Kamera Sintetis(Synthetic Camera)

    Kamera sintetis adalah cara untuk menggambarkan kamera (atau mata) yang ditempatkan dan berorientasi pada ruang 3D. Sistem ini memiliki tiga bahan utama:

1.    Sebuah viewplane di mana jendela didefinisikan.

2.    Sistem koordinat yang disebut sistem koordinat tampilan (VCS) kadang-kadang disebut sistem UVN .

3.    Mata didefinisikan dalam VCS.

    Kamera sintesis adalah komputer bertindak sebagai kamera yang didalamnya berisi proses transformasi dari Word Coordinates system ke Viewer Coordinates system kemudian dilanjutkan dengan proses proyeksi titik dari Viewer Coordinates system (ruang 3D) ke layar (bidang 2D).

        Objek sekarang adalah untuk menghasilkan rendering adegan 3D, sama seperti Anda mungkin mengambil foto. Data dalam program komputer bertindak sebagai objek di dunia nyata. Lalu, apa yang menggantikan tempat mata atau kamera kita? Bagaimana dengan lensa kamera? dan film? Proses rendering, atau pipa grafis, mengambil tempat optik dan saraf sensorik mata, atau lensa, rana, dan film kamera. Namun, seperti halnya kamera sungguhan, gambar yang dihasilkan oleh pipa grafis tergantung dari beberapa faktor, termasuk:

·       Posisi kamera di luar angkasa,

·       Orientasi kamera (arah di mana ia menghadap),

·       Jenis Proyeksi (analog dengan lensa kamera),

·       Jenis 'film' yang menyimpan gambar (dalam hal ini, produk dari proses rendering).

1.    Cara Kerja Kamera

    Prinsip kerja kamera adalah menangkap cahaya. Cahaya masuk ke kamera lewat lensa (Subjek dapat dilihat terlebih dahulu melalui viewfinder), difokuskan agar diterima oleh sensor cahaya yang memilah-milah cahaya berdasarkan komponennya. Informasi mengenai konsentrasi komponen cahaya ini diterjemahkan dan diubah menjadi informasi digital untuk kemudian disimpan dalam media penyimpan.

Cahaya masuk ke dalam kamera melalui bagian yang disebut lensa. Cahaya dipastikan hanya boleh melalui bagian lensa ini yang berupa lubang (berbentuk lingkaran). Lubang ini ibarat jendela kamera ke dunia luar, dan jendela ini punya ukuran lubang tertentu, persis saat kita membuka mata atau menutup mata. Kamera sendiri juga memiliki komponen untuk mengatur kecepatan si lubang ini membuka saat kita perintahkan. Dengan mengatur dua properties ini, intensitas cahaya yang masuk ke kamera dapat diatur.

Lensa juga berfungsi untuk mengatur supaya cahaya secara tajam difokuskan. Fokus adalah saat kita bisa melihat obyek pada visualisasi yang terjelasnya, kebalikan dengan yang disebut blur. Kalau menyangkut cara kerja, fokus adalah saat cahaya yang dilewatkan tepat jatuh ke bidang sensor kamera, seperti setelah cahaya lewat kornea mata kita dan tepat jatuh di retina maka kita bisa fokus melihat suatu obyek.

2.     View Coordinate:  

    Biasanya sistem tangan kiri yang disebut sistem UVN digunakan.

-       Objek pada sistem koordinat dunia (x,y,z)

-       Lensa pada sistem koordinat UVN/kamera sintetik (u,v,n)

-       Film sebagai bidang

·  V , sumbu y dari sistem koordinat pandangan adalah proyeksi tegak lurus Vup pada bidang tampilan.

·      U , sumbu x dari koordinat tampilan, bersifat ortogonal terhadap V dan N yaitu

·      U = V X N

·      Positif U dan V adalah ke kanan dan ke atas dari sudut pandang mata.

·      N adalah sumbu z dari koordinat tampilan. Ini meningkatkan arah positif dengan kedalaman titik dari mata.

·      Sumbu n sebagai arah pandang kamera, dan ditentukan berdasarkan vektor normal (nx,ny,nz).

·      Sumbu v sebagai arah atas, sumbu u sebagai arah horisontal. (v ∟ n), (u ∟ n) dan (u ∟ v)

·      Titik tengah sumbu u,v,n disebut VRP (Viewing Reference Point), yang ditentukan oleh titik (rx,ry,rz) pada koordinat dunia.    

3.    Tranformasi View Plane

·  Asal usul pesawat ini yang mendefinisikan posisi mata atau kamera disebut titik referensi tampilan. 

  

                                          e =(er ,ey , ez)

·  Vektor satuan ke bidang ini adalah bidang tampilan normal N .

   Vektor lain yang disebut vektor tampilan Vup adalah vektor satuan yang tegak lurus N .

Agar mudah diproyeksikan ke viewplane, semua titik harus diubah dari World Coordinate ke View Coordinates. Posisi kamera dan arah ditentukan oleh titik yang disebut Titik Referensi Tampilan (VRP) dan normal ke tampilan pesawat yang disebut View Plane Normal (VPN).Viewplane akan menjadi pesawat yang tegak lurus dengan VPN. Ini didefinisikan dalam sistem koordinat dunia. Sistem koordinat tampilan didefinisikan sebagai berikut:

·       Asal adalah VRP.

·       Satu sumbu dari sistem koordinat diberikan oleh VPN, ini dikenal sebagai $ n $ axis.

·       Sumbu ke-2 ditemukan dari View Up Vector (VUP), ini dikenal sebagai $ v $ axis.

·       Sumbu ketiga $ u $ dihitung sebagai $ u = n \ kali v $.

Cara memindahkan titik koordinat dunia (world coordinate) P(Px,Py,Pz) ke koordinat  kamera sintetik Q(Qu,Qv,Qn). Titik Q dapat diperoleh melalui :

t(tx,ty,tz) = P – r

Qu = t x u

 Qv= t x v

Qn = t x n

note : Qu = (P-r) x u = (P x u)-(r • u)

Setelah titik Q diketahui, maka langkah berikutnya adalah melakukan proyeksi perspektif terhadap titik Q, sehingga kita memperoleh titik T(u*,v*).

4.    Proyeksi View Plane

Proyeksi merupakan salah satu jenis transformasi, yaitu transforamsi koordinat. Proyeksi merupakan proses dimana informasi tentang titik disebuah sistem koordinat berdimensi n dipindahkan ke sistem koordinat berdimensi kurang dari n. Titik-titik dalam Viewer Coordinates system tersimpan dalam koordinat ruang 3D. Titik-titik ini akan ditampilkan di layar yang dinyatakan sebagai koordinat bidang 2D. Untuk itu kita perlu mentransformasi titik-titik dalam koordinat ruang 3D menjadi titik-titik dalam koordinat bidang 2D. Yang menjadi permasalahan adalah bagaimana mentransformasi titik-titik dalam ruang 3D kedalam bidang 2D. Jawabannya adalah proyeksi. Proyeksi digunakan untuk mentransformasi titik dalam ruang 3D kedalam bidang 2D. Perhatikan Gambar 7-3 

 

Referensi

http://sintiaadevi.blogspot.com/2018/10/pertemuan-3-kamera-sintetis.html

https://dinus.ac.id/repository/docs/ajar/Bab_6_Viewing_dan_Clipping_3D.pdf