IMPLEMENTSI TEKNIK FETURE MORPHING PD CITR DU DIMENSI Luciana benego an Nico Saputro Jurusan Intisari Pemanfaatan teknologi animasi semakin meluas seiring engan semakin muah an murahnya penggunaan teknologi tersebut. Paa tulisan ini, akan ibahas salah satu teknik pembuatan animasi yaitu teknik feature morphing. Paa feature morphing aa ua tahap pemrosesan, yaitu proses mengubah bentuk gambar asal menjai gambar tujuan (warping), ilanjutkan engan proses mengubah warna gambar (cross issolve). Penggunaan garis-garis feature membuat animasi yang ihasilkan engan terlihat lebih alami. bstract This paper will iscuss one of the animation making technique, i.e. feature morphing technique.feature morphing consist of two processing level, i.e. process changing the shape of source image to the shape of target image (warping) an process changing the color of source image to the color of target image (cross isolve). The use of feature lines has mae the animation look more natural.. Penahuluan Efek morphing aalah efek perubahan secara perlahan-lahan suatu objek menjai objek lain. Dua tahap proses yang umumnya terjai i balik morphing aalah warping an cross issolve. Warping merupakan langkah pertama ari proses morphing. Prinsip kerja warping aalah membentangkan (stretch) an menyusutkan (squeeze) sebuah gambar, yang isebut gambar asal, sehingga hasilnya sama engan gambar tujuan. Cross issolve aalah langkah berikutnya setelah proses warping. Prinsip kerjanya aalah memaukan warna gambar asal engan warna gambar tujuan. Saat ini, banyak teknik morphing yang telah ikembangkan untuk pembuatan animasi. Umumnya, perbeaan antar teknik morphing terletak paa proses warping. Tulisan ini akan membahas tentang salah satu teknik morphing, yaitu teknik feature morphing.. Tweening Sebelum membahas lebih lanjut tentang teknik feature morphing, akan ibahas terlebih ahulu salah satu konsep alam unia animasi, yaitu tweening.. Pengertian Tweening Nama lain untuk tweening aalah interpolasi. Melakukan interpolasi berarti menyisipkan i antara (between) ua bagian yang berbea atau memperkirakan nilai ari suatu fungsi antara ua nilai yang telah iketahui []. Paa komputer grafik, interpolasi igunakan untuk menggabungkan
beberapa efek yang ingin ilakukan paa suatu obyek. a beragam teknik interpolasi, salah satu i antaranya aalah interpolasi linear. Interpolasi linier paling seerhana, engan rumus :. t start t en I( t) 0 (.) engan t bernilai antara nol an satu []. t = 0. t = 0.5 t = 0.8 Gambar. Interpolasi linear antara ua buah titik an Gambar. aalah contoh ari interpolasi. Parameter t menunjukkan seberapa jauh lokasi suatu titik paa garis. Titik sebagai titik awal (start), t=0 an titik sebagai titik akhir (en), t=. Untuk merekonstruksi ata paa t=0., ari persamaan. iperoleh: I(0.) = (.0-0.) x + 0. x = 0.8 x + 0. x rtinya, hasil interpolasi aalah 80% itambah engan 0%, sehingga ata yang irekayasa lebih cenerung ke aripaa ke. Jika t=0.5, akan iperoleh 50% an 50%. Semakin ekat ke, semakin seikit kontribusi an semakin bertambah kontribusi. Paa t =.0, kontribusi = 0% an kontribusi = 00% sehingga ata yang ihasilkan sama engan. Dengan kata lain, interpolasi aalah rata-rata imana setiap ata mempunyai bobot yang tiak harus selalu sama. (weighte mean). Frame Frame Gambar. Garis horizontal yang akan itweening menjai garis vertikal Gambar. aalah contoh lain proses tweening. Keaaan awal aalah sebuah garis horizontal yang akan i-tweening menjai sebuah garis vertikal. Tweening ilakukan engan menarik sebuah garis lurus ari keua ujung garis frame an frame seperti itunjukkan paa gambar.3 sampai gambar.5. Line Mipoint Mipoint Line Gambar.3 Menghubungkan keua ujung garis Line In-between line Line Gambar.4 Menghubungkan keua mipoint engan menggambar garis baru (in-between line)
Line Tween Tween Tween 3 Gambar.5 Dua garis tweening baru yang igambarkan paa masing-masing sisi ari garis tweening pertama. Dari gambar.5, terlihat bahwa aa tiga buah garis tween antara frame an frame. anyaknya garis tween yang ibuat mempengaruhi kehalusan perubahan gerakan.. lgoritma Tweening ( Interpolasi D ) Diberikan buah titik : (,Y ) an (, Y ). Titik tengah (mipoint) M aalah: Y Y M = {, } Secara umum, rumusan untuk memperoleh koorinat titik tweening ke i engan melakukan N buah tweening apat ilihat paa persamaan.. Ti i.( N (.) ) i.( Y Y ), Y N engan i N. Titik awal engan nilai i=0 an titik akhir engan nilai i=n. Waktu eksekusi untuk operasi penjumlahan paa komputer lebih cepat ibaningkan engan waktu eksekusi untuk operasi perkalian. Untuk itu, rumusan i atas apat iubah menggunakan operasi penjumlahan engan nilai increment D (Delta array) D D Y N Y Y N (.3) Setelah menambahkan nilai D ini sebanyak N kali, titik (,Y ) bergeser menjai (, Y ) []. 3. Teknik Feature Morphing nimasi yang ibuat engan teknik feature morphing menerima masukan berupa ua buah gambar. Gambar pertama isebut sebagai gambar asal, gambar keua isebut sebagai gambar tujuan. Proses warping paa teknik feature morphing menggunakan garis feature sebagai alat bantu pemrosesan. Kegunaan garis feature aalah untuk menunjukkan sebuah feature (bagian-bagian gambar yang membentuk obyek [] ) yang sama antara aerah i gambar asal engan aerah i gambar tujuan. anya garis feature membuat komputer mengetahui hubungan antara ua objek yang sama paa gambar asal an gambar tujuan. Sebuah garis feature i gambar asal memiliki pasangannya i gambar tujuan. Koorinat titik ujung awal garis feature paa gambar asal berpasangan engan koorinat titik ujung awal garis feature paa gambar tujuan, begitu pula berlaku untuk pasangan koorinat titik ujung akhir.
Gambar 3. Garis-garis feature untuk membatasi feature- feature paa gambar 3. Proses Warping Sebuah gambar teriri atas kumpulan titik. Dengan iketahui sebuah titik an garis feature, akan icari posisi baru titik tersebut jika garis feature-nya berubah. Proses berlaku untuk seluruh titik alam gambar. Dengan memakai vektor untuk proses ini, setiap titik ipengaruhi oleh garis feature engan aturan sebagai berikut :. Cari, yaitu jarak antara sebuah titik engan garis feature engan cara membuat sebuah garis tegak lurus i antara titik tersebut engan garis feature tai. (lihat Gambar 3.).. Cari f, yaitu jarak antara titik ujung garis feature sampai ke garis yang tegak lurus terhaap garis feature. 3. Pinahkan titik P ke tempat engan jarak an f tetap ari garis feature paa gambar tujuan. f β Source Image α P f β α Target Image Gambar 3. Hasil warping terhaap titik P P Gambar 3. memperlihatkan bahwa titik P paa gambar asal akan mengalami proses warping sehingga memiliki posisi baru i titik P paa gambar tujuan. Langkahlangkahnya aalah sebagai berikut :. Garis feature paa gambar asal iubah ke bentuk vektor menghasilkan vektor. Cara yang sama untuk garis feature paa gambar tujuan, menghasilkan vektor.. uat vektor tegak lurus terhaap vektor engan panjang yang sama, menghasilkan vektor : f P α β α Source Image Gambar 3.3 Vektor tegak lurus vektor 3. Hitung jarak yaitu panjang vektor yang iapat engan memproyeksikan vektor P terhaap vektor (perhatikan : panjang = panjang ) P P (3.) 4. Hitung jarak f yaitu proyeksi vektor P terhaap vektor : f P gar nilai f, berkisar antara nol an satu, maka ilakukan pembagian engan panjang vektor :
P f (3.) Persamaan 3. an 3. mentranslasikan koorinat x an y ke suatu bentuk koorinat baru, yaitu koorinat an f. Seperti halnya x an y yang saling tegak lurus, begitu pula halnya engan an f. Koorinat f alam sistem koorinat baru tersebut apat iefinisikan sebagai berikut : f ' ' (3.3) Seangkan unit vektor apat iefinisikan sebagai berikut : ' ' ' ' (3.4) Jai titik asal P itransformasikan ke titik tujuan P engan rumusan : ' ' P' ' f * ' ' * (3.5) ' ' 5. Langkah kelima ilakukan jika panjang proyeksi vektor P ke vektor lebih kecil ari nol atau lebih besar ari satu. Hal ini apat terjai jika posisi vektor P tiak tegak lurus vektor seperti terlihat paa gambar. f =.0 f =.3 f = 0.5 f = 0 r Gambar 3.4 Jarak antara sebuah titik ke garis feature D C Dari gambar 3.4, titik,, an C memiliki skalar f yang bernilai antara nol an satu, sehingga jarak titik-titik tersebut ke garis feature sama engan panjang vektor. Seangkan titik D memiliki skalar f lebih besar ari satu. Jarak ari titik ini ke garis feature harus ihitung sebagai jarak antara titik D ke control point akhir ari garis feature (r). Demikian pula jika skalar f suatu titik lebih kecil ari nol, jarak titik tersebut ke garis feature harus ihitung sebagai jarak ari titik ke control point awal ari garis feature. 6. Langkah keenam ilakukan jika alam proses warping, pemakai (user) menggunakan lebih ari satu garis feature. Misalkan igunakan ua buah garis feature. Dari tiap garis, ihitung jaraknya ke titik yang akan iproses. Prosesnya sebenarnya sama seperti igunakan sebuah garis feature, tetapi kali ini terapat ua buah pixel, bukan satu, jai iperlukan proses tambahan, seperti yang itunjukkan paa gambar 3.5. Dari titik asal P ke titik baru P an P terapat ua kali pergeseran (isplacement), D an D : D P ' P (3.6-3.7) D P ' P Semakin jauh letak garis feature terhaap suatu titik, semakin kecil kontribusinya terhaap titik tersebut. egitu pula sebaliknya. Oleh karena itu, muncul faktor bobot yang menunjukkan seberapa jauh titik asal ari masing-
masing garis feature. Rumus untuk menghitung faktor bobot ini aalah : Wi alpha i (3.8) engan alpha bernilai satu. kibat aanya bobot ini menyebabkan ihasilkannya posisi akhir, P : P' D W D W W W P (3.9) engan r g b an r g b aalah warna primer (merah, hijau, biru) untuk pixel pertama an keua an w an w aalah bobot untuk masing-masing pixel []. Jika bobot pixel pertama bernilai nol, warna yang ihasilkan sama engan warna pixel keua. egitu pula jika sebaliknya, jika faktor bobot keua bernilai nol, warna pixel pertamalah yang akan ihasilkan. P Source Image P P P P Target Image Gambar 3.5 Jika aa ua buah garis feature, titik hasil warping aalah rata-rata bobot isplacement D an D. Terlihat titik baru terletak i garis antara P an P. Secara umum, bila aa n buah garis: n DiWi i P' P (3.0) n W i 3. Proses Cross Dissolve Untuk memaukan ua buah warna, perlu ihitung rata-rata bobot ari masingmasing warna primernya : w. r w. r r (3.) w w i 3.3 lgoritma Feature Morphing Secara keseluruhan, algoritma feature morphing aalah sebagai berikut :. Menentukan jumlah frame gambar yang ingin ihasilkan (misal, sebanyak n frame gambar).. Mengerjakan proses warping sebanyak n kali. Setiap kali, ua proses warping ikerjakan, yaitu warping gambar asal an warping gambar tujuan. 3. Hasil warping gambar asal an gambar tujuan tersebut kemuian mengalami proses cross issolve untuk setiap frame gambar. Contoh algoritma apat ilihat paa gambar 3.6. Terlihat gambar asal (trapezium) an gambar tujuan (persegi panjang) ilakukan proses warping sehingga keuanya memiliki bentuk yang sama. Selanjutnya igunakan proses cross issolve untuk menggabungkan warna antara gambar asal an tujuan. g b w. g w. g (3.) w w w. b w. b (3.3) w w
gambar yang akan i warp menjai garis feature tujuan. Setiap titik paa lembaran kosong tai icari posisi paanannya paa gambar yang akan i warp engan algoritma warping biasa. Titik tersebut kemuian iisi engan warna paanannya paa gambar yang akan i-warp tai. Gambar 3.6 Dua tahap alam proses feature morphing 4. Pengujian 4. Pengujian proses warping Paa proses warping, setiap titik apat mengalami proses rotasi, translasi, ilasi an lain sebagainya. kibatnya, muncul beberapa konisi iantaranya :. a titik-titik yang hilang karena beraa i luar ukuran gambar asal atau gambar tujuan.. Terjai titik-titik yang akibat proses warping memiliki posisi baru yang sama. 3. Gambar yang ihasilkan tiak penuh, aa posisi yang kosong i paa gambar. Untuk mengatasinya ipakai proses invers. Paa warping biasa, pengulangan proses ilakukan paa gambar yang akan i warp sehingga seolah-olah titik-titik paa gambar ipetakan ke suatu tempat baru paa gambar yang sama. Paa proses invers pengulangan ilakukan paa suatu lembaran gambar kosong yang akan menampung hasil proses warping. Paa proses ini, garis-garis feature paa lembaran kosong tai menjai garis feature asal an garis-garis feature paa Gambar 4. Gambar asal an gambar tujuan Gambar 4. Gambar hasil warping biasa an memakai algoritma invers. Terlihat paa gambar 4., gambar isebelah kiri aalah hasil ari warping biasa, menunjukkan aanya titik-titik hitam, seangkan gambar isebelah kanan aalah hasil ari algoritma invers. 4. Pengujian proses cross-isolve lgoritma morphing yang pertama kali ikembangkan aalah algoritma crossisolve. Hasil pengujian proses cross-isolve saja apat ilihat paa gambar 4.3. (paa lampiran) Paa gambar 4.3.a terlihat gambar asal perlahan-lahan menghilang menjai gambar
tujuan (gambar 4.3.c). nimasi terlihat kurang alami an terlihat aanya empat buah mata paa gambar transisi (gambar 4.3.b). 4.3 Pengujian proses feature morphing. Pengujian proses feature morphing menunjukkan hasil yang baik an lebih alami. Paa gambar 4.4 (paa lampiran), terlihat bentuk an posisi feature-feature yang terapat paa gambar asal (gambar kiri atas) secara perlahan berubah ke bentuk an posisinya i gambar tujuan (gambar kanan bawah). Semakin banyak frame gambar yang ibuat juga membuat animasi yang ihasilkan semakin halus. Hal ini apat ibaningkan engan melihat gambar 4.5 (paa lampiran) engan 4 frame gambar an gambar 4.4 engan 0 frame gambar. Kesimpulan Setelah ilakukan pengumpulan ata, analisis, perancangan, an implementasi iperoleh beberapa kesimpulan sebagai berikut :. nimasi yang ihasilkan engan teknik feature morphing, lebih berkesan alami ibaningkan teknik morphing sebelumnya, yaitu teknik cross issolve. Semakin banyak garis feature, semakin lama waktu proses tetapi semakin halus an alami animasi yang ihasilkan.. Semakin banyak frame gambar, semakin lama waktu proses tetapi animasi yang ihasilkan lebih berkesan alami. 3. Penempatan kombinasi garis feature perlu ilakukan secara hati-hati karena apat mengakibatkan animasi yang ihasilkan kurang begitu baik atau bahkan buruk. Daftar Pustaka [] nerson, Scott, Morphing Magic st Eition, Sams Publishing, 993 [] Nalwan, gustinus, Movie an Special Effect, Elex Meia Komputino, 00 [3] Kerlow, Isaac, The rt of 3-D Computer nimation an Imaging, Van Nostran Reinhol, 996
Lampiran (a) (b) (c) Gambar 4.3 Hasil cross-isolve, (a) Gambar sal, (b) Gambar transisi, (c) gambar tujuan Gambar 4.4 nimasi feature morphing engan 0 frame, kiri atas aalah gambar asal, kanan bawah aalah gambar tujuan. (a) (b) (c) () Gambar 4.5 nimasi feature morphing engan 4 frame, (a) gambar asal, (b) an (c) gambar transisi, () gambar tujuan