Motion
Capture
Motion capture, motion
tracking, atau mocap adalah terminologi yang digunakan untuk mendeskripsikan
proses dari perekaman gerakan dan pengartian gerakan tersebut menjadi model
digital. Ini digunakan di militer, hiburan, olahraga, aplikasi medis, dan untuk
calidasi cisi computer dan robot. Di dalam pembuatan film, mocap berarti
merekam aksi dari actor manusia dan menggunakan informasi tersebut untuk
menganimasi karakter digital ke model animasi computer dua dimensi atau tiga
dimensi. Ketika itu termasuk wajah dan jari-jari atau penangkapan ekspresi yang
halus, kegiatan ini biasa dikatakan sebagai performance capture.
Dalam sesi motion
capture, gerakan-gerakan dari satu atau lebih aktor diambil sampelnya
berkali-kali per detik, meskipun dengan teknik-teknik kebanyakan( perkembangan
terbaru dari Weta menggunakan gambar untuk motion capture dua dimensi dan
proyek menjadi tiga dimensi), motion capture hanya merekam gerakan-gerakan dari
aktor, bukan merekam penampilan visualnya. Data animasi ini dipetakan menjadi
model tiga dimensi agar model tersebut menunjukkan aksi yang sama seperti
aktor. Ini bisa dibandingkan dengan teknik yang lebih tua yaitu rotoscope,
seperti film animasi The Lord of the Rings, dimana penampilan visual dari
gerakan seorang aktor difilmkan, lalu film itu digunakan sebagai gerakan
frame-per-frame dari karakter animasi yang digambar tangan.
Gerakan kamera juga
dapat di-motion capture sehingga kamera virtual dalam sebuah skema dapat
berjalan, miring, atau dikerek mengelilingi panggung dikendalikan oleh operator
kamera ketika aktor sedang melakukan pertunjukan, dan sistem motion capture
bisa mendapatkan kamera dan properti sebaik pertunjukan dari aktor tersebut.
Hal ini membuat karakter komputer, gambar, dan set memiliki perspektif yang
sama dengan gambar video dari kamera. Sebuah komputer memproses data dan
tampilan dari gerakan aktor, memberikan posisi kamera yang diinginkan dalam
terminology objek dalam set. Secara surut mendapatkan data gerakan kamera dari
tampilan yang diambil biasa diketahui sebagai match moving atau camera
tracking.
Keunggulan
Motion capture
menawarkan beberapa keuntungan dibandingkan animasi komputer tradisional dari
model tiga dimensi:
- Lebih cepat, bahkan hasil secara real time bisa didapatkan. Dalam aplikasi hiburan, hal ini dapat mengurangi biaya dari animasi berbasis keyframe. Contohnya: Hand Over.
- Jumlah kerja tidak berubah dengan kompleksitas atau panjang pertunjukan dalam tingkatan yang sama ketika menggunakan teknik tradisional. Hal ini membuat banyak tes diselesaikan dengan gaya dan penyampaian yang berbeda.
- Gerakan kompleks dan interaksi fisik yang realistis seperti gerakan sekunder, berat, dan pertukaran tekanan dapat dengan mudah dibuat kembali dalam cara akurat secara fisik.
- Jumlah data animasi yang bisa diproduksi dalam waktu yang diberikan sangatlah besar saat dibandingkan dengan teknik animasi tradisional. Hal ini berkontribusi dalam keefektifan biaya dan mencapai deadline produksi.
- Potensi software gratis dan solusi dari pihak luar dapat mengurangi biaya yang dikeluarkan.
Kekurangan
- Hardware yang spesifik dan program yang special dibutuhkan untuk mendapatkan dan memproses data.
- Biaya software, perlengkapan, dan personel yang dibutuhkan dapat berpotensi menjadi penghalang bagi produksi-produksi kecil.
- Sistem pengambilan gerakan mungkin memiliki kebutuhan yang spesifik untuk ruangan operasi, tergantung dari pandangan kamera atau distorsi magnetik.
- Ketika masalah terjadi, lebih mudah untuk mengambil ulang skema daripada mencoba untuk memanipulasi data. Hanya beberapa sistem yang memungkinkan penampilan data yang real time untuk memilih apakah gambar yang diambil butuh diambil ulang.
- Hasil yang penting itu terbatas untuk apa yang bisa ditunjukkan dalam volume pengambilan tanpa editing tambahan dari data tersebut.
- Gerakan yang tidak mengikuti hokum fisika secara umum tidak bisa diambil.
- Teknik animasi tradisional, seperti menambahkan tekanan dari antisipasi dan kelanjutannya, gerakan kedua atau memanipulasi bentuk dari karakter, seperti dengan melumatkan dan memperpanjang teknik animasi, harus ditambahkan nanti.
- Jika model komputer memiliki proporsoi yang berbeda dari subjek yang diambil, artifak mungkin terjadi. Contohnya, jika seorang karakter kartun mempunyai tangan yang berukuran terlalu besar, hal ini dapat memotong badan karakter jika orang yang melakukaknnya tidak berhati-hati dengan gerakan fisiknya.
Applikasi
Video game biasa
menggunakan motion capture untuk menganimasikan atlet, ahli bela diri, dan
karakter dalam permainan lainnya. Ini telah dilakukan sejak Atari Jaguar yang
memiliki permainan berbasis cd, yaitu Highlander: The Last of the MacLeods,
dikeluarkan tahun 1995.
Film menggunakan motion
capture untuk efek CG, dalam beberapa kasus mengganti animasi tradisional, dan
untuk ciptaan yang dibentuk secara utuh dari komputer, seperti Gollum, The
Mummy, King Kong, dan The NA’vi dari film Avatar.
Sinbad: Beyond the Veil
of Mists adalah film pertama yang dibuat secara garis besar dengan motion
capture, sekalipun banyak animator karakter yang juga bekerja dalam film
tersebut.
Dalam memproduksi
keseluruhan aspek film dengan animasi komputer, industry film saat ini dipisah
menjadi antara studio yang menggunakan motion capture, dan studio yang tidak.
Dari tiga nominasi Academy Award untuk kategori Best Animated Feature, dua
nominasi Monster House dan pemenangnya yaitu Happy Feet) menggunakan motion
capture, dan hanya Cars dari Disney Pixar's yang dianimasikan tanpa motion
capture. Dalam akhir film pixar, Ratatouille, sebuah stempel muncul seperti
memberi label film seperti “100% animasi asli – tanpa motion capture!”
Motion capture sudah
mulai digunakan secara luas untuk memproduksi film yang mencoba untuk
mensimulasi atau mengira-ngira pandangan dari sinema aksi yang live, dengan
mendekati model karakter digital yang fotorealis. The Polar Express menggunakan
motion capture agar Tom Hanks bisa menampilkan beberapa karakter digital yang
jelas (yang dimana dia juga memberi suaranya). Adaptasi dari saga karakter
animasi digital Beowulf pada tahun 2007 juga merupakan penampilan yang
berdasarkan bagian dari aktor yang memberikan gerakan dan suara mereka. Film
Avatar dari James Cameron menggunakan teknik ini untuk membuat NA’vi yang
mendiami Pandora. Perusahaan Walt Disnet telah memproduksi film dari Robert
Zemeckis, yaitu A Christmas Carol dengan menggunakan teknik ini. Disney juga
telah menjdapatkan ImageMovers Digital dari Zemeckis yang dapat memproduksi
film-film motion capture.
Serial televisi
diproduksi seluruhnya dengan animasi motion capture termasuk Laflaque di
Kanada, Sprookjesboom dan Cafe de Wereld di belanda, dan Headcases di Inggris
Raya.
Virtual Reality dan
Augmented Reality membuat pengguna dapat berinteraksi dengan konten digital
secara real time. Ini dapat berguna untuk simulasi latihan, tes persepsi
visual, atau melakukan pertunjukan perjalanan di dalam lingkungan tiga dimensi.
Teknologi motion capture biasa digunakan di sistem digital puppetry (boneka)
untuk mengarahkan karakter komputer secara real time.
Analisis Gait adalah
aplikasi utama dari motion capture dalam pengobatan klinis. Teknik ini
memungkinkan pengurus klinik untuk mengevaluasi pergerakan manusia melalui
beberapa faktor biometric, seringkali saat memasang informasi ini secara live
ke software untuk menganalisis.
Saat produksi film
Avatar oleh James Cameron, semua adegan terkait proses ini didireksikan secara
real time menggunakan layar yang mengkonversikan aktor yang dipasangkan kostum
khusus motion capture menjadi bagaimana mereka terlihat di filmnya nanti,
sehingga memudahkan James Cameron untuk mengarahkan film ini agar menjadi apa
yang dilihat oleh para penonton. Metode ini membuat James Cameron bisa melihat
adegan dari banyak pandangan dan sudut yang tidak mungkin sebelumnya dari
animasi yang berjenis pre-rendered (keadaan film sebelum di render). Dia sangat
bangga akan metode pelopor ini, dia bahkan mengundang Steven Spielberg dan
George Lucas ke set untuk memperlihatkan dirinya sedang beraksi.
Penanda reflektif
ditancapkan pada kulit untuk mengidentifikasi letak tulang dan gerakan tiga
dimensi dari tubuh. Motion Capture dimulasi sebagai alat analisis
photogrammetric dalam penelitian biomechanics pada tahun 1970-an dan 1980-an,
serta meluas ke ranah edukasi, latihan, olahraga, dan baru saja ke ranah
animasi komputer untuk televise, sinema, dan video games seiring dengan
dewasanya teknologi ini. Seorang yang dipilih menggunakan penanda di dekat
setiap sendi tulang untuk mengidentifikasi gerakan dari posisi atau sudut antar
penanda tersebut.
Metode
dan system
Penanda reflektif
ditancapkan pada kulit untuk mengidentifikasi letak tulang dan gerakan tiga
dimensi dari tubuh. Motion Capture dimulasi sebagai alat analisis
photogrammetric dalam penelitian biomechanics pada tahun 1970-an dan 1980-an,
serta meluas ke ranah edukasi, latihan, olahraga, dan baru saja ke ranah
animasi komputer untuk televise, sinema, dan video games seiring dengan
dewasanya teknologi ini. Seorang yang dipilih menggunakan penanda di dekat
setiap sendi tulang untuk mengidentifikasi gerakan dari posisi atau sudut antar
penanda tersebut.
Teknik-teknik
terkait
A.
Facial
motion capture
Artikel utama: Facial
motion capture Banyak vendor motion capture tradisional menyediakan untuk
beberapa tipe pengambilan wajah resolusi rendah menggunakan (dimanapun) mulai
dari 32 sampai 300 penanda dengan sistem penanda aktif maupun pasif. Semua
solusi ini dibatasi oleh waktu yang dibutuhkan untuk memasang penanda,
menyesuaikan posisi, dan memproses data. Hebatnya, teknologi juga membatasi
resolusi mereka dan tingkat kualitas hasil mentah yang mereka keluarkan.
Tingginya keteraturan
facial motion capture, juga dikenal sebagai performance capture, adalah
generasi selanjutnya dari keteraturan dan juga berguna untuk merekan pergerakan
yang lebih kompleks pada wajah manusia agar dapat mengambil tingkatan emosi
yang lebih tinggi. Facial capture saat ini mengarah pada beberapa segmen,
termasuk data motion capture tradisional berdasarkan vicon, mendapatkan
topologi sesungguhnya dari wajah aktor, dan sistem kepemilikan.
B.
Memposisikan
Frekuensi Radio
Sistem memposisikan RF
(radio frequency) menjadi semakin hidup seiring lebih tingginya frekuensi alat
RF bisa mendapatkan presisi yang lebih baik daripada teknologi RF sebelumnya.
Kecepatan cahaya adalah 30cm/nanosecond, jadi 10 GHz sinyal RF membuat akurasi
sekitas 3cm. dengan menghitung luas ke seperempat panjang gelombang,
dimungkinkan untuk mengembangkan resolusi menjadi 8mm. Multipath dan
re-radiation dari sinyal biasanya mengakibatkan masalah tambahan, tapi
teknologi ini akan menjadi ideal untuk melacak volume yang lebih besar dengan
akurasi yang beralasan, karena resolusi yang diinginkan pada jarak 100m tidak
kelihatan setinggi yang diinginkan.
C.
Sistem
Non-Tradisional
Sebuah pendekatan
alternative dikembangkan dimana aktor diberikan are berjalan tanpa batas
melalui penggunaan sebuah bola berputar, seperti bola hamster, yang memiliki
sensor internal yang merekam gerakan kaku, menghapus kebutuhan akan kamera
eksternal dan peralatan lainnya. Walaupun teknologi inidapat mengarah pada
biaya yang lebih rendah untuk motion capture, bola dasar hanya mampu untuk
merekam satu gerakan dengan satu arah yang kontinu. Sensor tambahan dikenakan
pada orang tersebut dibutuhkan untuk merekam gerakan selain itu.
Alternatif lainnya
adalah menggunakan 6DOF (Degrees of Freedom) panggung gerakan dengan treadmill
yang omni-directional dengan motion capture optical beresolusi tinggi untuk
mendapatkan efek yang sama. Orang yang direkam dapat berjalan pada sebuah area
tak terbatas, menjalani daerah berbeda yang naik-turun. Aplikasi dari hal ini
adalah rehabilitasi medis untuk pelatihan keseimbangan, penelitian, biomekanis,
dan virtual reality.
Pemodelan 3D
Pemodelan 3D merupakan suatu proses untuk mengembangkan representasi
matematis dari objek 3D menggunakan software tertentu. Ada beberapa cara yang
cukup popular untuk melakukan pemodelan 3D ini, yaitu pemodelan polygon. Pada
pemodelan polygon, titik-titik digambar dalam ruang 3D (disebut sebagai
vertex), lalu dikoneksikan dengan garis untuk membentuk polygonal mesh. Dengan
pemodelan ini, proses render dapat dilakukan dengan cepat.
Bentuk pemodelan lain yang cukup popular adalah Non-uniform rational
basis spline (NURBS), yang juga merupaan pemodelan matematika untuk
merepresentasikan kurva dan permukaan. Dibandingkan pemodelan polygon, metode
NURBS ini menawarkan fleksibilitas dan akurasi yang lebih baik karena permukaan
didefinisikan oleh garis kurva.
Dari pemodelan 3D, obyek akan diletakkan ke dalam suatu scene melalui
proses layout and animation.Di sinilah didefinisikan relasi dan perpaduan
antarobjek dengan menentukan lokasi dan ukuran dari objek tersebut. Beberapa
metode popular untuk layout dan animation ini adalah keyframing.
Padakeyframing, terlebih dahulu dditentukan titik awal dan titik akhir dari
suatu objek. Lalu pada tiap frame-nya, objek dipindah secara halus sehingga
saat frame ditampilkan satu per satu secara berurutan akan didapatkan animasi
gerakan objek tersebut. Selain keyframing, metode untuk layout dan 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 akselarasi, 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 computer
grafik, karena tanpa metode yang efisien proses rendering akan berlangsung
sangat lama. Berbagai macam teknik yang cukup popular adalah radiosity, ray
tracing, dan ray casting.
TEXTURING
Texturing adalah proses
pemberian karakteristik permukaan pada objek. Maksud dari karakteristik adalah
termasuk pewarnaan, kilauan, dan lainnya. Pada umumnya teksturing adalah
pemberian warna pada permukaan objek atau pengecatan, walaupun ada proses yang
mengubah geometri objek.
Texturing pada citra
yakni frekuensi perubahan rona pada citra yang dinyatakan dengan kasar
(coarseness), sedang (regularity), dan halusnya (smoothness) suatu permukaan
pada citra tersebut. Aspek tekstural dari sebuah citra dapat dimanfaatkan
sebagai dasar dari segmentasi, klasifikasi, maupun interpretasi citra. Tekstur
dapat didefinisikan sebagai fungsi dari variasi spasial intensitas piksel
(nilai keabuan) dalam citra.
Terdapat tiga masalah
utama yang berhubungan dengan tekstur yaitu :
- Segmentasi Tekstur (Texture segmentation) merupakan masalah yang memecah suatu citra ke dalam beberapa komponen dimana tekstur dianggap konstan. Segmentasi tekstur melibatkan representasi suatu tekstur, dan penentuan dasar dimana batas segmen akan ditentukan.
- Sintesis Tekstur (Texture synthesis) berusaha untuk membangun region tekstur besar yang berasal dari contoh citra kecil yang ada. Dengan menggunakan contoh citra akan dibangun model probabilitas tekstur tersebut, dan kemudian menggambarkannya pada model probabilitas untuk menentukan tekstur citra.
- Bentuk Tekstur (Shape from Texture) melibatkan perbaikan orientasi permukaan atau bentuk permukaan dari tekstur. Di sini diasumsikan bahwa tekstur “kelihatan sama” pada titik-titik yang berbeda pada suatu permukaan, ini artinya bahwa deformasi tekstur dari titik ke titik adalah petunjuk bentuk permukaan.
RENDERING
3D Rendering merupakan proses untuk membentuk sebuah gambar dari
sebuah model yang dibentuk oleh perangkat lunak animasi, model tersebut berisi
data geometri, titik pandang, tekstur dan cahaya yang diperlukan untuk membuat
gambar yang utuh. 3D Rendering merupakan proses yang sangat penting dan telah
digunakan untuk berbagai macam penggunaan, seperti program permainan komputer,
efek spesial pada film dan program simulasi.
Metode Rendering
·
Ray Tracing Rendering
Ray tracing sebagai sebuah
metode rendering pertama kali digunakan
pada tahun 1980 untuk pembuatan gambar tiga dimensi. Ide dari metode rendering
ini sendiri berasal dari percobaan Rene Descartes, di mana ia menunjukkan pembentukan pelangi
dengan menggunakan bola
kaca berisi air dan kemudian merunut kembali arah datangnya cahaya dengan
memanfaatkan teori pemantulan
dan pembiasan cahaya yang telah ada saat itu.
Metode rendering ini diyakini
sebagai salah satu metode
yang menghasilkan gambar
bersifat paling fotorealistik. Konsep
dasar dari metode ini
adalah merunut proses yang
dialami oleh sebuah
cahaya dalam perjalanannya dari sumber
cahaya hingga layar
dan memperkirakan warna macam apa
yang ditampilkan pada
pixel tempat jatuhnya cahaya.
Proses tersebut akan
diulang hingga seluruh pixel yang
dibutuhkan terbentuk.
·
Wireframe rendering
Wireframe yaitu Objek 3D dideskripsikan sebagai objek tanpa permukaan.
Pada wireframe rendering, sebuah objek dibentuk hanya terlihat garis-garis yang
menggambarkan sisi-sisi edges dari sebuah objek. Metode ini dapat dilakukan
oleh sebuah komputer dengan sangat cepat, hanya kelemahannya adalah tidak
adanya permukaan, sehingga sebuah objek terlihat tranparent. Sehingga sering
terjadi kesalahpahaman antara siss depan dan sisi belakang dari sebuah objek.
·
Hidden Line Rendering
Metode ini menggunakan fakta bahwa dalam sebuah objek, terdapat
permukaan yang tidak terlihat atau permukaan yang tertutup oleh permukaan
lainnya. Dengan metode ini, sebuah objek masih direpresentasikan dengan
garis-garis yang mewakili sisi dari objek, tapi beberapa garis tidak terlihat
karena adanya permukaan yang menghalanginya.
Metode ini lebih lambat dari dari wireframe rendering, tapi masih
dikatakan relatif cepat. Kelemahan metode ini adalah tidak terlihatnya
karakteristik permukaan dari objek tersebut, seperti warna, kilauan
(shininess), tekstur, pencahayaan, dll.
·
Shaded Rendering
Pada metode ini, komputer diharuskan untuk melakukan berbagai
perhitungan baik pencahayaan, karakteristik permukaan, shadow casting, dll.
Metode ini menghasilkan citra yang sangat realistik, tetapi kelemahannya adalah
lama waktu rendering yang dibutuhkan.
Algoritma Rendering
Algoritma Rendering adalah prosedur yang digunakan oleh suatu program
untuk mengerjakan perhitungan untuk menghasilkan citra 2D dari data 3D.
Kebanyakan algoritma rendering yang ada saat ini menggunakan pendekatan yang
disebut scan-line
rendering berarti program melihat dari setiap pixel, satu per satu,
secara horizontal dan menghitung warna di pixel tersebut. Saat ini dikenal 3
algoritma: Ray-Casting, Ray-Tracing, dan Radiosity.
Pemodelan Geometris
Pemodelan geometris merupakan cabang dari matematika terapan dan
komputasi geometri yang mempelajari metode dan algoritma untuk deskripsi
matematika bentuk. Bentuk belajar di
pemodelan geometris tersebut kebanyakan 2D atau 3D, karena 2D adalah model yang
penting dalam komputer tipografi dan gambar teknik. Tiga dimensi model adalah
pusat untuk computer aided design dan manufacturing (CAD / CAM), dan banyak
digunakan dalam bidang teknik seperti sipil dan mechanical engineering,
arsitektur, geologi dan medis pengolahan gambar.
Geometris model yang bisa ditampilkan pada computer seperti
shape/bentuk, posisi, orientasi, warna/tekstur, dan cahaya. Pada goemetris
model juga terdapat tingkat-tingkat kesulitan untuk membuat suatu obyek seperti
menghubungkan beberapa bentuk sudut pada permukaan bebas karena bentuk sudut
tersebut harus pas dan teliti ukurannya agar gambar terlihat nyata.
Didalam blender terdapat 3 garis geometris untuk mengelola objek yaitu
titik geometris x, y, dan z :
Titik Geometris z : untuk mengerakkan objek ke atas dan ke bawah
Titk Geometris y : untuk mengerakkan objek ke kiri dan ke kananTitik
Geometris x : untuk mengerakkan objek ke depan dan ke belakang
Pemodelan geometris lebih mengarah pada pemodelan objek bergantung
pada posisi dan orientasi objek yang akan dibangun. Dalam pembuatan sebuah
objek tentu kita harus memperhatikan letak posisi penempatan objek supaya
orientasi objek yang akan dibuat sesuai dan terlihat rapi
Tranformasi dari suatu konsep (atau suatu benda nyata) ke suatu model
- geometris yang bisa di tampilkan pada
suatu komputer:
·
shape/bentuk
·
posisi
·
Orientasi
(cara pandang)
·
Surface Properties / ciri-ciri permukaan
(warna, tekstur)
·
Volumetric Properties / ciri-ciri Volumetric
(ketebalan/pejal, penyebaran cahaya)
·
Lights/cahaya
(tingkat terang,jenis warna)
·
Dan
lain-lain...
- Pemodelan Geometris yang lebih rumit :
- Jalan-jalan segi banyak : suatu koleksi
yang besar dari segi bersudut banyak, dihubungkan satu sama lain.
- Bentuk permukaan bebas : menggunakan
fungsi polynomial tingkat rendah.
- CSG : membangun suatu bentuk dengan
menerapkan operasi boolean pada bentuk yang primitif.
Sumber
: