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PublicouYan Damaso Alterado mais de 9 anos atrás
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Modelagem de Sólidos para Aplicações em Computação Gráfica
Joaquim Bento Cavalcante-Neto Grupo de Computação Gráfica, Realidade Virtual e Animação (CRAb) Departamento de Computação (DC) Universidade Federal do Ceará (UFC) Fortaleza, Novembro 2004 CRAb UFC
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Parte I Conceitos Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Roteiro Conceitos de modelagem Modelos de decomposição
Modelos de construção Modelos de fronteira Conclusões Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Conceitos de modelagem
Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Definição de modelo O que são modelos?
Objetos artificialmente construídos Facilitam a análise de fenômenos, situações Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Definição de modelo O que são modelos?
Objetos artificialmente construídos Facilitam a análise de fenômenos, situações Quais são os tipos de modelos? Modelos físicos - prédios, navios, carros Modelos moleculares - arranjo de átomos Modelos matemáticos - equações e dados Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Definição de modelo O que são modelos?
Objetos artificialmente construídos Facilitam a análise de fenômenos, situações Quais são os tipos de modelos? Modelos físicos - prédios, navios, carros Modelos moleculares - arranjo de átomos Modelos matemáticos - equações e dados Para que usar modelos? Estudo de características de coisas reais Simulação do comportamento de coisas reais Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Modelos computacionais
Definição Dados armazenados no computador Podem representar vários tipos de modelos Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Modelos computacionais
Definição Dados armazenados no computador Podem representar vários tipos de modelos Modelagem geométrica Modelagem para resolver problemas geométricos Responde a perguntas do tipo: a) que parte do corpo é visível para o usuário? b) qual cor é associada a cada elemento? Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Modelos computacionais
Modelagem de sólidos Braço da modelagem geométrica Trata de coisas completas, fechadas Responde às questões “algoritmicamente” Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Modelos computacionais
Modelagem de sólidos Braço da modelagem geométrica Trata de coisas completas, fechadas Responde às questões “algoritmicamente” Níveis de abstração em modelagem Nível físico - sólido propriamente dito Nível contínuo - representação matemática Nível representação - armazenamento (pontos, coeficientes, etc…) Nível implementação - código, estrutura de dados Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Modelos computacionais
Classificação dos tipos de modelos Modelos de decomposição Uso de primitivas básicas (cubos, etc…) Sólido descrito através de operações de “gluing” Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Modelos computacionais
Classificação dos tipos de modelos Modelos de decomposição Uso de primitivas básicas (cubos, etc…) Sólido descrito através de operações de “gluing” Modelos de fronteira Uso de hierarquia (sólido, faces, arestas, etc…) Sólido descrito através de seu contorno Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Modelos computacionais
Classificação dos tipos de modelos Modelos de decomposição Uso de primitivas básicas (cubos, etc…) Sólido descrito através de operações de “gluing” Modelos de fronteira Uso de hierarquia (sólido, faces, arestas, etc…) Sólido descrito através de seu contorno Modelos de construção Uso de primitivas básicas mais elaboradas (cone, etc…) Sólido descrito através de operações de construção Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Modelos de decomposição
Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Tipos de modelos Enumeração exaustiva
Primitiva básica - cubos de mesmo tamanho Usadas em visualização volumétrica (voxels), etc. Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Tipos de modelos Enumeração exaustiva
Primitiva básica - cubos de mesmo tamanho Usadas em visualização volumétrica (voxels), etc. Decomposição celular Primitiva básica - qualquer célula (triângulo, quadrilátero, etc.) Usadas em simulações numéricas (MEF), etc. Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Tipos de modelos Enumeração exaustiva
Primitiva básica - cubos de mesmo tamanho Usadas em visualização volumétrica (voxels), etc. Decomposição celular Primitiva básica - qualquer célula (triângulo, quadrilátero, etc.) Usadas em simulações numéricas (MEF), etc. Subdivisão espacial Primitiva básica - cubos de tamanho variável Usadas em modelagem propriamente dita Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Subdivisão espacial Quadtrees Célula vazia
Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Subdivisão espacial Quadtrees Célula cheia
Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Subdivisão espacial Quadtrees Célula cheia
Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Subdivisão espacial Quadtrees Célula parcial
Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Subdivisão espacial Octree Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Subdivisão espacial Octree Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Características Baixa precisão, porque são aproximadas
Geram modelos válidos Não é ambíguo e a representação é única Não é conciso (árvore com muitas células) Realiza operações fechadas (Booleanas) Útil para modelagem auxiliar (buscar, localizar, etc.) Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Modelos de fronteira Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Tipos de modelos Baseados em polígonos Lista de faces
Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Tipos de modelos Baseados em polígonos Lista de faces
Baseados em vértices Lista de vértices Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Tipos de modelos Baseados em polígonos Lista de faces
Baseados em vértices Lista de vértices Baseados em arestas Aresta “alada” (winged-edge) - Wed Meia aresta (half-edge) - Hed Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Lista de faces Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Lista de faces Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Lista de faces Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Lista de faces Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Lista de faces Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Winged-edge Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Half-edge Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Half-edge Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Half-edge Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Características Precisão muito alta, representação eficiente
Geram modelos válidos Não é ambíguo e a representação é única Não é muito conciso (Hed é grande, etc.) Poderoso para modelagens complexas Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Modelos de construção Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Tipos de modelos Modelos de semi-espaço
Primitiva básica - semi-espaços (semi-espaço planar, semi-espaço cilíndrico, etc.) O modelo é definido pela combinação dos semi-espaços em uma árvore por op. Booleanas Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Tipos de modelos Modelos de semi-espaço
Primitiva básica - semi-espaços (semi-espaço planar, semi-espaço cilíndrico, etc.) O modelo é definido pela combinação dos semi-espaços em uma árvore por op. Booleanas Modelos CSG (Constructive Solid Geometry) Primitiva básica - quaisquer objetos construídos a partir de uma combinação de semi-espaços O modelo é definido pela combinação das primitivas em uma árvore usando op. Booleanas Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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CSG Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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CSG Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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CSG Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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CSG Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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CSG Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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CSG Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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CSG Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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CSG Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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CSG Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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CSG Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Características Precisão depende das primitivas, se existirem muitas primitivas a precisão pode ser bem grande Podem gerar modelos não-válidos Não é ambíguo e a representação não é única É bem mais conciso que as demais, mas em modelagens práticas tende a crescer Uma modelagem por CSG pode ser bem complexa, dependendo do problema Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Conclusões Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Conclusões Modelar NÃO é somente usar um software
Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Conclusões Modelar NÃO é somente usar um software
O tipo de modelagem que se aplica a um caso específico depende de vários fatores: precisão desejada memória disponível custo computacional Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Conclusões Modelar NÃO é somente usar um software
O tipo de modelagem que se aplica a um caso específico depende de vários fatores: precisão desejada memória disponível custo computacional Modelagem é um passo fundamental para aplicações em computação gráfica e várias outras áreas de aplicação Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Parte II Pesquisa Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Roteiro Referência Jmesh Exemplos Conclusões
Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Referência Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Referência Título: Autores: Referência:
An Algorithm for Three-Dimensional Mesh Generation for Arbitrary Regions with Cracks Autores: Cavalcante-Neto, Joaquim B. (CRAb, UFC) Wawrzynek, Paul A. (CFG, Cornell University) Ingraffea, Anthony R. (CFG, Cornell University) Carvalho, Marcelo T. (Tecgraf, PUC-Rio) Martha, Luiz F. (Tecgraf, PUC-Rio) Referência: Cavalcante-Neto, et al., Engineering with Computers, 17: 75-91, Springer-Verlag, 2001 Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Jmesh Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Jmesh Construção de uma octree Modelo de entrada
Concentração de elementos Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Jmesh Construção de uma octree Modelo de entrada Árvore gerada
Concentração de elementos Árvore refinada Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Jmesh Geração dos elementos (Avanço de fronteira) Face base
Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Jmesh Geração dos elementos (Avanço de fronteira) Vértice ideal
Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Jmesh Geração dos elementos (Avanço de fronteira) Vértice ideal
Vértices candidatos Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Jmesh Geração dos elementos (Critério de escolha) Ângulo sólido
Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Exemplos Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Exemplos Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Exemplos Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Conclusões Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Conclusões Técnica robusta, rápida e confiável
3 R,s => Rapid, Robust and Reliable Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Conclusões Técnica robusta, rápida e confiável
3 R,s => Rapid, Robust and Reliable Gera modelos com milhões de elementos Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Conclusões Técnica robusta, rápida e confiável
3 R,s => Rapid, Robust and Reliable Gera modelos com milhões de elementos Trata modelos complexos Com furos Com geometrias complexa Com fraturas Cavalcante-Neto, INFOSOL, 2004
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Modelagem de Sólidos para Aplicações em Computação Gráfica
Joaquim Bento Cavalcante-Neto Fortaleza, Novembro 2004 CRAb
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