Pengantar Grafik Komputer dan Pengolahan Citra

A. Grafik komputer

       Adalah  bagian dari ilmu komputer yang berkaitan dengan pembuatan dan manipulasi gambar (visual) secara digital. Bentuk sederhana dari grafika komputer adalah grafika komputer 2D yang kemudian berkembang menjadi grafika komputer 3D, pemrosesan citra (image processing), dan pengenalan pola (pattern recognition). Grafika komputer sering dikenal juga dengan istilah visualisasi data. (sumber: http://id.wikipedia.org/wiki/Grafika_komputer).

       Grafik komputer mengalami perkembangan dari masa ke masa sampai dengan saat ini banyak perubahan-perubahan dan penyempurnaan yang telah dilakukan oleh para ilmuan untuk kemajuan grafika di dunia ini, salah seorang diantaranya adalah Leonardo da Vinci pelukis dari Italia sudah menghasilkan lukisan dengan objek 3D. Proyeksi ortografik yang digunakan dalam sistem grafika komputer sekarang ini, ditemukan oleh Gaspard Monge (1746-1868) seorang ahli matematika berkebangsaan Perancis. Perkembangan grafika komputer secara sederhana dapat dibagi menjadi empat fase yaitu :



Fase ke-1, pada tahun 50an merupakan Era Grafika komputer Interaktif. Pada tahun 1950, MIT (Massachusetts Institute of Technology) telah berhasil mengembangkan komputer Whirlwind dengan tabung sinar katode Chatode Ray Tube (CRT). komputer ini mampu memaparkan grafis pasif yang digunakan untuk bidang pertahanan. Pada tahun 1950an, banyak orang menggunakan pena cahaya (light-pen), yaitu sebuah alat input yang berbentuk pensil yang digunakan untuk memilih posisi, menunjuk suatu dan menggambarkan pada layer dengan penditeksi cahaya yang datang dari titik-titik layer CRT. Pada tahun 1959 perusahaan General Motor meneliti Alat Program Otomatis (Automatic Programming Tool).


Fase ke-2, dalam dekade 1960an dapat dikatakan jaman penelitian/riset grafika computer interaktif. Grafika interaktif modern telah berhasil ditemukan oleh Ivan Sutherland dengan sistem penggambaran SKETCHPAD (Sutherland 1963).

Fase ke-3, dimulai dalam dekade 1970an. Saat ini, sektor industri, pemerintah dan ilmuan mulai sadar akan pentingnya grafika computer interaktif untuk memperbaiki
kualitas desain produksi secara cepat dan mudah.

Fase ke-4, dalam dekade 1980an. Pada masa ini grafika computer berkembang pesat. Banyak yang berlomba untuk menemukan teori algoritma baru. Penelitian bertumpu pada penggabungan dan pengotomatisan berbagai unsur desain dan pemodelan.
Pada tahuan 1990an, teknologi model Hybrid mulai diperkenalkan.

Berikut sejarah singkat sejarah Perkembangan grafika Komputer,

• Awal tahun 60-an dimulainya model animasi dengan menampilkan simulasi efek fisik
• 1961 : Edward Zajac menyajikan suatu model simulasi satelit dengan menggunakan teknologi Grafik                        Komputer
• 1963 : ditermukan Sutherland (MIT)Sketchpad (manipulasi langsung, CAD) Alat untuk menampilkan                       Calligraphic (vector)Mouse oleh Douglas Englebert
• 1968 : ditemukan Evans & Sutherland
• 1969 : Journal SIGGRAPH pertama kali diterbitkan
• 1970 : Pierre B´eezier mengembangkan kurva B´eezier
• 1971 : ditemukan Gouraud Shading,
• 1972 : ditayangkannya filmWestworld, sebagai film pertama yang menggunakan animasi komputer
• 1974 : Ed Catmull mengembangkan z-buffer (Utah). Komputer animasi pendek, Hunger:Keyframe                          animation and morphing
• 1976 : Jim Blinn mengembangkan texture dan bump mapping
• 1977 : Film terkenal Star Wars menggunakan grafik komputer
• 1979 : Turner Whitted mengembangkan algoritma ray tracing,untuk pesawat Death Star
• Pertengahan tahun 70-an hingga 80-an: Pengembangan Quest for realism radiosity sebagai main-stream          aplikasi realtime
• 1982 : Pengembangan teknologi grafik komputer untuk menampilkan partikel
• 1984 : Grafik Komputer digunakan untuk menggantikan model fisik pada film The Last Star Fighter
• 1986 : Pertama kalinya Film hasil produksi grafik komputer dijadikan sebagai nominasi dalam Academy                  Award: Luxo Jr. (Pixar).
• 1989 : Film Tin Toy (Pixar) memenangkan Academy Award.
• 1995 : Diproduksi fillm Toy Story (Pixar dan Disney) sebagai film 3D animasi panjang pertama
• Akhir tahun 90-an, ditemukannya teknologi visualisasi interaktif untuk ilmu pengetahuan
  dan kedokteran, artistic rendering, image based rendering, path tracing, photon maps, dll.
• Tahun 2000 ditemukannya teknologi perangkat keras untuk real-time photorealistic
   rendering.
(sumber: http://duniagrafikapro.wordpress.com/sejarah-grafika/)


B. Pengolahan Citra

       merupakan salah satu cabang dari ilmu informatika. Pengolahan citra berkutat pada usaha untuk melakukan transformasi suatu citra / gambar menjadi citra lain dengan menggunakan teknik tertentu.

Berikut ini adalah definisi dasar yang dipergunakan dalam pengolahan citra :

1. Citra
Citra merupakan gambar 2 dimensi yang dihasilkan dari gambar analog dua dimensi yang kontinu menjadi gambar diskrit melalui proses sampling.

Gambar analog dibagi menjadi N baris dan M kolom sehingga menjadi gambar diskrit. Persilangan antara baris dan kolom tertentu disebut dengan piksel. Contohnya adalah gambar/titik diskrit pada baris n dan kolom m disebut dengan piksel [n,m].

2. Sampling
Sampling merupakan proses untuk menentukan warna pada piksel tertentu pada citra dari sebuah gambar yang kontinu. Pada proses sampling biasanya dicari warna yang sering muncul dari gambar analog yang kemudian dibulatkan. Proses sampling sering juga disebut sebagai proses digitisasi.

3. Kuantisasi

Ada kalanya, saat proses sampling, warna rata-rata yang didapat di relasikan ke level warna tertentu. Contohnya apabila dalam citra hanya terdapat 16 tingkatan warna abu-abu, maka nilai rata-rata yang didapat dari proses sampling harus diasosiasikan ke 16 tingkatan tersebut. Proses mengasosiasikan warna rata-rata dengan tingkatan warna tertentu disebut dengan kuantisasi.

4. Derau
Derau (Noise) adalah gambar atau piksel yang mengganggu kualitas citra. Derau dapat disebabkan oleh gangguan fisis(optik) pada alat akuisisi maupun secara disengaja akibat proses pengolahan yang tidak sesuai. Contohnya adalah bintik hitam atau putih yang muncul secara acak yang tidak diinginkan di dalam citra. bintik acak ini disebut dengan derau salt & pepper.
Banyak metode yang ada dalam pengolahan citra bertujuan untuk mengurangi atau menghilangkan noise.

Operasi pengolahan citra

       Adalah operasi yang dilakukan untuk mentransformasikan suatu citra menjadi citra lain dapat dikategorikan berdasarkan tujuan transformasi maupun cakupan operasi yang dilakukan terhadap citra.

Berdasarkan tujuan transformasi operasi pengolahan citra dikategorikan sebagai berikut :

a. peningkatan Kualitas Citra (Image Enhancement)
operasi peningkatan kualitas citra bertujuan untuk meningkatkan fitur tertentu pada citra.

Jenis penngkatan lualitas citra dapat dibagi menjadi 2, yaitu:

1.Point Processing

Cara paling mudah untuk melakukan peningkatan mutu pada domain spasial adalah dengan melakukan pemrosesan yang hanya melibatkan satu piksel saja (tidak menggunakan jendela ketetanggaan)
Yang termasuk disini misalnya :
a. Citra negatif ( Mengubah nilai grey-level piksel citra input )
b. Contrast Stretching ( Mengubah kontras dari suatu image dengan cara mengubah greylevel piksel-piksel        pada citra )
c. perataan histogram ( Histogram: diagram yang menunjukkan jumlah kemunculan grey level (0-255) pada suatu citra )
d. Image Substraction ( Dilakukan jika kita ingin mengambil bagian tertentu saja dari citra )
e. Image Averaging ( Dilakukan jika kita memiliki beberapa citra yang bergambar sama, namun semua citra       memiliki noise (gangguan) )

2. Mask Processing

Jika pada point processing kita hanya melakukan operasi terhadap masing-masing piksel, maka pada mask processing kita melakukan operasi terhadap suatu jendela ketetanggaan pada citra.

Kemudian kita menerapkan (mengkonvolusikan) suatu mask terhadap jendela tersebut. Mask sering juga disebut filter.

b. pemulihan Citra (Image Restoration)

operasi pemulihan citra bertujuan untuk mengembalikan kondisi citra pada kondisi yang diketahui sebelumnya akibat adanya pengganggu yang menyebabkan penurunan kualitas citra.

Berdasarkan cakupan operasi yang dilakukan terhadap citra, Operasi pengolahan citra dikategorikan sebagai berikut :

a. operasi titik, yaitu operasi yang dilakukan terhadap setiap piksel pada citra yang keluarannya hanya ditentukan oleh nilai piksel itu sendiri.

b. operasi area, yaitu operasi yang dilakukan terhadap setiap piksel pada citra yang keluarannya dipengaruhi oleh piksel tersebut dan piksel lainnya dalam suatu daerah tertentu. Salah satu contoh dari operasi berbasis area adalah operasi ketetanggaan yang nilai keluaran dari operasi tersebut ditentukan oleh nilai piksel-piksel yang memiliki hubungan ketetanggaan dengan piksel yang sedang diolah.

c. operasi global, yaitu operasi yang dilakukan tehadap setiap piksel pada citra yang keluarannya ditentukan oleh keseluruhan piksel yang membentuk citra.

sumber: (id.wikipedia.org)

Pengaplikasian grafik komputer dan pengolahan citra

       Saat ini semua banyak kegiatan yang manusia lakukan melibatkan grafik komputer dan pengolahan citra untuk menunjang kinerja mereka, tentunya pengaplikasian tersebut mencakup beberapa bidang, diantaranya:

1. bidang kesehatan

dalam bidang ini pengaplikasiaannya dapat berupa foto rontgent yang bertujuan untuk memperlihatkan organ dalam tubuh misalkan saja tulang manusia,ada lag dapat berupa usg (ultrasonografi) yang dapat memperlihatkan foto janin yang ada didalam ibu hamil biasanya gambar yang ditamplkan merupakan gambar bergerak .

  

2. Bidang pendidikan
dalam bidang ini untuk mengaplikasikannya biasanya menggunakan piranti lunak tertentu, yang biasanya digunakan adalah microsoft power point yang biasa digunakan untuk menyajikan hasil presentasi yang nantinya akan ditampilkan menggunakan projector sehingga banyak orang bisa melihatnya,

   

3. Bidang militer

para aparat militerpun menggunakan pengolahan citra dalam menjalankan tugasnya salah satunya adalah untuk melihat keberadan musuh pada saat malam hari atau tidak ada cahaya,yaitu menggunakan nightvision yang merupakan kemampuan untuk melihat baik dalam arti dengan kemampuan biologis atau teknologi dalam lingkungan gelap. Kemampuan penglihatan malam dapat dicapai dengan menggunakan dua pendekatan yaitu meningkatkan batas spektrum gelombang yang dapat dilihat atau meningkatkan kemampuan untuk melihat intensitas cahaya yang kurang. Pada pendekatan pertama, kemampuan penglihatan mata manusia dibatasi hanya pada batasan tertentu dalam gelombang elektromagnetik yang disebut cahaya tampak. Dengan meningkatkan batas spektrum gelombang cahaya yang dapat dilihat, pengamat dapat melihat sumber-sumber cahaya tidak tampak seperti gelombang inframerah atau ultraungu. Pendekatan yang kedua, pengamat diberi kemampuang untuk melihat cahaya walaupun dalam intensitas kecil. Hal ini dapat dicapai dengan menggunakan teknologi image intensifier.

4. Bidang geografi

dimana untuk pengaplikasiaan nya biasanya menggunakan GIS (Geographic Information System) yang bertujuan untuk mengetahui seluk beluk suatu tempat atau lokasi.

5. Bidang seni

dalam bidang ini misalkan digunakan untuk membuat animasi yang dibuat dengan software tertentu misalkan blender dan juga dalam dunia fotografi digunakan untuk melakukan pengeditan terhadap foto yang diambil sehingga dapat dihaslkan foto yang diinginkan biasanya menggunakan adobe photoshop.