ABSTRAK: Animasi tiga dimensi adalah salah satu bidang pada teknik komputer

yang berkembang dengan cepat dewasa ini. Berbagai macam teknik dan algoritma

telah dikembangkan pada bidang tersebut. Begitu pula aplikasi untuk bidang

tersebut mencakup area yang luas, sebagai contoh adalah perangkat lunak game,

bidang kedokteran, desain arsitektur, iklan dan lain-lain.

Tulisan ini menjelaskan tentang pembuatan prototype animasi tiga dimensi

dengan menggunakan NetImmerse library. Di mana penjelasan ini mencakup mulai

dari pembuatan karakter, labirin, penggabungannya dengan program serta

implementasi pendeteksian benturan antara karakter dengan labirin.

NetImmerse adalah satu dari library untuk animasi tiga dimensi yang

menyediakan seperangkat peralatan, plugins, dan juga run-time libraries. Di

samping itu, NetImmerse juga menunjang beberapa platform. Pembuatan karakter

dilakukan dengan menggunakan 3D Studio Max yang merupakan peralatan bantu

untuk pembuatan karakter guna animasi tiga dimensi. NetImmerse mempunyai

plugin untuk 3D Studio Max, sehingga dengan mudah hasil karakter dapat diekspor

ke format NetImmerse.

Kata kunci: Animasi Tiga Dimensi, NetImmerse.

ABSTRACT: 3D Animation is one of the computer engineering field that growth

fastly now. A lot of new techniques and algorithms have been developed in that field.

Its application covered wide area, for example game software, medical analysis,

architecture design, advertising.and many more.

This paper describes how to implement prototype of 3D Animation using

NetImmerse library. It includes a discussion on how to create character model and to

implement it on NetImmerse library, to create a maze and to implement collision

detection features between character model and maze.

NetImmerse is one of the greatest 3D engine library that provided a

comprehensive set of tools, plugins, and run-time libraries. It provides end-to-end

support to many plafform. Character model is created using 3D Studio Max Software,

the one of most powerful 3D Animation Software. NetImmerse has plugin of 3D

Studio Max Software, so can easily export the character have created to the

NetImmerse format.

Keywords: 3D Animation, NetImmerse.

Pada area animasi tiga dimensi,

terdapat banyak teknik dan algoritma

baru yang dikembangkan akhir-akhir ini.

Dan banyak terdapat pula peralatan

bantu yang mempunyai kemampuan

untuk membuat animasi tiga dimensi.

NetImmerse yang dibuat oleh perusahaan

Numerical Design Limited (NDL) adalah

salah satu paket yang terdiri dari

peralatan bantu (tools), plugins dan run

time libraries yang dapat digunakan

untuk membuat aplikasi animasi tiga

dimensi. NetImmerse merupakan paket

bantu perangkat lunak dalam bahasa

C++ yang berorientasi obyek dan

mempunyai tujuan untuk menghemat

waktu dan biaya bagi para pembuat game

tiga dimensi dan aplikasi tiga dimensi

untuk mengembangkan game ataupun

aplikasi tersebut. NetImmerse menyediakan

segala kebutuhan, fasilitas dan efek

yang dibutuhkan oleh pengembang

aplikasi tiga dimensi. Sebagai tambahan,

NetImmerse tidak hanya mendukung

pengembangan aplikasi pada komputer,

tetapi juga pada mesin-mesin game

seperti Xbox, Playstation 2 serta Game-

Cube. Untuk penggunaan pada komputer,

sistem operasi yang didukung oleh

NetImmerse adalah keluarga Windows

yaitu Windows 98, Me, 2000 dan XP).

Pembuatan aplikasi pada artikel ini

menggunakan NetImmerse 4.2.

Artikel ini menjelaskan tentang pembuatan

prototype animasi tiga dimensi

dengan memanfaatkan NetImmerse. Adapun

prototype animasi ini adalah sebuah

karakter yang dapat digerakkan di dalam

labirin (maze). Langkah pertama adalah

penjelasan mengenai pembuatan model

karakter tiga dimensi dan penggabungan

karakter tersebut ke dalam aplikasi

dengan menggunakan NetImmerse library.

Langkah kedua adalah pembuatan

model labirin dan penggabungan dengan

karakter yang telah terbuat sehingga

karakter dapat bergerak di dalam labirin.

Cara pembuatan collision detection

antara karakter dengan labirin juga akan

diimplementasikan pada tahap ini.

Pembuatan model karakter dan

labirin menggunakan perangkat lunak 3D

Studio Max versi 4.2. Perangkat lunak

tersebut adalah salah satu yang terbaik

di bidang pembuatan karakter tiga

dimensi. Dengan menggunakan 3D Studio

Max, dapat dibuat sebuah model karakter

dan menganimasikannya. NetImmerse

mempunyai plugins untuk 3D Studio

Max, sehingga tidak terjadi kesulitan

untuk mengekspor format 3D Studio Max

ke format NetImmerse.

2. PEMBUATAN MODEL KARAKTER

Penggunaan 3D Max Studio 4.2

untuk pembuatan model karakter mempunyai

dua metode, yaitu low polygon

character modelling dan patch character

modelling. Aplikasi ini menggunakan low

polygon character modelling. Metode ini

dimulai dengan pembuatan obyek sederhana

seperti garis yang kemudian

dikombinasikan sehingga membentuk

struktur tubuh dari karakter. Setelah

selesai melakukan pembentukan struktur

tubuh, dilakukan metode extrude untuk

membuat bentuk yang semula terdiri dari

garis-garis menjadi model tiga dimensi.

Dan lebih lanjut, untuk membuat model

tiga dimensi tersebut menjadi lebih halus,

dapat dilakukan metode mesh smooth.

Metode mesh smooth ini adalah salah

satu fasilitas terbaik yang ada di 3D Max

Studio untuk membuat poligon yang

halus dengan berbasiskan poligon sederhana.

Model karakter yang dibuat pada

aplikasi ini adalah karakter manusia,

dimana hasil setelah pembuatan garis

dan melakukan metode seperti dijelaskan

di atas, dapat dilihat pada gambar 1 di

bawah ini.

Gambar 1. Setengah Model Karakter

Untuk pertama kali, hanya diperlukan

pembuatan setengah model karakter

karena setelah selesai akan bisa dilakukan

mirroring terhadap sumbu z untuk

pembentukan karakter penuh.

Untuk kepala, tangan, dan kaki dari

karakter dibuat secara terpisah dengan

menggunakan metode yang sama dan

pada akhirnya nanti akan digabung

dengan tubuh karakter. Walaupun dimungkinkan

untuk membuat secara utuh

sekaligus tapi dengan pembuatan secara

terpisah ini akan mendapat keuntungan

yaitu pengaturan yang mudah. Dan sama

dengan pembuatan tubuh, kepala juga

dibuat hanya setengah dan setelah selesai

dilakukan mirroring untuk membuatnya

menjadi satu kepala yang utuh. Hasil

karakter secara lengkap dapat dilihat

pada gambar 2 berikut ini.

Gambar 2. Model Karakter Lengkap

3. PEMBUATAN ANIMASI PADA

KARAKTER

Setelah menyelesaikan pembuatan

karakter, langkah berikut adalah membuat

animasi pada karakter tersebut. 3D

Max Studio mempunyai fasilitas untuk

dapat membuat animasi secara mudah.

Terdapat dua metode untuk membuat

animasi pada karakter, yaitu dengan

menggunakan metode bone (tulang) atau

menggunakan metode biped. Pada aplikasi

ini, digunakan metode bone untuk

membuat animasi.

Dengan menggunakan metode bone,

langkah pertama ialah membuat bone

pada karakter yang akan dianimasikan.

Bone ini dibuat pada titik-titik yang

serupa dengan tulang manusia, yaitu

pada penghubung antara bagian-bagian

yang dapat bergerak, harus dibuat bone

yang terpisah. Setelah selesai membuat

bone, maka harus dilakukan perintah

Inverse Kinematics (IK) Solver. Tujuan

IK Solver ini adalah untuk memberikan

pengontrolan guna menganimasikan

karakter. Bone yang telah dibuat pada

karakter dapat dilihat pada gambar 3 di

bawah ini.

Gambar 3. Karakter Beserta Bone Yang

Telah Dibuat

Konsep animasi pada komputer adalah

penampakan sejumlah frame yang

berisi gambar secara berurutan dengan

kecepatan tertentu. Setiap frame berisi

satu buah gambar yang tidak bergerak

tetapi dikarenakan frame tersebut ditampilkan

secara berurutan dengan kecepatan

tertentu, mata manusia akan melihat

gambar tersebut bergerak atau merupakan

animasi.

Sehubungan dengan konsep tersebut,

maka langkah selanjutnya untuk

menganimasikan karakter adalah dengan

mendefinisikan tiap frame. Pada 3D Max

Studio, terdapat alat bantu untuk mendefinisikan

setiap frame secara mudah

dengan menggunakan time slider pada

bagian bawah dari view port pada 3D Max

Studio. Pertama kali adalah mengatur

waktu yang diinginkan untuk menampilkan

frame, dan kemudian meletakkan

posisi karakter pada waktu yang telah

ditentukan tersebut. Langkah ini diulangi

secara terus menerus, makin banyak

frame yang didefinisikan, maka makin

halus karakter tersebut akan bergerak

atau melakukan animasi. Beberapa

contoh dari frame karakter bergerak

ditunjukkan pada gambar 4 dibawah ini.

(a) (b)

(c) (d)

Gambar 4. Urutan Frame Pada Animasi

Karakter

Setelah selesai melakukan pembuatan

karakter dan animasinya, maka

langkah terakhir yang dilakukan pada 3D

Studio Max adalah mengekspor ke dalam

format NIF file, yaitu format yang dikenali

oleh NetImmerse, yang selanjutnya

file ini akan digunakan dengan

memanfaatkan NetImmerse library.

4. PEMBUATAN LABIRIN / MAZE

Pembuatan labirin ini juga dilakukan

dengan menggunakan 3D Max Studio

dengan langkah yang mirip dengan pembuatan

model karakter. Langkah pertama

untuk pembuatan labirin ini ialah dengan

membuat obyek yang berbentuk persegi

panjang yang nantinya obyek ini akan

menjadi tembok dari labirin. Setelah

membuat obyek dengan bentuk persegi

panjang, dapat dilakukan metode extrude

untuk membuat persegi panjang tersebut

menjadi balok.

Labirin haruslah mempunyai pintu

masuk dan pintu keluar. Lokasi pertama

karakter nantinya adalah pada pintu

masuk, dan nantinya karakter tersebut

dapat digerakkan untuk menuju ke pintu

keluar dari labirin. Gambar labirin yang

digunakan pada aplikasi ini adalah

sebagai berikut.

	entriy

exit

Gambar 5. Labirin

Setelah pembuatan labirin selesai,

maka seperti pembuatan karakter, labirin

ini juga harus dieksport ke format NIF

file sehingga bisa dibaca oleh NetImmerse

library.

5. HASIL PEMROGRAMAN ANIMASI

KARAKTER DAN LABIRIN

Pemrograman aplikasi ini dilakukan

dengan menggunakan bahasa pemrograman

Microsoft Visual C++ 6.0. NetImmerse

menyediakan general class yaitu

NiApplication yang dapat digunakan

sebagai base class dari aplikasi.

NiApplication adalah framework alternatif

yang dapat menggantikan framework

lain yang lebih kompleks seperti

Microsoft Foundation Class (MFC).

NiApplication membungkus entry

point pada pemrograman Win32 (Win-

Main) sehingga menjadi sebuah fungsi

yang statis, yang diatur pada file

NiAppMain.cpp. Berbagai macam callbacks

telah disediakan untuk mengijinkan

aplikasi mengendalikan pembuatan

window yang termasuk juga di dalamnya

adalah pembuatan menu dan status bar.

Fungsi utama yang tersedia akan

membuat sebuah window yang digunakan

oleh aplikasi. Messages atau events

ditangani oleh class NiEventHandler.

Class NiEventHandler ini menyediakan

fungsi di NiEventHandler.cpp untuk

membaca dan meneruskan message dari

sistem operasi. Sejumlah virtual message

handlers tersedia pada NiAppEvents.cpp

yang akan menangani hampir semua

messages dan dapat di override oleh

aplikasi dengan menggunakan class

NiApplication.

NiApplication mempunyai tiga

members yang diturunkan dari NiObject

dan tiga virtual functions yang digunakan

untuk membuat obyek pada NetImmerse

yaitu : scene, kamera dan renderer. Dalam

aplikasi ini semua variabel dan metode

akan di override. Member dari sebuah

scene adalah m_spScene, dimana m_p

Scene ini merupakan bagian teratas dari

scene graph. Untuk mengalokasikan node

ke m_spScene dapat digunakan virtual

function CreateScene. Member dari

kamera adalah m_spCamera, dimana

m_spCamera ini berfungsi sebagai

kamera utama untuk melihat scene

graph. Untuk dapat menggunakan kamera

ini maka harus terlebih dahulu dibuat

obyek NiCamera dengan karakteristik

sesuai dengan yang diinginkan, yaitu

dengan menggunakan virtual function

CreateCamera. Sedangkan member

untuk renderer adalah m_spRenderer

yang berfungsi sebagai renderer utama

yang digunakan untuk me-render tampilan

pada layar monitor. Untuk menggunakan

renderer, diperlukan obyek

NiDisplay dan NiRenderer yang dibuat

dengan menggunakan virtual function

CreateRenderer.

Tiga buah virtual function yang telah

dijelaskan di atas yaitu CreateScene,

CreateCamera dan CreateRenderer dipanggil

di dalam fungsi Initialize. Fungsi

Initialize ini adalah fungsi pertama yang

dipanggil jika aplikasi dijalankan. Untuk

implementasi pada program, dapat dilihat

pada kode di bawah ini :

bool Rudy3DApp::Initialize ()

{

if ( !CreateRenderer() )

return false;

if ( !CreateScene() )

return false;

CreateCamera();

CreateLight();

m_spCamera->

SetRenderer(m_spRenderer);

m_spCamera->

SetScene(m_spScene);

m_spScene->Update(0.0f);

m_spScene->UpdateProperties();

m_spScene->UpdateEffects();

return true;

}

Program ini melakukan override

terhadap fungsi asal CreateScene pada

NiApplication. Pada CreateScene, terdapat

fasilitas untuk membuat m_sp

Scene yang merupakan bagian teratas

dari semua yang berhubungan dengan

scene graph. Aplikasi ini juga membuat

obyek m_spControlNode yang bertipe

pointer dari NiNode. m_spControlNode ini

digunakan sebagai base class dari semua

pengendalian karakter dan kamera.

Untuk mengendalikan karakter, dibuat

sebuah obyek m_spBoy yang juga bertipe

pointer dari NiNode. Cuplikan kode untuk

mengambil (loading) obyek karakter dari

file NIF dan ditempatkan dalam aplikasi

adalah sebagai berikut :

// Get character data from file and put into

memory (stream)

if (! stream.Load(

ConvertMediaFilename("MonsterFinal.nif")))

return false;

assert(stream.GetObjectCount() == 1);

Get character data from memory (stream) and

put into pObject

NiObject* pObject =

stream.GetObjectAt(0);

NiNodePtr spModel = 0;

Change data type of NiObject to NiNode

spModel = NiDynamicCast(NiNode,

pObject);

assert(spModel);

// Assign m_spBoy with character data in

spModel

m_spBoy = (NiNode*)spModel->

GetObjectByName("center");

// Attach m_spBoy to base class

gm_spControlNode

m_spControlNode->

AttachChild(m_spBoy);

Setelah melakukan pembuatan dan

pengambilan (loading) data karakter,

langkah berikutnya adalah pengambilan

data file labirin. Aplikasi ini mendefinisikan

satu obyek untuk mengendalikan file

labirin yaitu spRooms. Tipe obyek ini juga

pointer dari NiNode dimana setelah

melakukan pembuatan obyek tersebut,

harus melakukan pengambilan data dari

file NIF. Kode untuk melakukan pengambilan

data labirin adalah sebagai

berikut :

// Get maze data from file and put into

memory (stream)

if (! stream.Load(

NiApplication::ConvertMediaFilename("Rudy

Maze4.nif")))

{

MessageBox(NULL, "Error loading file.",

"Error", MB_OK);

return 0;

}

assert( NiIsKindOf(NiNode,stream.

GetObjectAt(0)) );

NiNodePtr spModel = (NiNode*)

stream.GetObjectAt(0);

Langkah terakhir untuk mengakhiri

pengambilan data karakter dan labirin

adalah pembuatan kamera. Obyek kamera

ini dikendalikan oleh satu obyek yaitu

m_spCamera yang bertipe pointer dari

NiCamera. Setelah melakukan pembuatan

kamera, maka posisi kamera

harus ditempatkan di belakang karakter

dan kemudian dimasukkan ke m_sp

ControlNode. Kamera diletakkan dibelakang

karakter agar pengguna yang

menjalankan karakter mempunyai pandangan

yang sama dengan pandangan

karakter yaitu ke arah depan. Kode

untuk pembuatan kamera ini adalah

sebagai berikut :

m_spCamera = new NiCamera;

assert(m_spCamera);

NiBound sph = m_spScene->

GetWorldBound();

NiCamera::Frustum fr = m_spCamera->

GetViewFrustum();

fr.m_fNear = 1.0f;

fr.m_fFar = 2.0f * sph.GetRadius();

m_spCamera->SetViewFrustum(fr);

// Attach scene to camera

m_spCamera->

SetRenderer(m_spRenderer);

m_spCamera->SetScene(m_spScene);

sph = m_spBoy->GetWorldBound();

// Orient camera slightly above and behind

the controlled character

NiMatrix3 rotX, rotY, rot;

rotX.MakeXRotation( -NI_PI * 0.5f );

rotY.MakeYRotation( -NI_PI / 10.0f );

rot = rotY * rotX;

m_spCamera->SetRotate(rot);

m_spCamera->

SetTranslate(-2.2f * sph.GetRadius(), 0,

2.2f * sph.GetRadius());

m_spControlNode->

AttachChild(m_spCamera);

Setelah selesai melakukan pengambilan

data karakter dan labirin, langkah

berikutnya adalah membuat karakter

tersebut bergerak jika menerima input

berupa penekanan tombol keyboard.

Gerakan karakter meliputi gerakan lurus

ke depan, belakang, memutar kiri dan

kanan. Metode untuk melakukan gerakan

ke depan dan belakang adalah dengan

melakukan translasi terhadap sumbu X

positif (ke depan) dan sumbu X negatif

(ke belakang). Untuk memutar ke kiri

dan kanan, metode yang dipakai adalah

dengan melakukan rotasi terhadap

sumbu Y negatif dan positif.

Translasi dan rotasi ini hanya perlu

dilakukan pada obyek m_spControlNode

karena kamera dan karakter semuanya

terhubung ke m_spControlNode, yang

berarti setiap perubahan yang terjadi

pada m_spControlNode akan berlaku

pada anaknya juga. Dan juga karena view

kamera adalah m_spScene, maka otomatis

tampilan scene juga akan berubah jika

terjadi gerakan. Jadi transformasi dan

rotasi terjadi pada karakter dan kamera

sekaligus. Kode untuk animasi karakter

ditempatkan pada fungsi OnIdle. Program

ini menggunakan NiTimeController

untuk mengendalikan animasi karakter.

NiTimeController adalah base class untuk

semua pengendalian animasi dimana

class tersebut menyediakan fungsi dasar

untuk pewaktuan. Prosedur untuk menggunakan

NiTimeController adalah sebagai

berikut :

for (pControl = pObject->

GetControllers(); pControl;

pControl = pControl->GetNext())

{

pControl->

SetCycleType(NiTimeController::LOOP);

}

6. PEMROGRAMAN DETEKSI BENTURAN

Pendeteksian benturan antara obyek

karakter yang satu dengan karakter yang

lain atau dengan labirin dapat dilakukan

dengan mengidentifikasi perpotongan

antara obyek geometri yang satu dengan

obyek geometri yang lain. Dan jika

terdeteksi adanya perpotongan, maka

harus dihasilkan respon yang sesuai.

Untuk mengimplementasikannya, langkah

pertama adalah melakukan pembuatan

bounding sphere untuk setiap

obyek yang berada pada scene. NetImmerse

memupunyai class yang dapat digunakan

untuk membuat sebuah bounding

volume, salah satunya adalah NiCapsuleBV.

Jika terdapat gerakan yang lebih

kompleks, maka diperlukan tipe bounding

volume yang lebih kompleks pula sehingga

dapat mendeteksi benturan dengan

lebih tepat. Kode untuk pembuatan obyek

dari class NiCapsuleBV dan prosedur

untuk pengecekan benturan adalah sebagai

berikut :

// creating bounding volume

NiCapsuleBV* pBV = new NiCapsuleBV

(0.0f, 20.0f, NiPoint3(0, 0, 0),

NiPoint3::UNIT_Z);

assert(pBV);

pNode->SetModelSpaceABV(pBV);

NiNode* pCollider;

NiAVObject* pCollidee;

NiPoint3* colliderNormal;

NiPoint3* collideeNormal;

const char* pName = intersect.pkRoot0->

GetName();

if (pName && (! strcmp(pName,

"center")))

{

pCollider = (NiNode*)

intersect.pkRoot0;

pCollidee = intersect.pkRoot1;

colliderNormal = &intersect.kNormal0;

collideeNormal = &intersect.kNormal1;

}

else

{

pCollider = (NiNode*)intersect.pkRoot1;

pCollidee = intersect.pkRoot0;

colliderNormal = &intersect.kNormal1;

collideeNormal = &intersect.kNormal0;

}

Interact* pThis = (Interact*) pCollider->

GetCollideCallbackData();

ColliderRecord& record = pThis->

m_ColliderRec;

record.bCollided = true;

// Keep track of the minimum time at

which the collider will collide

// with another object. We want the update

routine to handle the

// first object the collider will hit.

if (intersect.fTime <>

{

record.fIntersectTime = intersect.fTime;

record.intersectPoint = intersect.kPoint;

record.colliderNormal = *colliderNormal;

record.collideeNormal = *collideeNormal;

}

// Store the collidee information for ALL

collisions,

// order of storage is not important as there

needs to be no

// later correlation between normals &

collidees.

CollideeRecord* pCR = pThis->

m_CollideeRecs.GetAt

(record.uiNumCollisions++);

assert(pCR);

pCR->bCollided = true;

pCR->normal = *collideeNormal;

return

NiCollisionGroup::CONTINUE_COLLISIONS

;

Kode di atas ini akan selalu dipanggil

jika terjadi perubahan pada obyek seperti

PEMBUATAN PROTOTYPE ANIMASI TIGA DIMENSI DENGAN MENGGUNAKAN NETIMMERSE LIBRARY (Rudy Adipranata)

Jurusan Teknik Informatika, Fakultas Teknologi Industri – Universitas Kristen Petra

http://puslit.petra.ac.id/journals/informatics/

85

gerakan obyek dan melakukan pengecekan

terhadap obyek apakah terdapat

benturan dengan obyek yang lain. Jika

terdapat benturan, maka obyek tidak

dapat bergerak sedangkan jika tidak

terdapat benturan, maka gerakan obyek

dapat dilanjutkan.

Gambar 6. Stuktrur Obyek Pada Scene

Graph

7. HASIL DAN KESIMPULAN

Hasil dari penelitian ini adalah

sebuah prototype animasi tiga dimensi

dimana animasi ini terdiri dari sebuah

karakter yang ditempatkan di dalam

sebuah labirin. Karakter ini dapat digerakkan

ke depan, belakang, memutar

ke kanan dan kiri dengan melakukan

penekanan tombol keyboard. Jika pada

saat bergerak ke depan atau belakang,

karakter membentur dinding labirin,

maka karakter tersebut akan tetap, tidak

melakukan gerakan. Tampilan dari

prototype ini dapat dilihat pada gambar 7

di bawah ini.

Gambar 7. Tampilan Prototype Animasi

Tiga Dimensi

Sebagai kesimpulan, dengan menggunakan

NetImmerse library akan mempermudah

pembuatan aplikasi animasi

tiga dimensi baik untuk melakukan

pembacaan format file, sinkronisasi antar

obyek dan penampilan (rendering) pada

layar monitor. Aplikasi ini dapat digunakan

untuk berbagai macam keperluan

seperti pembuatan game, virtual reality ,

dan lain-lain.

DAFAR PUSTAKA

1. Alan Watt, “Fundamentals of Three-

Dimensional Computer Graphics”,

Addison-Wesley Publishing Company –

1989.

2. Autodesk, Inc, “3D Studio Max 4.1

Tutorials”.

3. Numerical Design, Ltd, “NetImmerse

4.2 Evaluation Help”.

m_spScene (for

holding root of

scene graph)

m_spControlNode

(for handle

camera and

character

controller)

m_spCamera

(for handle

camera)

m_spBoy (for

handle

character)

spRooms (for

handle maze)