Pembentukan Gambar – Pendahuluan Gambaran umum materi: Pengenalan Sistem Grafika

Bab 1 Bahan Ajar Mata Kuliah Grafika Komputer Compiled by Anny Yuniarti 7

1.2. Pembentukan Gambar

Tujuan: mengenal istilah-istilah dalam pembentukan gambar, mengenal dasar-dasar ilmu fisika yang mendasari pembentukan gambar seperti konsep tentang cahaya, warna, dan persepsi mata manusia, mengenal model kamera sintetik serta model-model kamera lainnya. Pada grafika komputer, gambar dua dimensi dihasilkan komputer melalui proses yang dapat dianalogikan dengan proses pembentukan gambar pada sistem kamera, mikroskop, teleskop, atau sistem visual manusia. Elemen-elemen proses pembentukan gambar antara lain: objek-objek, viewer, dan sumber cahaya. Selain itu juga terdapat atribut-atribut lain yang menentukan bagaimana cahaya berinteraksi dengan material benda yang ada di sebuah scene. Objek-objek, viewer, dan sumber cahaya masing-masing berdiri sendiri, tidak tergantung satu sama lain. Gambar 1.9 mengilustrasikan proses pembentukan gambar pada kamera sebagai viewer dengan satu sumber cahaya. Gambar 1.9. Elemen-elemen pembentuk gambar Cahaya adalah bagian dari spektrum elektromagnetik yang menyebabkan adanya sebuah reaksi pada sistem visual manusia. Umumnya spektrum elektromagnetik tersebut memiliki panjang gelombang antara 350-750 nanometer. Panjang gelombang yang tinggi akan nampak sebagai warna merah, sedangkan panjang gelombang yang rendah akan nampak sebagai warna biru. Salah satu cara untuk membentuk gambar adalah dengan mengikuti sinar cahaya dari sebuah titik sumber cahaya untuk menemukan sinar mana yang masuk ke dalam lensa kamera. Proses ini Bab 1 Bahan Ajar Mata Kuliah Grafika Komputer Compiled by Anny Yuniarti 8 disebut dengan Ray Tracing. Akan tetapi, setiap sinar memungkinkan untuk memiliki lebih dari satu interaksi dengan objek sebelum pada akhirnya diserap atau sinar tersebut dipantulkan. Gambar 1.10 mengilustrasikan proses Ray Tracing ini. Gambar 1.10. Ray Tracing Gambar abu-abu luminance image memiliki model warna monokromatik dan memiliki nilai- nilai dalam derajat keabuan. Contoh gambar abu-abu adalah gambar yang dilihat pada televisi hitam putih atau film hitam putih. Gambar berwarna color image memiliki atribut persepsional seperti hue, saturation, dan tingkat terang-gelap sebuah warna lightness. Sistem visual manusia memiliki dua jenis sensor. Sensor yang pertama disebut rod, peka terhadap warna monokromatik. Sensor yang kedua disebut cone, peka terhadap warna. Ada tiga jenis cone, sehingga hanya tiga nilai nilai tristimulus yang dikirim ke otak. Oleh karena itu, sistem visual manusia hanya membutuhkan tiga warna primer untuk membentuk berbagai warna yang dikenali mata manusia. Gambar 1.11 memperlihatkan susunan mata manusia. Bab 1 Bahan Ajar Mata Kuliah Grafika Komputer Compiled by Anny Yuniarti 9 Gambar 1.11. Susunan mata manusia CRT berwarna memiliki tiga fosfor yang berbeda warnanya merah, hijau, dan biru, disusun dalam kelompok-kelompok kecil. Salah satu jenis penyusunan fosfor adalah dalam kelompok triangular yang disebut triad, dimana masing-masing triad terdiri dari tiga fosfor, satu fosfor untuk satu warna primer. Sebagian besar CRT berwarna memiliki tiga electron beam, sesuai dengan tiga jenis fosfor yang dimiliki. Pada CRT shadow-mask lihat Gambar 1.12, sebuah lempengan logam dengan lubang-lubang kecil shadow-mask akan memastikan sebuah tembakan electron akan mengenai fosfor dengan warna yang sesuai. Gambar 1.12. CRT shadow-mask Bab 1 Bahan Ajar Mata Kuliah Grafika Komputer Compiled by Anny Yuniarti 10 Warna dibedakan dalam dua jenis, yaitu warna aditif dan warna substraktif. Warna aditif adalah model warna yang dihasilkan dari proses penambahan nilai ketiga warna primer Red, Green, Blue – RGB. Warna aditif banyak digunakan pada CRT, sistem proyeksi, dan film positif. Model warna substraktif menghasilkan warna dengan menyaring cahaya putih dengan warna cyan C, magenta M, dan yellow Y. Model warna substraktif disebut juga dengan model CMY. Model ini banyak digunakan pada peralatan printing, dan film negatif. Kamera paling sederhana adalah kamera pinhole. Ilustrasi kamera pinhole dapat dilihat pada Gambar 1.13. Secara sederhana, kamera pinhole terbuat dari sebuah balok, yang salah satu sisinya memiliki lubang pinhole, tempat cahaya masuk. Film untuk kamera diletakkan didalam balok pada sisi seberang pinhole. Awalnya, pinhole tersebut ditutup. Pinhole akan terbuka dalam waktu yang singkat untuk menerangi film. Apabila kamera diletakkan pada sepanjang sumbu z, dengan pinhole terletak pada pusat sistem koordinat, bidang film terletak pada jarak d dari pinhole, maka sebuah tampilan dari samping sebuah kamera pinhole dapat dilihat pada Gambar 1.14. Dengan demikian, sebuah titik pada posisi x, y, z dapat dihitung posisinya pada bidang film z=-d dengan rumus berikut: Gambar 1.13. Kamera pinhole Bab 1 Bahan Ajar Mata Kuliah Grafika Komputer Compiled by Anny Yuniarti 11 Gambar 1.14. Sisi samping kamera pinhole Model kamera sintetik dapat dilihat pada Gambar 1.15. Pada model kamera sintetik, bidang gambar image plane terletak diantara kamera dan objek. Model ini memisahkan posisi objek, viewer, dan sumber cahaya sebagai objek yang independen. Pada model ini, gambar dua dimensi 2D merupakan kasus khusus dari gambar tiga dimensi 3D. Gambar 1.15. Model Kamera Sintetik Bab 1 Bahan Ajar Mata Kuliah Grafika Komputer Compiled by Anny Yuniarti 12

1.3. Model dan Arsitektur Sistem Grafika