bab i pendahuluan - Perpustakaan Digital ITB

 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Adalah hal yang menarik ketika sebuah permainan komputer tiga dimensi (3D game) berteknologi tinggi menampilkan hukum‐hukum fisika dalam dunianya. Gerak benda jatuh bebas misalnya ditampilkan mendekati kejadian yang sebenarnya. Aktor komputer yang tertembak, gerak jatuhnya menyerupai gerak boneka pengganti dalam film laga. Gerak bendera yang berkibar‐kibar mengikuti arah dan kecepatan angin layaknya bendera sebenarnya. Hal ini dimungkinkan dengan melakukan metode numerik untuk memecahkan hukum fisika yang berlaku pada benda‐benda tersebut.
Perkembangan industri konten kreatif khususnya industri permainan komputer (game) dan media digital bergerak kearah simulasi fisika yang lebih realistik. Beberapa tahun lalu hanya sedikit saja entitas yang dapat berinteraksi dengan pengguna dalam sebuah simulasi. Hal ini dikarenakan keterbatasan memori komputer yang harus digunakan bersamaan dengan visualisasi yang harus ditampilkan. Sekarang keterbatasan ini sudah mulai teratasi dengan adanya divais Physics Processing Unit(PPU). Divais ini melakukan proses numerik untuk melakukan simulasi fisika secara lebih realistik dengan interaksi yang jauh lebih banyak. Jika dulu interaksi hanya dengan 1‐5 entitas, sekarang interaksi sudah dapat dilakukan hingga puluhan entitas dalam satu simulasi.
Sebenarnya simulasi fisika dapat dimanipulasi dengan metode yang sederhana untuk ditampilkan mendekati teliti. Yaitu dengan penyederhanaan proses numerik sehingga perhitungannya sederhana dan ringan, tidak memberatkan memori komputer. Dengan algoritma yang tepat akan didapat simulasi yang tidak terlalu teliti namun cukup realistis ketika divisualisasikan. Ditambah dengan berkembangnya teknologi GPU, dengan dimungkinkannya menggunakan GPU langsung untuk 1 melakukan perhitungan transformasi. Sehingga jumlah entitas yang dapat berinteraksi dengan pengguna dapat diperbanyak, walaupun tidak menggunakan PPU.
Simulasi fisika yang paling banyak ditampilkan adalah simulasi gerak benda tegar salah satunya adalah selembar kain. Simulasi ini dapat dikembangkan dengan menggunakan sistem partikel sebagai inti dari simulasi. Namun kecepatan perhitungan sistem partikel dan transformasinya masih lambat jika menggunalan metode Runge‐Kutta, dan tidak presisi jika menggunakan metode Euler. Optimasi dilakukan yaitu dengan menggunakan metode Verlet untuk menyederhanakan perhitungan numerik persamaan gerak sistem partikel. 1.2 Rumusan Masalah Rumusan masalah yang akan dibahas dalam tugas akhir ini adalah: 1. Bagaimana membuat simulasi fisika dengan algoritma yang sederhana dan ringan. 2. Bagaimana membuat model sistem partikel untuk selembar kain. 3. Bagaimana menggunakan metode Verlet untuk membangun membangun sistem partikel. 4. Bagaimana membuat simulasi selembar kain. 1.3 Batasan Masalah Batasan dari tugas akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Simulasi fisika yang dikembangkan adalah sistem partikel selembar kain. 2. Algoritma yang digunakan untuk mendekati persamaan gerak sistem partikel adalah metode Verlet. 1.4 Metodologi Metodologi yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini adalah: 1. Perumusan masalah yaitu mendefinisikan permasalahan dan ruang lingkupnya. 2. Studi literatur yang meliputi pencarian dan pengkajian bahan‐bahan yang menunjang penyusunan tugas akhir. 2 3. Analisis kebutuhan yang mendefinisikan kebutuhan dari penyusunan tugas akhir dan pembuatan aplikasi. 4. Perancangan aplikasi yang meliputi pembuatan rancangan aplikasi. 5. Pengujian dengan membandingkan dengan metode numerik lain (Euler, Midpoint, dan Runge‐Kutta Orde 4). 6. Penyusunan laporan yang meliputi pelaporan tugas akhir secara sistematis. 1.5 Sistematika Buku laporan ini akan menerangkan proses tugas akhir mengenai pengembangan pustaka simulasi fisika pada gerak benda tegar. Bab pertama tentang pendahuluan menjelaskan latar belakang, tujuan, rumusan masalah, batasan masalah, serta metodologi dari topik tugas akhir. Bab kedua menjelaskan dasar teori yang digunakan dalam pengerjaan tugas akhir ini. Bab ketiga akan menjelaskan tentang analisis kebutuhan dan rancangan pustaka. Bab keempat berisi implementasi pustaka pada pustaka grafis dan input yang sudah ada. Bab kelima berisi pengujian yang merupakan perbandingan antara berbagai metode numerik yang ada. Bab terakhir, bab ketujuh, adalah penutup yang berisi kesimpulan yang diperoleh selama pengerjaan tugas akhir dan saran lebih lanjut untuk pengembangan topik tugas akhir. 3