernah memainkan game 3D. Gambar 6 Grafik nilai tengah waktu render. Hasil render berupa citra pada pengujian sebelumnya digunakan untuk pengujian realistis citra. Setiap scene di-render dengan tiga metode berbeda menggunakan parameter-parameter pada Lampiran 4 sehingga menghasilkan 18 citra yang akan dinilai oleh responden dengan menggunakan kuesioner pada Lampiran 5. Pengujian dengan kuesioner mendapatkan responden sebanyak 98 orang dari berbagai demografi dan mental model yang berbeda seperti terlihat pada Lampiran 6. Responden laki-laki sebanyak 72.45%, perempuan 25.51%, dan 2.04 % yang tidak menjawab jenis kelamin. Pengujian ini menggunakan rank sebagai alat bantu. Responden disajikan tiga buah citra yang merupakan hasil render dari ketiga metode yang berbeda. Citra pertama merupakan hasil render menggunakan metode Cylight, citra kedua menggunakan Scanline GI, dan citra ketiga menggunakan mental ray GI. Contoh perbandingan citra pada lingkungan (scene) tertentu dengan tiga metode berbeda dapat dilihat pada Gambar 7.
Tabel 6 Responden yang bermain game 3D Bermain game 3D Tidak pernah Pernah Kadang-kadang Sering Selalu Total
Jumlah 10 32 26 25 5 98
Persentase (%) 10.20 32.65 26.53 25.51 5.10 100
Pertanyaan-pertanyaan mengenai mental model responden yaitu apakah responden bermain game 3D, apakah responden menonton animasi 3D, apakah responden menggunakan aplikasi 3D, dan apakah responden mengetahui istilah GI. Data rank lengkap dari 98 responden dapat dilihat pada Lampiran 7. Data rank yang ada disederhanakan dengan mengambil rataannya sehingga didapatkan 18 data untuk diolah dengan ANOVA. Tabel 7 menunjukkan ANOVA berdasarkan rank. Dengan menggunakan perhitungan ANOVA didapatkan Fhit sebesar 39.805. Dengan melihat tabel sebaran F didapatkan titik kritis Ftabel = Fα(db1=2,db2=15) = 6.359. Tabel 7 ANOVA berdasarkan rank Rank SK
Gambar 7 Perbandingan hasil render tiga metode pencahayaan.
JK
db
KT
Perlakuan
5.921
2
2.960
Galat
1.116
15
0.074
Total
7.036
17
Fhit 39.805
7
Hipotesis: H0 : tidak ada metode yang berbeda nyata H1 : minimal ada sepasang metode yang berbeda nyata. Kesimpulan yang didapat adalah minimal ada sepasang metode yang berbeda nyata karena Fhit > Ftabel. Untuk menentukan metode yang berbeda nyata, digunakan uji lanjutan Duncan. Tabel 8 menunjukkan hasil dari uji lanjutan Duncan berdasarkan rank. Dari tabel tersebut dapat disimpulkan bahwa metode mental ray GI berbeda nyata dengan metode lainnya, sedangkan metode Cylight dan Scanline GI tidak berbeda nyata karena masuk subset yang sama. Tabel 8 Uji lanjutan Duncan berdasarkan rank Rank Subset untuk α = 0.01 Metode mental ray GI Cylight Scanline GI
N 6 6 6
menghasilkan efek GI yang cukup baik dengan waktu yang lebih singkat. Saran Saran-saran yang dapat dipertimbangkan untuk pengembangan lebih lanjut adalah: 1. Menggunakan geometri lain untuk membuat array lighting dan membandingkannya. 2. Mengembangkan array lingkungan interior.
lighting
untuk
3. Menambahkan fitur untuk memilih geometri ataupun menambahkan geometri sendiri. Jika dimungkinkan ada fitur untuk mengombinasikan antar-geometri tersebut. 4. Menambahkan fitur untuk memilih beberapa warna cahaya atau mengambil warna cahaya dari citra.
2
5. Mengembangkan tool sejenis untuk aplikasi 3D lainnya.
3.466 3.893
6. Membandingkan kinerja metode tertentu dengan parameter-parameter yang berbeda.
1 2.520
Gambar 8 menunjukkan plot nilai tengah berturut-turut waktu render Cylight, Scanline GI, dan mental ray. Dari grafik berdasarkan rank tersebut dapat dilihat bahwa kualitas citra hasil Cylight tidak jauh berbeda dengan kualitas citra hasil Scanline GI.
DAFTAR PUSTAKA
Aunuddin. 2005. Statistika: Rancangan dan Analisis Data. Bogor: IPB PRESS. Boyles et al. 2009. Virtual Simulation for Lighting & Design Education. IEEE Virtual Reality 2009. Brooker D. 2008. Essential CG Lighting Techniques with 3ds Max 3rd edition. Oxford: Elsevier Ltd. Derakhshani D, Lorene R, McFarland J. 2007. Introduction 3DS Max 9. Canada: Wiley Publishing, Inc.
Gambar 8 Grafik nilai tengah rank.
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Berdasarkan penelitian yang dilakukan untuk menguji kinerja dari tiga metode pencahayaan didapatkan kesimpulan bahwa Cylight memiliki nilai realistis yang sebanding dengan Scanline GI dan lebih baik dari mental ray GI dengan waktu render yang lebih singkat dibandingkan metode lainnya. Artinya Cylight dapat digunakan sebagai alternatif untuk
Gallardo A. 2001. 3D Lighting: History, Concepts, and Techniques. Massachusetts: Charles River Media, Inc. Mattjik AA, Sumertajaya IM. 2002. Perancangan Percobaan dengan Aplikasi SAS dan Minitab Jilid I. Bogor: IPB PRESS. Murdock KL. 2008. 3ds Max 2008 Bible. John Wiley and Sons.
8
