## Penerapan Logika Fuzzy untuk Pembentukan Sutradara Otonom dalam hal Pencahayaan pada Machinima

## (Application of Fuzzy Logic to Develop Autonomous Directors for Lighting in
Machinima)
Andreas 1,2 , Mauridhi H. Purnomo 3,4 , Mochamad Hariadi 3,4
Abstract—Lighting is one of the most important things in the world of cinematography. There are several parameters that must be considered to produce good lighting.  There are so many permutations in the lighting arrangement. It causes complexity of the process and there is no simple way to do the calculation. This complexity is compounded by the fact that each director has their own style in lighting arrangements in the film production process. This paper refers to the tabulation of the results of interviews with three movie directors and then the similarities of the three were taken.  In this study, a fuzzy logic structure was built with five parameters of lighting arrangement, namely: the situation of the set, the camera's point of view, the installed light intensity, the position and direction of the camera, and the emotions of the character. This research was conducted using 20 animated movie scenes that were built using Unity. The assessment of the output is done manually by several animated film designers. As a result, the designers assess that 80% of the lighting arrangement has been as expected.
Intisari—Pencahayaan merupakan salah satu hal terpenting dalam dunia sinematografi. Ada beberapa parameter yang harus diperhatikan untuk menghasilkan pencahayaan yang baik.  Ada begitu banyak permutasi dalam pengaturan pencahayaan ini. Hal ini menyebabkan rumitnya proses tersebut dan tidak ada cara yang cukup mudah untuk melakukan perhitungannya. Kerumit- an ini ditambah lagi dengan kenyataan bahwa setiap sutradara memiliki gaya masing-masing dalam pengaturan tata cahaya dalam proses produksi film. Makalah ini mengacu pada tabulasi dari hasil wawancara terhadap tiga sutradara dan kemudian diambil kesamaan dari ketiganya. Pada  makalah  ini dibangun
suatu struktur logika fuzzy  dengan lima parameter pengaturan pencahayaan, yaitu  situasi dari set,  point of view  kamera, intensitas cahaya terpasang, posisi dan arah kamera, serta emosi dari karakternya. Uji coba dilakukan menggunakan dua puluh scene film animasi yang dibangun menggunakan Unity. Penilaian hasil keluaran dilakukan secara manual oleh beberapa desainer film animasi. Sebagai hasilnya, desainer menilai bahwa 80% tata cahaya yang dihasilkan sudah sesuai dengan keinginan.
Kata Kunci— Machinima, Sutradara Otonom, Pencahayaan.

## I. P ENDAHULUAN
Perkembangan dunia komputer dirasakan sangat pesat. Hal ini dikarenakan adanya peningkatan kebutuhan dari pengguna- nya. Dewasa ini penggunaan komputer sudah sedemikian luas- nya hingga mencakup di berbagai  bidang, termasuk dalam proses pembuatan film animasi 3D [1].
Di dalam  perfilman, terutama film animasi 3D, peran komputer sangatlah  penting,  karena dapat membantu proses pengerjaan menjadi lebih baik dan cepat. Seorang desainer akan sangat terbantu dengan adanya perangkat keras dan perangkat lunak yang ada. Bidang ilmu yang terkait dengan pembuatan film animasi 3D ini adalah Machinima.
Dalam dunia sinematografi, ada beberapa komponen penting yang dapat menunjang terciptanya sebuah film yang baik. Komponen-komponen tersebut adalah skenario, kamera,  dan pencahayaan [2]. Skenario yang baik akan menghasilkan cerita film yang baik pula. Kamera berperan untuk memvisualisasi- kan skenario tersebut. Pergerakan kamera yang dinamis dibutuhkan dalam rangka membuat visualisasi menjadi lebih hidup. Pencahayaan digunakan untuk membuat visualisasi menjadi semakin hidup dan nyata.
Cahaya dalam sinematografi tidak hanya digunakan untuk menerangi suatu objek. Ada beberapa hal yang dikerjakan oleh pencahayaan. Pencahayaan menciptakan suatu gambar yang memiliki gradasi, pengaturan dan penyeimbangan warna objek, bentuk dan dimensi dari suatu objek,  memberikan separasi sehingga suatu objek  bisa terlihat menonjol dari latar belakangnya, memberikan kedalaman dari suatu bingkai ( frame ), memberikan tekstur, corak,  dan eksposur ( exposure ) dari suatu objek [2].
Pencahayaan memiliki permutasi dan variasi yang sangat banyak. Oleh karenanya,  terdapat banyak sekali pilihan pencahayaan yang dapat digunakan dalam suatu adegan ( scene ). Hal inilah yang menyebabkan sangat sulitnya membuat suatu teknik pencahayaan yang sederhana. Yang biasanya dikerjakan oleh seorang desainer adalah melakukan beberapa kali
1 Departemen Teknik Elektro,  Fakultas Teknologi Elektro, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Jln. Teknik Mesin, Gedung B, C, dan AJ, Kampus ITS, Sukolilo, Surabaya 60111, Jawa Timur, Indonesia    (tlp: 031-5994251; fax: 031-5931237; e-mail: andreas.jodhinata@gmail.com)
2 Departemen  Sistem Informasi,  Fakultas Ilmu Komputer, Universitas Pelita Harapan, Jln. Jend. A. Yani No.288, Surabaya 60234, Jawa Timur, Indonesia   (tlp: 031-58251007; fax: 031- 58251020; e-mail: andreas.jodhinata@uph.edu)
3 Departemen  Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Elektro, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Jalan Teknik Mesin, Gedung B, C, dan AJ, Kampus ITS, Sukolilo, Surabaya 60111, Jawa Timur, Indonesia  (telp: 031-5994251; fax: 031-5931237; e-mail: hery@ee.its.ac.id, mochar@ee.its.ac.id)
4 Departemen  Teknik  Komputer, Fakultas Teknologi Elektro, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Jalan Teknik Mesin, Gedung B dan C, Kampus ITS, Sukolilo, Surabaya 60111, Jawa Timur, Indonesia (telp: 031-5922936; e-mail: hery@ee.its.ac.id, mochar@ee.its.ac.id)
percobaan untuk mendapatkan kombinasi pencahayaan yang sesuai dengan keinginan [2], [3]. Di dalam proses pencahayaan itu sendiri terdapat beberapa parameter yang memengaruhi hasilnya, yaitu jenis dari sumber cahaya yang digunakan, warna dan intensitas cahayanya, serta posisi sumber cahaya dan arah cahayanya terhadap objek yang disinari [2], [4].
Untuk menghasilkan pencahayaan yang baik,  dibutuhkan beberapa sumber cahaya tambahan selain sumber cahaya yang sudah terpasang [2],  [5],  [6].  Penambahan sumber cahaya tambahan ini tergantung pada  tuntutan skenario dan  sangat dipengaruhi oleh keinginan sutradaranya.
Perancangan pencahayaan merupakan hal yang sangat penting dalam suatu fase produksi  film  animasi komputer. Pencahayaan digunakan untuk membangun suasana dari suatu scene dan memperkuat cerita ( storytelling ).  Hal ini dapat dianggap sebagai kebalikan dari permasalahan iluminasi global. Perancangan pencahayaan memainkan peranan yang krusial pada perancangan pencahayaan dalam ruangan ( indoor ), sinematografi yang menggunakan komputer,  dan banyak aplikasi lainnya [7].
Dalam teori mengenai iluminasi global  dikatakan  bahwa terdapat hubungan yang sangat rumit antara parameter- parameter pencahayaan dengan hasil dari efek pencahayaan itu sendiri [8], [9]. Hal ini menjadikannya kontra intuitif, bahkan bagi desainer yang sudah terlatih dengan baik. Guna memenuhi keinginan sutradara dalam hal pencahayaan, sering kali ditambahkan beberapa sumber cahaya selain yang sudah terpasang pada latar ( set ). Untuk mendapatkan efek yang diinginkan, seorang desainer pencahayaan harus bekerja keras untuk secara hati-hati dan berulang-ulang mengatur parameter pencahayaannya setiap kali ada satu sumber cahaya baru yang ditambahkan. Hal ini menjadikan aktivitas  tersebut menjadi mahal dan membuang waktu karena adanya proses rendering yang banyak.
Telah dikemukakan bahwa dalam proses pembuatan sebuah film dibutuhkan beberapa sumber cahaya yang diletakkan pada posisi tertentu dengan jenis dan fungsinya masing-masing, meskipun dalam pengaturan yang sederhana [2].  Sumber cahaya yang diperlukan tersebut ada yang berfungsi sebagai fill light , key light , background light , kicker , dan backlight . Gbr. 1 menunjukkan pengaturan pencahayaan [2].
Pada makalah ini digunakan metode logika fuzzy karena cara kerjanya hampir sama dengan kinerja seorang sutradara yang bekerja berdasarkan aturan-aturan ( rule ). Makalah ini bertujuan membantu desainer film dan atau game 3D dalam pengaturan sumber cahaya dalam setiap scene -nya, sehingga para desainer tidak perlu lagi direpotkan dengan permasalahan pencahayaan. Desainer cukup meletakkan sumber cahaya terpasang, sedangkan sumber cahaya tambahan akan diletakkan dan diatur secara otomatis oleh aplikasi.
Hingga saat ini masih belum ada penelitian serupa yang diimplementasikan pada video 3D. Logika fuzzy digunakan karena memiliki kinerja yang menyerupai proses penyutradaraan. Rule pada logika fuzzy disusun berdasarkan hasil wawancara dengan beberapa sutradara film.

## II. S KEMA U MUM
Pada makalah ini dibutuhkan beberapa potongan scene film animasi 3D yang dibentuk dengan menggunakan aplikasi Unity. Dari potongan scene tersebut dilakukan perekaman parameter- parameter yang digunakan sebagai masukan  dari struktur logika fuzzy yang selanjutnya disebut dengan nama spice system . Perekaman parameter ini dilakukan menggunakan aplikasi bantu yang berbasis web. Data dari parameter- parameter tersebut disimpan ke dalam berkas ( file ) dengan format XML.
Setelah seluruh parameter direkam, langkah selanjutnya adalah memasukkan parameter-parameter tersebut ke dalam spice system untuk mendapatkan dua buah keluaran,  yaitu berupa penentuan area yang memerlukan cahaya tambahan dan besar intensitas cahaya yang dibutuhkan tersebut. Gbr. 2 menunjukkan skema umum penelitian.
Dalam menentukan masukan  bagi spice system ini, dibutuhkan pengetahuan mengenai parameter-parameter yang dapat  memengaruhi  keputusan  seorang sutradara dalam menentukan area dari suatu objek  yang perlu diberi cahaya tambahan. Penambahan sumber cahaya ini berkaitan dengan jumlahnya, posisi atau lokasinya, arah cahayanya, serta besarnya intensitas cahaya yang dibutuhkan. Untuk itu, diperlukan masukan dari beberapa sutradara film. Makalah ini mendapatkan masukan dari hasil wawancara terhadap tiga orang sutradara film. Karena setiap sutradara memiliki gaya
Gbr. 1 Pengaturan pencahayaan [2].
sendiri dalam teknik pencahayaan, maka diambil beberapa parameter yang  sama di sebagian besar sutradara,  sehingga dapat dianggap sebagai kesamaan pendapat.
Setelah spice system menghasilkan keluaran, sumber cahaya tambahan secara otomatis ditambahkan ke dalam scene . Atribut dari setiap sumber cahaya tambahan tersebut juga diatur secara otomatis berdasarkan keluaran dari spice system .

## III. P EMBAHASAN
Seperti yang tampak pada Gbr. 2, sistem sutradara otonom yang dibangun memiliki enam subproses. Masing-masing subproses dijelaskan pada bagian ini.

## A. Pembentukan Scene
Sebagai langkah awal adalah pembuatan potongan scene film animasi yang dibangun menggunakan aplikasi Unity. Ada dua jenis scene yang digunakan, yaitu scene yang dibangun menggunakan Cornell Box dan scene yang dibangun secara bebas. Dalam makalah  ini dibangun  delapan scene yang menggunakan Cornell Box sebagai latarnya, sedangkan yang dua belas lainnya menggunakan latar bebas yang dapat diunduh dari Unity Store. Cornell Box yang digunakan merupakan paket Cornell Box milik Cornell University yang diunduh melalui Unity Store, kemudian dilakukan perubahan terhadap objek- objek yang ada di dalamnya. Gbr. 3 menunjukkan penampakan Cornell Box yang asli dan yang sudah dimodifikasi. Untuk kebutuhan scene , diletakkan satu buah sumber cahaya berjenis point light di bagian luar kotak pada sisi kanan, tiga buah objek pendukung berupa model jamur, serta satu objek utama berupa model kelinci.
Latar bebas yang juga dibangun menggunakan aplikasi Unity merupakan sebuah gambaran situasi di dalam gudang dengan beberapa sumber cahaya terpasang berjenis spot light yang berfungsi sebagai lampu penerangan di dalam ruangan tersebut,  objek  pendukung berupa beberapa kotak peti kayu, serta satu objek  berupa model manusia. Gbr. 4  menunjukkan latar bebas yang digunakan.  Setelah kedua latar terbentuk, karakter dijalankan/digerak-kan untuk kemudian diambil beberapa scene dari animasi tersebut. Dalam makalah ini digunakan  delapan  potongan scene yang diambil dari latar Cornell Box dan dua belas scene dari latar bebas.
(a)
(b)
Gbr.  3  Contoh penggunaan Cornell Box, (a) Cornell Box yang diunduh dari Unity Store, (b) Cornell Box yang sudah dimodifikasi untuk keperluan pembentukan scene .
Gbr. 4 Penampakan latar bebas yang dibangun menggunakan aplikasi Unity.

## B. Parameter Extractor
Setelah potongan-potongan scene disimpan ke dalam file terpisah, masing-masing dicatat nilai parameter-parameter yang akan digunakan dalam perhitungan menggunakan spice system . Untuk keperluan ini, digunakan suatu aplikasi terpisah berbasis web yang diberi nama Parameter Extractor. Aplikasi ini selanjutnya menyimpan informasi mengenai parameter- parameter tersebut ke dalam suatu berkas teks dengan format XML. Gbr. 5  menunjukkan antarmuka aplikasi  Parameter Extractor.
Dalam menggunakan aplikasi ini, pengguna memasukkan nilai-nilai setiap parameter dari  masing-masing scene secara manual. Parameter-parameter yang dimasukkan adalah sebagai berikut.
Gbr. 2 Diagram skema umum dari pembentukan sutradara otonom dalam hal pencahayaan pada Machinima.
1) Situasi Latar: Situasi latar merupakan penilaian kualitatif dengan lima kelas, yaitu sangat sepi, sepi, normal, ramai, dan sangat ramai.
2) Point of View: Point of view merupakan sudut pandang kamera aktif pada scene yang bersangkutan. Ada tujuh  kelas pada parameter ini, yaitu extreme-long shot , long shot , medium- long shot , medium shot , close-up , big close-up , dan extreme close-up .
3) Intensitas: Parameter ini merupakan penilaian kualitatif terhadap intensitas cahaya yang ada di dalam latar. Parameter ini dibagi menjadi lima kelas, yaitu sangat gelap, gelap, normal, terang, dan sangat terang.
4) Kamera: Kamera merupakan parameter yang berhubung- an dengan sudut pengambilan gambar antara kamera dan objek
yang berupa model karakter. Parameter ini dibagi menjadi lima kelas, yaitu bird’s-eye angle , high angle , eye-level angle , low angle , worm’s-eye angle .
5) Emosi: Emosi  merupakan pencatatan secara kualitatif terhadap kondisi emosional objek yang berupa model karakter. Ada lima kelas pada parameter ini, yaitu  sangat sedih atau
Gbr. 5 Penampakan antar muka aplikasi Parameter Extractor.
Gbr. 6 Contoh isi file XML yang digunakan sebagai masukan bagi spice system .
Gbr. 7 Bagan struktur logika fuzzy yang digunakan untuk menentukan bagian objek yang akan diberi cahaya tambahan beserta intensitasnya.
khawatir, sedih atau khawatir, normal atau tenang, senang atau marah, dan sangat senang atau marah. Bisa dilihat di sini bahwa kondisi emosional sedih dan khawatir dijadikan satu kategori, demikian juga dengan kondisi emosional normal dan tenang, serta senang dan marah.
Jika pengguna memerlukan bantuan dalam hal contoh kondisi dari masing-masing parameter tersebut, maka pengguna dapat menekan tombol bantuan yang tersedia di sisi kanan masing-masing parameter yang bersangkutan. Jika tombol bantuan ini ditekan, beberapa contoh scene ditampilkan pada sisi kanan layar aplikasi tersebut.
File XML yang dihasilkan dari aplikasi Parameter Extractor selanjutnya dibaca oleh spice system dan difungsikan sebagai masukan. File XML ini memiliki struktur sebagai berikut.
<MovieName>…</MovieName> <SceneNumber>…</SceneNumber> <Situation>…</Situation> <PoV>…</PoV> <Intensity>…</Intensity> <Camera>…</Camera> <Emotion>…</Emotion>
Gbr. 6 menunjukkan contoh isi file XML yang digunakan.
C. Spice System
Spice system merupakan  aplikasi  inti dari penelitian ini. Sistem ini diberi nama spice system yang merupakan singkatan dari kelima parameter yang terlibat, yaitu s untuk set (situasi latar), p untuk point-of-view (sudut pandang kamera), i untuk intensity (intensitas cahaya terpasang), c untuk camera (posisi dan arah kamera), dan e untuk emotion (emosi dari karakter). Kelima parameter tersebut selanjutnya digunakan sebagai masukan bagi struktur logika fuzzy yang disebut spice system .
Gbr.  7  menunjukkan bagan dari struktur logika fuzzy spice system .
Untuk memudahkan perhitungan, kelima parameter yang menjadi  masukan  bagi spice system ini digambarkan pada sumbu 𝑥𝑥 dalam fungsi keanggotaan fuzzy dengan rentang antara 0 hingga 100.  Berdasarkan hasil wawancara dengan beberapa narasumber, fungsi keanggotaan dari masing-masing parameter  masukan  tersebut dapat  digambarkan seperti yang terlihat  pada Gbr. 8.  Sedangkan fungsi keanggotaan dari masing-masing keluaran ditunjukkan pada Gbr. 9. Label yang diberikan untuk u 1 adalah {sangat sempit, sempit, normal, luas, sangat luas} dan untuk u 2 adalah  {sangat rendah, rendah, normal, tinggi, sangat tinggi}.
Seperti telah dibahas sebelumnya, penentuan area yang akan diberi cahaya tambahan beserta tingkat intensitasnya dipengaruhi oleh lima parameter, yaitu suasana latar, point-of- view dari kamera aktif, intensitas cahaya terpasang, sudut kamera dalam pengambilan gambar, serta emosi dari karakter utama yang ada di dalam frame . Dalam struktur logika fuzzy spice system , kelima parameter tersebut secara berurutan diberi notasi sebagai masukan x 1 , x 2 , x 3 , x 4 ,  dan x 5 . Spice system menghasilkan dua buah keluaran, yaitu u 1 untuk penentuan area yang akan diberi cahaya tambahan dan u 2 untuk besarnya intensitas cahaya yang ditambahkan. Aturan relasinya menjadi seperti yang tampak pada (1).
𝑅𝑅 11 = ( 𝑥𝑥 11 . 𝑢𝑢 11 ) ∪ ( 𝑥𝑥 12 . 𝑢𝑢 12 ) ∪ … ∪ ( 𝑥𝑥 1𝑛𝑛 . 𝑢𝑢 1𝑛𝑛 ) 𝑅𝑅 12 = ( 𝑥𝑥 11 . 𝑢𝑢 21 ) ∪ ( 𝑥𝑥 12 . 𝑢𝑢 22 ) ∪ … ∪ ( 𝑥𝑥 1𝑛𝑛 . 𝑢𝑢 2𝑛𝑛 ) : 𝑅𝑅 52 = ( 𝑥𝑥 51 . 𝑢𝑢 21 ) ∪ ( 𝑥𝑥 52 . 𝑢𝑢 22 ) ∪ … ∪ ( 𝑥𝑥 5𝑛𝑛 . 𝑢𝑢 2𝑛𝑛 ) . (1)
(a) (b)
Gbr. 8 Fungsi keanggotaan, (a) situasi latar, intensitas cahaya terpasang, sudut pandang kamera, dan emosi karakter, (b) point-of-view dari kamera.
Maka,  persamaan  keluaran  dari struktur logika fuzzy akan menjadi (2).
𝑢𝑢 1 ∗ = ( 𝑥𝑥 1 ∘ 𝑅𝑅 11 ) ∩ ( 𝑥𝑥 2 ∘ 𝑅𝑅 21 ) ∩ … ∩ ( 𝑥𝑥 5 ∘ 𝑅𝑅 51 ) 𝑢𝑢 2 ∗ = ( 𝑥𝑥 1 ∘ 𝑅𝑅 12 ) ∩ ( 𝑥𝑥 2 ∘ 𝑅𝑅 22 ) ∩ … ∩ ( 𝑥𝑥 5 ∘ 𝑅𝑅 52 ) . (2)

## D. Pencahayaan Otonom
Setelah didapatkan keluaran u 1 dan u 2 dari spice system , sumber cahaya tambahan akan ditambahkan ke dalam scene secara otomatis. Area dari objek yang diberi cahaya tambahan ditentukan oleh nilai u 1 , sedangkan intensitasnya mengacu pada u 2 . Sebagai langkah akhir, scene yang telah diberi cahaya tambahan dinilai secara manual oleh desainer. Penilaian oleh desainer  ini dibutuhkan dalam melakukan perbaikan ( adjust- ment ) pada proses perhitungan selanjutnya.

## IV. H ASIL
Proses  pencahayaan otonom yang terjadi di dalam spice system ini dibagi menjadi empat tahapan, yaitu eksplorasi scene , perhitungan intensitas cahaya, struktur logika fuzzy , dan penambahan sumber cahaya.
A. Ekplorasi Scene
Tahap pertama dari sistem ini adalah membaca scene yang menjadi  masukan. Script yang berfungsi untuk melakukan
eksplorasi scene ini diletakkan di dalam event start() . Untuk memudahkan proses eksplorasi, dibuat kesepakatan dalam pemberian awalan nama dan tag terhadap  objek  yang ada di dalam scene . Tabel I  menunjukkan aturan pemberian awalan nama dan tag pada objek.
Setelah semua objek  yang ada di dalam scene didapatkan, langkah selanjutnya adalah mendapatkan semua atribut yang dimiliki oleh masing-masing  objek  tersebut.  Tabel II menyajikan atribut-atribut yang diperlukan dari masing-masing jenis objek.

## B. Perhitungan Intensitas Cahaya
Tahapan selanjutnya adalah proses perhitungan intensitas cahaya yang mengenai permukaan objek  berjenis karakter. Permukaan  objek  yang dihitung intensitas cahayanya adalah hanya pada bidang yang menghadap kamera aktif. Intensitas cahayanya dapat dihitung menggunakan (3).
(a) (b)
Gbr. 9 Fungsi keanggotaan, (a) area yang diberi tambahan cahaya, (b) tingkat intensitas cahayanya.
T ABEL I
A TURAN P EMBERIAN N AMA DAN T AG PADA O BJEK
Jenis Objek Awalan Nama Objek Nama Tag Karakter char Character Pendukung supp Support Kamera cam Camera Sumber cahaya lgt Light Bidang datar pln Plane Antarmuka ui UI
T ABEL II D AFTAR A TRIBUT DARI S ETIAP O BJEK
Jenis Objek Atribut Subatribut Karakter Posisi X, Y, dan Z Rotasi X, Y, dan Z Dimensi X, Y, dan Z Pendukung Posisi X, Y, dan Z Rotasi X, Y, dan Z Dimensi X, Y, dan Z Kamera Posisi X, Y, dan Z Rotasi X, Y, dan Z Field of View – Sumber cahaya ( directional light ) Posisi X, Y, dan Z Rotasi X, Y, dan Z Intensitas – Warna – Sumber cahaya ( point light ) Posisi X, Y, dan Z Rotasi X, Y, dan Z Intensitas – Warna – Rentang – Sumber cahaya ( spot light ) Posisi X, Y, dan Z Rotasi X, Y, dan Z Intensitas – Warna – Rentang – Spot Angle –
T ABEL III C ONTOH B AHAN P ERHITUNGAN I NTENSITAS C AHAYA Nama Objek Nama Atribut Nilai Atribut lgt_atas1 Posisi – X -2,7200 Posisi – Y 5,1200 Posisi – Z -0,2300 Intensitas 1,0000 char_rabbit Posisi – X -4,3228 Posisi – Y 0,02999 Posisi – Z 0,49679 𝐼𝐼 ( 𝑥𝑥 , 𝑦𝑦 , 𝑧𝑧 ) = 𝐼𝐼 4𝜋𝜋� ( 𝑥𝑥−𝑥𝑥 0 ) 2 + ( 𝑦𝑦−𝑦𝑦 0 ) 2 + ( 𝑧𝑧−𝑧𝑧 0 ) 2 (3)
dengan I adalah besarnya intensitas cahaya yang berasal dari sumber cahaya terpasang, 𝐼𝐼 ( 𝑥𝑥 , 𝑦𝑦 , 𝑧𝑧 ) adalah  besarnya intensitas cahaya pada permukaan objek  pada titik koordinat ( 𝑥𝑥 , 𝑦𝑦 , 𝑧𝑧 ) , sedangkan ( 𝑥𝑥 0 , 𝑦𝑦 0 , 𝑧𝑧 0 ) adalah koordinat dari sumber cahaya terpasang. Hal ini diperlihatkan pada Gbr. 10.
Titik koordinat yang dimasukkan dalam perhitungan di sini nilainya sama dengan posisi objek yang bersangkutan. Hal ini dimungkinkan karena titik koordinat dari setiap objek  yang dibuat dalam scene diatur  berada di koordinat (0, 0, 0) yang merupakan titik berat dari objek tersebut.
Sebagai contoh, pada film Rabbit-01 scene 1, didapatkan nilai intensitas pada permukaan karakter char_rabbit adalah sebesar 0,01477. Bahan perhitungannnya ditunjukkan pada Tabel III.

## C. Struktur Logika Fuzzy
Pada tahapan ini dibutuhkan parameter-parameter masukan yang dibaca dari file XML yang dihasilkan oleh aplikasi
Parameter Extractor. Sebagai contoh, untuk film Rabbit-01 scene 1, digunakan nilai-nilai parameter masukan seperti yang tampak pada Tabel IV.
Untuk keperluan perhitungan derajat keanggotaan, setiap parameter tersebut diberi label menggunakan indeks sebanyak kelas yang dibutuhkan. Sebagai contoh, parameter s diberi label s 1 , s 2 , s 3 , s 4 , dan s 5 untuk mewakili { very quite , quite , normal , crowded , very crowded }.  Proses perhitungan fungsi keanggotaan menggunakan fungsi segitiga T (x,a,b,c) seperti dalam Gbr. 11, dengan definisi seperti dalam (4).
𝑇𝑇 ( 𝑥𝑥 , 𝑎𝑎 , 𝑏𝑏 , 𝑐𝑐 ) = ⎩ ⎪ ⎨ ⎪ ⎧ 0            untuk 𝑥𝑥 < 𝑎𝑎 𝑥𝑥−𝑎𝑎 𝑏𝑏−𝑎𝑎 untuk 𝑎𝑎 ≤ 𝑥𝑥 ≤ 𝑏𝑏 𝑐𝑐−𝑥𝑥 𝑐𝑐−𝑏𝑏 untuk 𝑏𝑏 ≤ 𝑥𝑥 ≤ 𝑐𝑐 0            untuk 𝑥𝑥 > 𝑐𝑐 . (4)
Sebagai contoh, nilai parameter s dari film Rabbit-01 scene 1 adalah 32, sehingga fungsi keanggotaannya dapat digambar- kan seperti pada Gbr. 12. Nilai derajat keanggotaan dari s 2 dan s 3 pada x = 32 dapat dicari menggunakan (4) dan didapat nilai 𝜇𝜇 𝑇𝑇 _ 𝑠𝑠2 = 0,533333 dan 𝜇𝜇 𝑇𝑇 _ 𝑠𝑠3 = 0,1 . Dengan cara yang sama,  dapat diperoleh nilai µ T dari masing-masing parameter, seperti yang tampak pada Tabel V.
Gbr. 10 Titik koordinat yang digunakan dalam proses perhitungan intensitas cahaya pada permukaan objek.
Gbr. 11 Fungsi segitiga T(x,a,b,c) .
T ABEL IV C ONTOH N ILAI P ARAMETER M ASUKAN Nama Parameter Simbol Nilai Situasi latar s 32 Point of view p 43 Intensitas cahaya terpasang i 34 Sudut kamera c 35 Emosi karakter e 32
Sedangkan himpunan fuzzy dari  masukan spice system untuk film Rabbit-01 scene 1 adalah seperti yang diperlihatkan pada Tabel VI.
Pada proses penerapan operator fuzzy terhadap 3.126 aturan yang ada,  digunakan  (5)  untuk mendapatkan nilai masing- masing α . Hasilnya yang signifikan disajikan pada Tabel VII.
𝛼𝛼 𝑛𝑛 = min �𝜇𝜇 𝑇𝑇 _ 𝑠𝑠 , 𝜇𝜇 𝑇𝑇 _ 𝑝𝑝 , 𝜇𝜇 𝑇𝑇 _ 𝑖𝑖 , 𝜇𝜇 𝑇𝑇 _ 𝑐𝑐 , 𝜇𝜇 𝑇𝑇 _ 𝑒𝑒 � . (5)
Dengan  (6),  yaitu  kebalikan dari (4),  didapatkan nilai x seperti pada Tabel VIII dan ditunjukkan pada Gbr. 13(a).
Gbr. 14 Visualisasi persamaan (7).
𝑥𝑥 = �𝑎𝑎 + 𝜇𝜇 𝑇𝑇 ( 𝑏𝑏 − 𝑎𝑎 )     untuk 𝑎𝑎 ≤ 𝜇𝜇 𝑇𝑇 ≤ 𝑏𝑏 𝑐𝑐 − 𝜇𝜇 𝑇𝑇 ( 𝑐𝑐 − 𝑏𝑏 )     untuk 𝑏𝑏 ≤ 𝜇𝜇 𝑇𝑇 ≤ 𝑐𝑐 . (6)
Kemudian pada tahapan defuzzification digunakan (7) untuk menghitung titik berat luasan sebagai dasar perhitungan yang menggunakan metode Center of Area (COA) atau centroid , seperti pada Gbr. 14.
𝑧𝑧 ∗ = ∫ 𝜇𝜇 𝑥𝑥 ( 𝑧𝑧 ). 𝑧𝑧𝑧𝑧𝑧𝑧 ∫ 𝜇𝜇 𝑥𝑥 ( 𝑧𝑧 ) 𝑧𝑧𝑧𝑧 (7)
dengan ∫ 𝜇𝜇 𝑥𝑥 ( 𝑧𝑧 ). 𝑧𝑧𝑧𝑧𝑧𝑧 merupakan momen dan ∫ 𝜇𝜇 𝑥𝑥 ( 𝑧𝑧 ) 𝑧𝑧𝑧𝑧 adalah luas daerahnya.  Luas daerah pada contoh fungsi segitiga ini
Gbr. 12 Kurva derajat keanggotaan dari parameter s pada fungsi segitiga.
(a) (b)
Gbr. 13 Area keluaran, (a) 𝜇𝜇 1 , (b) 𝜇𝜇 2 . T ABEL V N ILAI D ERAJAT K EANGGOTAAN DARI S CENE 1
Parameter x Nilai µ T s
32 𝜇𝜇 𝑇𝑇 _ 𝑠𝑠2 = 0,53333 𝜇𝜇 𝑇𝑇 _ 𝑠𝑠3 = 0,10000 p 43 𝜇𝜇 𝑇𝑇 _ 𝑝𝑝3 = 0,00000 𝜇𝜇 𝑇𝑇 _ 𝑝𝑝4 = 0,53333 i 34 𝜇𝜇 𝑇𝑇 _ 𝑖𝑖2 = 0,40000 𝜇𝜇 𝑇𝑇 _ 𝑖𝑖3 = 0,20000
c 35
𝜇𝜇 𝑇𝑇 _ 𝑐𝑐2 = 0,33333 𝜇𝜇 𝑇𝑇 _ 𝑐𝑐3 = 0,25000
e
32 𝜇𝜇 𝑇𝑇 _ 𝑒𝑒2 = 0,53333 𝜇𝜇 𝑇𝑇 _ 𝑒𝑒3 = 0,10000
merupakan jumlah dari empat segitiga dan dua persegi panjang. Sedangkan untuk menghitung momen dapat digunakan (8) atau (9) sebagai dasar perhitungan integralnya. Dari contoh tersebut, diperoleh luas daerah sebesar 5,8 dan besarnya momen adalah 152, sehingga didapatkan nilai 𝑧𝑧 1 ∗ untuk luas area yang akan diberi cahaya tambahan sebesar 26,21. Nilai ini menunjukkan persentase diameter spot angle dari sumber cahaya tambahan, yang dihitung mulai dari tinggi model yang bersangkutan.
𝜇𝜇 𝑆𝑆𝑆𝑆 [ 𝑧𝑧 ] = ⎩ ⎪ ⎪ ⎪ ⎨ ⎪ ⎪ ⎪ ⎧ 0 𝑥𝑥−20 30−20 0,1 40−𝑥𝑥 40−30 𝑥𝑥−40 50−40 0,1 60−𝑥𝑥 60−50 (8) 𝜇𝜇 𝑆𝑆𝑆𝑆 [ 𝑧𝑧 ] = ⎩ ⎪ ⎪ ⎨ ⎪ ⎪ ⎧ 0 0,1 𝑥𝑥 − 2 0,1 4 − 0,1 𝑥𝑥 0,1 𝑥𝑥 − 4 0,1 6 − 0,1 𝑥𝑥 (9)
Dengan metode yang sama  dan menggunakan derajat keanggotaan seperti yang tampak pada  Gbr. 13(b), parameter masukan tersebut juga digunakan untuk menentukan besarnya intensitas cahaya tambahan yang diperlukan.  Dari hasil perhitungan didapatkan luas daerahnya adalah 0,19  dan besarnya momen adalah 0,95, sehingga didapatkan nilai 𝑧𝑧 2 ∗ untuk  intensitas  cahaya  yang dibutuhkan  sebesar  5.  Karena nilai intensitas cahaya sebesar 5 ini adalah intensitas cahaya yang berada di permukaan objek, sedangkan letak sumber
cahaya berada pada beberapa jarak dari objek, maka perlu dihitung besarnya intensitas cahaya yang keluar dari sumber cahaya tambahan tersebut.
Pada makalah ini, spice system menggunakan nilai 3 dalam menentukan range dari semua sumber cahaya tambahan yang diberikan. Dari script spice system didapatkan bahwa koordinat dari model Mr. Rabbit adalah (-2,72;  5,12;  -0,23).  Dengan menggunakan  (3),  diperoleh  besarnya intensitas dari sumber cahaya tambahan adalah 39,11345.  Karena range yang digunakan adalah 3, maka besarnya intensitas cahaya tambahan tersebut dibagi dengan 3,  sehingga menghasilkan angka 13,03782. Angka inilah yang digunakan sebagai nilai intensitas dari sumber cahaya yang ditambahkan tersebut.

## D. Penambahan Sumber Cahaya
Berdasarkan hasil keluaran dari spice system ini,  maka ditambahkan sumber cahaya tambahan ke dalam scene yang bersangkutan. Hasil perbandingan antara scene pada saat
x ≤ 20 atau x ≥ 60
20 ≤ x ≤ 21
21 ≤ x ≤ 39
39 ≤ x ≤ 40
40 ≤ x ≤ 41 41 ≤ x ≤ 59
59 ≤ x ≤ 60 x ≤ 20 atau x ≥ 60 20 ≤ x ≤ 21 21 ≤ x ≤ 39 39 ≤ x ≤ 40 40 ≤ x ≤ 41 41 ≤ x ≤ 59 59 ≤ x ≤ 60
(a) (b) Gbr. 15 Perbandingan scene , (a) scene awal, (b) scene yang telah diperbarui oleh spice system .
T ABEL IX N ILAI K ELUARAN YANG D IHASILKAN Scene Posisi Luasan Area Intensitas Cahaya 1 (-3,75; 2,03; 3,25) 26,21000 13,04 2 (-1,58; 2,23; 1,61) 63,20537 19,94 3 (-1,85; 1,50; 2,21) 52,76587 5,60 4 (-4,12; 1,66; 2,19) 52,76587 10,04 5 (-2,90; 1,99; 2,72) 28,24916 14,30 6* (-2,62; 2,72; 5,49) 44,30624 16,70 7 (-3,27; 2,05; 3,72) 32,81411 14,70 8 (-4,14; 1,62; 1,20) 38,58759 12,20 9 (2,711; 1,65; -2,493) 73,79793 11,10 10 (1,681; 1,907; -2,02) 57,04594 13,19 11 (3,081; 2,008; -2,432) 42,73485 10,28 12 (2,911; 1,731; -2,522) 85,95251 12,70 13 (3,831; 2,021; -4,64) 44,5037 7,54 14 (3,318; 1,529; -4,604) 58,09058 8,34 15* (2,646; 2,241; -5,127) 48,49831 20,49 16 (3,565; 2,272; -4,502) 40,76471 9,01 17 (3,697; 1,718; -4,722) 40,76471 11,1 18* (3,866; 1,676; -5,251) 72,94719 25,91 19 (3,823; 2,235; -4,649) 75,14622 12,50 20* (3,886; 2,933; -5,356) 58,83081 20,85
* scene yang tidak memenuhi keinginan desainer
T ABEL VI H IMPUNAN F UZZY DARI F ILM R ABBIT -01 S CENE 1
Parameter x Himpunan Fuzzy s 32 [0   0,533333   0,1   0   0] p 43 [0   0   0   0,533333   0   0   0] i 34 [0   0,4   0,2   0   0] c 35 [0   0,33333   0,25   0   0] e 32 [0   0,533333   0,1   0   0] T ABEL VII N ILAI 𝛼𝛼 YANG S IGNIFIKAN α Nilai α
𝛼𝛼 1 min(0,1;  0,533333;  0,2;  0,1) = 0,1 𝛼𝛼 2
min(0,533333;  0,25;  0,1) = 0,1
𝛼𝛼 3 min(0,533333;  0,2; 0,25;  0,1) = 0,1
T ABEL VIII N ILAI 𝑥𝑥 UNTUK S ETIAP A TURAN
Aturan Nilai x 1 Nilai x 2 1 41 59 2 21 39
3 21 39
sebelum dan sesudah diberi cahaya tambahan diperlihatkan pada Gbr. 15.
Setelah dilakukan penambahan sumber cahaya, langkah selanjutnya adalah memberikan penilaian terhadap scene yang telah diperbarui tata pencahayaannya melalui spice system . Proses penilaian ini dilakukan secara manual,  dengan scene yang baru akan diperlihatkan kepada beberapa desainer untuk diberi nilai,  sudah sesuai dengan yang diharapkan secara manual atau belum.

## V. K ESIMPULAN
Keluaran dari sistem ini adalah scene yang telah diperbarui dengan cara menambah sumber cahaya tambahan secara otomatis untuk kemudian dinilai secara manual oleh beberapa orang desainer. Dari dua puluh scene yang digunakan, didapati bahwa  ada  enam belas scene ,  atau sebesar  80% scene yang digunakan,  dapat memenuhi keinginan dari desainer-desainer tersebut.  Untuk lebih jelasnya,  hasil penelitian diperlihatkan pada Tabel IX. Nomor scene yang diberi tanda * adalah scene yang tidak memenuhi keinginan desainer atau dengan kata lain hasil  keluaran aplikasi  tidak sesuai dengan yang dikerjakan oleh desainer secara manual.
Jika diamati lebih lanjut, keempat scene yang belum memenuhi keinginan desainer tersebut memiliki point-of-view yang masuk dalam kelas long shot dan extreme-long shot . Hal ini dapat memberikan bias pada proses perhitungan,  karena adanya jarak yang cukup jauh antara posisi kamera dengan objek  yang akan diberi cahaya tambahan. Untuk mengatasi permasalahan ini,  kemungkinan  dapat  diperhitungkan untuk tidak memberikan nilai baku terhadap range dari sumber cahaya tambahannya.

## U CAPAN T ERIMA K ASIH
Diucapkan banyak terima kasih kepada Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknologi  Elektro, Institut Teknologi
Sepuluh Nopember (ITS) Surabaya yang telah menyediakan laboratorium untuk melakukan penelitian ini. Terima kasih juga diucapkan  kepada Departemen Media Science dari Tokyo University of Technology, Tokyo, Jepang,  yang telah memberikan akses laboratorium dan perpustakaan guna mendukung proses penelitian ini.

## R EFERENSI
[1] R. Hartanto, “Implementasi Objek  Grafis 3-D dengan POV-Ray,” JNTETI , Vol. 2, No. 3, hal. 5–13, Agt. 2013.
[2] B.  Brown, Cinematography Theory and Practice: Image Making for Cinematographers and Directors , 2 nd ed., New York,USA: Elsevier, 2012.
[3] Y. Kanematsu, R. Motegi, K. Mikami, dan K. Kondo, “Direction Aided Light Set for 3DCG Production,” Journal of Graphic Science of Japan (JGSJ) , Vol. 50, No. 3, hal. 3–10, Des. 2017.
[4] R. Montes dan C. Urena, “An Overview of BRDF Models,”  Univ. of Granada, Spanyol, Tech. Report LSI-2012-001, hal. 1-26, 2012.
[5] J. Jendersie, D. Kuri, dan T. Grosch, “Precomputed Illuminance Composition for Real-Time Global Illumination,” Proc. 20 th ACM SIGGRAPH Symposium on Interactive 3D Graphics and Games , 2016, paper 16, hal. 129–137.
[6] M. McGuire, M. Mara, D. Nowrouzezahrai, dan D. Luebke, “Real-Time Global Illumination Using Precomputed Light Filed Probes,” Proc. 21 th ACM SIGGRAPH Symposium on Interactive 3D Graphics and Games , 2016, paper 2, hal. 129–137.
[7] W.C. Lin, T.S. Huang, T.C. Ho, Y.T. Chen, dan J.H. Chuang, “Interactive Lighting Design with Hierarchical Light Representation,” EGSR , Vol. 32, No. 4, hal. 133–142, Jun. 2013.
[8] F.J. Luan, “Real-Time Global Illumination with Radiance Regression Functions,”  M.Eng.  final project, Tsinghua University, Beijing, China, Jun. 2014.
[9] P. Ren, J. Wang, M. Gong, S. Lin, X. Tong, dan B. Guo, “Global Illumination with Radiance Refression Functions,” ACM Transaction on Graphics - SIGGRAPH , Vol. 23, No. 4, hal. 1-12, Jul. 2013.