Carregar apresentação
A apresentação está carregando. Por favor, espere
1
Computação Gráfica
2
Computação Gráfica A computação gráfica é a área da computação destinada à geração de imagens em geral — em forma de representação de dados e informação, ou em forma de recriação do mundo real. Ela pode possuir uma infinidade de aplicações para diversas áreas. Desde a própria informática ao produzir interfaces gráficas para software, sistemas operacionais e sites na Internet, quanto para produzir animações e jogos.
3
Computação Gráfica A computação gráfica é a área da ciência da computação que estuda a transformação dos dados em imagem. Esta aplicação estende-se à recriação visual do mundo real por intermédio de fórmulas matemáticas e algoritmos complexos.
4
Introdução O que é computação gráfica ? Aplicações
5
Aplicações A computação gráfica intervém em diversas áreas, tais como:
Design Visual: para o desenvolvimento de mídias visuais, desde a impressa (como propagandas em revistas e outdoors) quanto para o auxílio cinematográfico dos comerciais televisivos. Geoprocessamento : Para geração de dados relacionados à cidades, regiões e países.
6
Aplicações Entretenimento CAD (Computer-aided design)
Visualização Científica Treinamento Educação E-commerce Arte Computacional
7
Entretenimento Filmes Animações
Jogos: A indústria do entretenimento atualmente dá mais lucro que a cinematográfica! Jogos são a maior aplicação da computação gráfica, e a grande motivação para seu desenvolvimento. Cinema: para produção de efeitos especiais, retoques nas imagens do filme, e filmes de animação.
8
CAD Construções de Aeroportos Construção de um avião
Arquitetura e Design de Produto: desenvolvimento gráfico dos projetos de forma visual e com a aplicação dos cálculos matemáticos para os testes dos projetos quanto a resistência, a variação de luz e ambientes.
9
Visualização Científica
Estudo do fluxo de ar em uma tempestade Visualização do corpo humano Medicina: Para análise de exames como tomografia, radiografia, e mais recentemente o ultra-som (que consegue gerar a partir deste uma imagem em 3D)
10
Treinamentos Simuladores de direção Simuladores de vôo
Montagens em geral (ex, como montar um determinado aparelho)
11
Educação Visualização de monumentos históricos
Estudo do esqueleto humano
12
E-Commerce Planejamento de uma cozinha planejada
Loja virtual de telefones
13
Arte computacional Artes : Para expressão artística utilizando os ambientes gráfico-computacionais como meio ou fim, tais como gravura digital, arte digital, web arte.
14
2 - Primitivas gráficas em 2D
15
Primitivas Gráficas Chamamos de primitivas gráficas os comandos e funções que manipulam e alteram os elementos gráficos de uma imagem. Também entra na definição de primitivas os elementos básicos de gráficos a partir dos quais são construídos outros, mais complexos.
16
Pontos Um ponto é uma unidade gráfica fundamental (também pode ser chamado pixel) Propriedades Posição no plano gráfico Sua cor Primitivas Pintar um pixel Ler um pixel
17
Linhas retas y = mx + b m é chamado de coeficiente angular (está ligado ao ângulo que a reta faz com o eixo x) m<=1 ângulo entre 0º e 45º com o eixo x m>1 o ângulo encontra-se entre 45º e 90º. b é o coeficiente linear e dá o valor do eixo y cruzado pela reta
18
Linhas Retas Dado dois pontos P1 e P2, pode-se obter m e b, ou seja, a equação da reta que passa pelos pontos: m=(y2-y1)/(x2-x1) b=y1-mx1
19
Segmento de reta definido entre dois pontos
20
Algoritmos para desenhar retas
DDA – Digital Differential Analyser (Analisador Diferencial Digital) Algoritmo de Breseham
21
Algoritmo DDA (Digital Differential Analyser)
22
Algoritmo DDA (Digital Differential Analyser)
24
Algoritmo de Breseham
25
Algoritmo de Breseham
26
Polilinhas Retas são a base para uma grande variedade de figuras que são composta por segmentos de retas: polígonos caracteres figuras geométricas complexas
27
Polilinhas Uma polilinha é um conjunto de segmentos de retas, cujas extremidades coincidem, ou seja, um segmento começa no ponto em que o segmento anterior termina
28
Polilinhas Exemplos de Polilinhas
29
Propriedades é composta de n segmentos de retas (n >= 1)
é definida por n + 1 pontos Polilinha fechada
30
Polígono Pode ser definido como uma polilinha fechada Propriedades:
n segmentos de retas (n >= 2) definida por n pontos
31
3 – Tópico Teórico: Frame Buffer
dispositivo gráfico – o acesso ao dispositivo gráfico é mais lento que ao acesso à memória controlador gráfico – responsável pela exibição dos gráficos
32
Frame Buffer É uma técnica de construção de imagem em memória
Por que construir uma imagem em memória ?
33
Usando a memória um pixel será representado por um certo número de bytes a quantidade de memória do frame-buffer deverá comportar todos os pixels que a serem representados correspondência aritmética entre a posição (x,y) de um pixel genérico e seu endereço no frame-buffer
34
Exemplo Representação de uma imagem true color (32 bits) de 800x600 pixels Qual o tamanho do frame-buffer ? 800 x 600 x 4 = bytes ou 1,92Mb
35
Exemplo Uma possível representação em linguagem C seria:
unsigned long FrameBuffer[800][600]; Obs: o tamanho do long é 4 bytes
36
Exemplo Acesso ao pixel: FrameBuffer[x][y]=0; // pixel é apagado
FrameBuffer[x+1][y+1] = FrameBuffer[x][y];
37
Exemplo Representação usando apenas um vetor
cada linha da imagem é representada por uma seqüência de bytes que se agrupam como seqüência consecutivas
38
Exemplo
39
Exemplo FB é o endereço do primeiro byte do Frame-buffer
o segundo pixel encontra-se no endereço FB+4 o terceiro pixel encontra-se no endereço FB+2*4 o quarto pixel encontra-se no endereço FB+3*4 o último byte da primeira linha encontra-se em FB+799*4
40
Exemplo O primeiro byte da segunda linha encontra-se em FB+800*4
De forma genérica, podemos mapear qualquer posição (x,y) em FB+[800*y+x]*4
41
Exemplo m = FB + [ x + Ly ] * b onde:
m: endereço do inicio do pixel no frame-buffer FB: L: número de pixels numa linhas da imagem b: tamanho do pixel (em bytes)
42
Exemplo x = resto ((m-FB)/bL) y = (m-FB)/bL
43
4 – Círculos e elipses Introdução traçado de círculos
44
Círculos Um círculo é definido como um conjunto de pontos que estão a mesma distância de um ponto A distância é o raio do círculo, e o ponto equidistante de todos é o centro do círculo Matematicamente: (x-x0)2 + (y-y0)2 = r2
45
Círculos x = xc +- sqrt(r2 – (y-yc)2) y = yc +- sqrt(r2 – (x –xc)2)
46
Círculo de raio r
47
Sistema de Coordenadas
Coordenadas cartesianas Coordenadas polares
48
Sistemas de Coordenadas
x = xc + r cos θ y = xc + r sen θ onde θ é um ângulo que varia entre 0 e 2π (os ângulos devem ser tratados com unidades em radianos)
49
Imprecisões no traçado de círculos
50
Divisão da Circunferência em 8 segmentos
51
Aplicação do algoritmo do ponto médio para círculos
52
Algoritmo do ponto médio para círculos
53
Elipse Uma elipse é definida como o conjunto de pontos cuja soma das distâncias para dois pontos fixos é constantes. Os dois pontos fixos são chamados os focos da elipse Sua definição matemática é: sqr((x-x1)2 + (y-y1)2) + sqr((x-x2)2 + (y-y2)2) = d1 + d2
54
Representação de uma elipse e suas grandezas principais
y = yc + rxcosθ x = xc + rysen θ onde (x1,y1) e (x2,y2) são as posições dos focos, e d1 e d2 são as do ponto P distancia até os focos.
55
Elipse – quatro quadrantes
56
Algoritmo do ponto médio para elipses
57
5 – Preenchimento de Áreas
Algoritmo ponto dentro – ponto fora
58
Prenchimento de Áreas Exemplo 2 Exemplo 1
No Exemplo 1, os pontos A e C está fora do polígono, enquanto o ponto B encontra-se no interior do polígono
59
Preenchimento de Áreas
Exemplo 1 Exemplo 2
60
Algoritmo de Preenchimento de Áreas
Exemplo do algoritmo recursivo para preenchimento de áreas
61
Algoritmo de Preenchimento
62
6 – Atributos de primitivas
63
Atributos de pontos: cores
Um pixel tem somente um atributo possível: sua cor Sistema de Cores RGB (Red, Green e Blue) Cada cor é caracterizada por três componentes cada qual especificando uma intensidade de cada uma das cores básicas
64
Profundidade de uma cor
Profundidade (é uma grandeza): número de bits disponível por pixel: 3, 6, 12, 24
65
Tabela de Cores São tabelas que relacionam a intensidade de cada cor básica para gerar todas as cores existentes em uma imagem. Por exemplo, podemos ter uma tabela de 256 entradas que representem todas as cores existentes em uma imagem onde cada pixel possui certa profundidade. O uso de tabela de cores agiliza a geração e o tratamento de imagens
66
Atributos de linhas tipo de linha
espessura da linha (ou largura da linha) padrão de pincel
67
Tipo de linha Uma linha, quanto a seu traçado, pode ser: contínua
pontilhada tracejada ponto-traço
68
Exemplos de Tipos de Linhas
69
Espessura da linha (largura)
70
Atributos de áreas Uma área pode ser definida pelas linhas que definem seu perímetro. contorno da área (perímetro)
71
Atributos de área cor textura
72
Aplicação de um padrão para o preenchimento de uma área
73
7 – Tópico Teórico: antialias
Introdução Método de superamostragem adaptativo Método de superamostragem recursivo
74
Método de superamostragem recursivo
75
8 – Transformações geométicas em duas dimensões
Transformações básicas Translação Rotação Escala
76
Transformações básicas
77
Translação Chamamos de translação o ato de levar um objeto de um ponto para outro num sistema de referência P’ = P + T x’ = x + tx y’ = y + ty x’ = x + tx y’ = y + ty O par (tx,ty) é chamado vetor de translação ou vetor de deslocamento
78
Rotação Dá-se o nome de rotação ao ato de girar um objeto de um ângulo, num sistema de referências P’=R.P x’ = xcos0 – ysen0 y’ = xsen0 – ycos0 P’ = R.P x’ = xcos0 – ysen0 y’ = xsen0 – ycos0
79
Escala Quando se aplica uma transformação de escala a um objeto, o resultado é um novo objeto semelhante ao original, porém “esticado” ou “encolhido” P’=S.P x’ = x . sx y’ = y . sy x’ = x . sx y’ = y . sy O par (sx,sy) é chamado vetor de escala
80
9 – Transformações compostas
Introdução às coordenadas homogêneas Transformações compostas em coordenadas homogêneas Transformações especiais Transformações afins
81
Como rotacionar um objeto deslocado da origem
deslocar o ponto pivot para origem das coordenadas aplicar a rotação no objeto deslocado transladar de volta o ponto pivot para o local original Transformações elementares: são aplicadas umas independentes das outras
82
Aplicação de Transformações Sucessivas
83
Introdução as coordenadas homogêneas
Coordenadas homogêneas são uma representação especial dos pontos, vetores e matrizes, a qual facilita a generalização das operações entre esse tipo de objetos Ao expressarmos posições em coordenadas homogêneas, as equações de transformações geométricas ficam reduzidas a multiplicação de matrizes 3 x 3 elementos As coordenadas são representadas por colunas (vetores) de três elementos, e as operações de transformação são matrizes 3x3 elementos
84
Translação / Rotação e Escala em coordenadas homogêneas
x’ y’ 1 1 0 tx 0 1 ty 0 0 1 x y Translação x’ y’ 1 cos0 –sen0 0 sen0 cos0 0 x y Rotação Escala x’ y’ 1 sx 0 0 0 sy 0 x y
85
Transformações Compostas em coordenadas homogêneas
Concatenação de translações Concatenação de rotações Concatenação de escalas Concatenações de transformações genéricas
86
Transformações especiais
Reflexões sobre eixos notáveis Distorções angulares em uma única direção: shears
87
Reflexões sobre eixos notáveis
Reflexão com relação ao eixo X Reflexão com relação ao eixo Y Reflexão com relação à origem Reflexão com relação a reta Y = X Reflexão com relação a reta Y = -X
88
Reflexão com relação ao eixo X
Matriz de transformação:
89
Reflexão com relação ao eixo Y
Matriz de transformação:
90
Reflexão com relação a origem
Matriz de transformação:
91
Reflexão com relação a reta Y = X
Matriz de transformação:
92
Reflexão com relação a reta Y = -X
Matriz de transformação:
93
Distorções angulares em uma única direção: shears
As distorções do tipo shear resultam numa inclinação do objeto numa dada direção. Uma de suas aplicações é a transformação de fontes de texto no estilo itálico. Shear na direção X Shear na direção Y Shear = cisalhamento
94
Shear na direção X Matriz de transformação: 1 shx 0
95
Shear na direção Y Matriz de transformação: shy 1 0
96
Transformações afins Uma transformação na forma: x’ = axxx + axyy + bx
y’ = ayxx + ayyy + by é chamada de transformação afim bidimensional
97
10 – Primitivas básicas em 3D
Introdução Planos Paralelepípedos e Cubos Superfícies curvas Superfícies quadráticas Esferas Elipsóides Toróides Superfícies superquadráticas: os supereelipsóides Blobs
98
Planos Os planos são os objetos mais simples que podemos definir na geometria em três dimensões Caracterização Ax + Bx + Cz + D = 0 onde A, B e C e D são constantes
99
Um plano ao pôr-do-sol, com seu vetor normal
100
Paralelepípedos São objetos com aparências de “caixas”, isto é, objetos com seis faces retangulares que são paralelas e iguais duas a duas Cubo é um paralelepípedo com faces quadradas.
101
Paralelepípedos Um paralelepípedo
Um paralelepípedo com uma diagonal e os pontos que o definem
102
Superfícies curvas
103
Superfícies quadráticas
Ax2+By2+Cz2+Dxy+Exz+Fyz+Gx+Hy+Iz = J
104
Esferas x2+y2+z2=r2 onde: x, y e z são as coordenadas de pontos que pertencem a superfície da esfera, e r é o raio
105
Uma esfera Uma esfera: todos os pontos estão
a mesma distância do centro
106
Elipsóides (x/rx)2 + (y/ry)2 + (z/rz)2 = 1
107
Elipsóides Um elipsóide com três raios diferentes
108
Toróides
109
Toróides Representação de um toróide
110
Superfícies superquadráticas: os superelipsóides
111
Blobs Blobs podem ser descritos como aglomerações (conjuntos) de pequenas esferas (em alguns casos, cilindros) que mudam de forma quando se aproximam uns dos outros
112
Blobs Um objeto blob composto por três elementos
113
11 – Tópico teórico: métodos de interpolação*
Queremos calcular o valor de uma função f(x) num ponto genérico x sem o uso da expressão analítica de f(x)
114
12 – Luz e sombra Introdução As fontes de luz As cores
o comportamento das superfícies iluminadas propagação da luz As cores objetos iluminados por luzes de cores diferentes
115
Introdução Fontes de luz corpos opacos corpos transparentes
propagação da luz Estes conceitos serão aplicados nos capítulos que apresentam a linguagem de geração de cenas tridimensionais
116
As fontes de luz emite a luz que ela própria produz
Ex: o Sol, as chamas de uma fogueira, o filamento de uma lâmpada incandescente, uma tela de TV Primária: fontes de luz Secundária: reemite a luz produzida por uma fonte primária Ex: o teto, as paredes, a Lua, os planetas,
117
Comportamento das superfícies iluminadas
corpos opacos: as superfícies opacas reemitem a luz em várias direções, mas não se deixam atravessar por ela (esse fenômeno é chamado difusão da luz) corpos translúcidos: deixam atravessar por uma parte da luz que recebem mas trabalham como difusores de luz corpos transparente: deixa-se atravessar pela luz
118
Objeto opaco Um objeto opaco: a luz não o atravessa, e é gerada uma sombra
119
Objeto translúcido Um objeto translúcido é parcialmente atravessado pela luz
120
Objeto transparente Um objeto transparente permite a passagem total da luz
121
Propagação da luz A luz se propaga em linha reta em um meio transparente e homogêneo O sentido de propagação é sempre partindo da fonte (primária ou secundária)
122
As cores luz branca (ex: luz do sol, luz de uma lâmpada incandescente)
luz branca é decomposta em suas componentes (por um prisma, ou um disco de CD) espectro de luz: é o nome dado a seqüência de cores obtidas pela decomposição da luz branca Cores presentes no espectro da luz branca: vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, índigo e violeta índigo (é o mesmo que anil): Anil é a cor da luz entre 450 e 480 nanômetros de comprimento de onda, localizada entre o azul e o violeta. Assim como muitas outras cores (como laranja, rosa e violeta), a origem do nome provém de um objeto natural - a planta Indigo. (Fonte: Wikipedia) Espectro visível: violeta azul ciano verde amarelo laranja vermelho
123
Objetos iluminados por luzes de cores diferentes
A cor observada de um objeto depende da cor que o ilumina. Um objeto que reemite todas as cores da luz apresenta-se com a cor branca Um objeto que absorve todas as cores da luz apresenta-se com a cor preta o aspecto de um objeto depende da cor da luz que o ilumina
124
Tabela com a cor aparente de um objeto em função da luz que o ilumina
Cor da Luz Cor observada do objeto Branca Vermelha Azul Verde Preta Obs: o objeto sob a luz branca é a “cor original” do objeto
125
Imagem e a decomposição em suas componentes
uma imagem e a decomposição em suas componentes, obtidas através da iluminação nas três cores básicas: vermelho, verde e azul
126
Síntese aditiva e subtrativa
Síntese aditiva: é o fenômeno de obter uma luz de uma determinada cor a partir da soma das luzes de outras cores Síntese subtrativa: pode-se subtrair de uma luz colorida uma de suas componentes com a utilização de filtros, e assim obter uma luz de outra cor. Os filtros atuam como componentes subtrativos, absorvendo a luz da cor que os compõe, e deixando-se atravessar pelas outras
127
Síntese aditiva Luz azul + luz vermelha = luz magenta
Luz verde + luz azul = luz ciano Luz verde + luz vermelha = luz amarela Luz verde + luz vermelha + luz azul = luz branca
128
Síntese aditiva de cores primárias
12.5 Três fontes de luz cores diferentes iluminam uma parede branca. Note-se a síntese aditiva na regiões de sobreposição
129
Síntese subtrativa Filtro amarelo + filtro ciano = filtro verde
Filtro amarelo + filtro magenta = filtro vermelho Filtro ciano + filtro magenta = filtro azul Filtro amarelo + filtro ciano + filtro magenta = filtro preto = opaco Processo de obtenção de cores secundárias
130
12.6 Síntese subtrativa Um fonte de luz branca atravessa filtros amarelos e ciano, resultando em luz verde
131
Síntese subtrativa 12.7 Uma fonte de luz branca atravessa filtros magenta e ciano, resultando em luz azul
132
Síntese subtrativa 12.8 Uma fonte de luz branca atravessa filtros amarelo e magenta, resultando em luz vermelha
133
Geração de imagens coloridas
em monitores usa RGB (Red, Green , Blue) ou (Vermelho, Verde ou Azul) em impressoras e fotografias usa CMYB (Ciano, Magenta, Amarelo, Black)
134
Geração de imagens coloridas em monitores
Utiliza o mesmo princípio da televisão em cores Usa a síntese aditiva
135
Geração de imagens coloridas em impressoras e fotografias
As impressoras e gráficas usam quatro cores de tintas: ciano, amarelo, magenta e preto. A geração de cores é obtida através da síntese subtrativa
136
Sombras: fonte de luz pontal
Uma fonte de luz pontual é o caso mais simples de geração de sombra Quando um objeto é iluminado por uma fonte de luz pontual, este tem o lado voltado para a fonte iluminada e o lado oposto escurecido sombra própria – nome dado a sombra formada no lado escurecido sombra projetada – nome dado a sombra vista na região iluminada de um anteparo cone de sombra – nome dado a porção do espaço que ficou escurecida pela presença do objeto
137
Fonte de luz pontual um objeto iluminado por uma fonte de luz pontual gera uma sombra bem nítida
138
Duas fontes de luz Utilizando-se duas fontes de luz pontuais, observam se duas regiões de sombra projetada, mas , mesmo assim, existem regiões que são iluminadas por apenas uma das fontes. Esse efeito recebe o nome de penumbra. Quando um objeto é colocado entre as duas fontes de luz pontuais, existe a formação da penumbra. A sombra total somente será observada se as regiões de penumbra forem sobrepostas
139
Duas fontes de luz A sombra gerada por duas fontes de luz pontuais é, na verdade, a sobreposição das duas sombras distintas
140
Fonte de luz extensa Pode ser modelada por quantidade infinita de fontes pontuais região de transição entre a iluminação e a sombra é chamada de penumbra
141
Fonte de luz extensa Uma fonte de luz extensa pode ser modelada por uma quantidade infinita de fontes pontuais. A sombra desse tipo de fonte de luz apresenta uma penumbra que varia da iluminação total até a sombra total
142
Simulando a propagação da luz
Três cores básicas: Vermelho (Red) Verde (Green) Azul (Blue) Intensidade controlada por números O filtro é um objeto translúcido
143
Raios luminosos de cor RGB atravessando um filtro cinza (50%) e um filtro vermelho
144
13 – Efeitos especiais: cuidando das superfícies
Texturas Pigmentos Normal Finalizações Brilhos superficiais
145
Texturas O material (ou materiais) que compõem um objeto é representado através da superfície visível. Em teoria, as características da textura podem ser divididas em três categorias combinadas entre si: os pigmentos vetor normal finalização (ou revestimento)
146
Texturas As texturas ainda podem ser modeladas segundo três tipos básicos: lisa: consiste em um único pigmento, com efeitos uniformes ao longo de sua superfície combinada: associa, em regiões da superfície, duas ou mais texturas com camadas: é feita através da sobreposição de texturas diferentes, nas quais existem regiões transparentes ou semitransparentes
147
Esferas com vários efeitos de superfície e finalização
148
Pigmentos Representam as cores ou padrões de cores do material
Todas texturas lisas devem ter um pigmento cor contínua --> é o tipo mais simples de um pigmento
149
Normal Vetor normal estabelece as irregularidades da superfície
150
Normal O vetor normal de uma superfície é, por definição, um vetor perpendicular a essa superfície, isto é, apontando para cima os vetores normais de uma superfície lisa e de uma irregular
151
Finalização (ou Revestimento)
Descreve as propriedades reflexivas de um material reflexão especular --> obtida quando a luz incide sobre uma superfície lisa difusão --> obtida quando a luz incide sobre uma superfície com rugosidade luz refletida
152
Brilhos superficiais O brilho manisfesta-se com uma região numa superfície onde a luz tem um comportamento especular especialmente intenso A visão do brilho depende do ângulo de iluminação e da posição do observador ângulo de iluminação posição do observador
153
Brilhos Superficiais Efeito "Phong" Reflexão especular
Iridescência (interferência de Newton, ou filme fino)
154
Efeito "phong" Nessa figura foi atribuído apenas ao toróide da esquerda, o brilho phong
155
14 – Transformações geométicas em três dimensões
Transformações básicas Translação Rotação Escala Concatenação de transformações em três dimensões Projeções Projeção paralela Projeção com perspectiva
156
Transformações básicas
Translação de um objeto
157
Translação x’ = x + tx y’ = y + ty z’ = z + tz
onde o vetor (tx,ty,tz) é chamado vetor de translação ou vetor de deslocamento
158
Matriz homogênea de transação
P’ = T.P x1’ x2’ x3’ 1 tx ty tz x1 x2 x3 =
159
Rotação Rotação de um objeto (da primeira figura) nos três eixos (x, y e z)
160
Matriz homogênea de rotação
x1’ x2’ x3’ 1 cosθx –senθx 0 0 senθ x cosθx 0 0 x1 x2 x3 = Rotação em torno do eixo x x1’ x2’ x3’ 1 0 cosθy –senθy 0 0 senθ x cosθx 0 x1 x2 x3 = Rotação em torno do eixo y x1’ x2’ x3’ 1 cosθz 0 senθx 0 -senθ z 0 cosθz 0 x1 x2 x3 = Rotação em torno do eixo z
161
Escala
162
Matriz homogênea de escala
x1’ x2’ x3’ 1 sx 0 sy sz 0 x1 x2 x3 = P’ = S . P
163
Concatenação de transformações em três dimensões
x y z sx 0 sy 0 0 0 0 sz 0 x y z sx (1-sx)x 0 sy 0 (1-sy)y 0 0 sz (1-sz)z =
164
Projeções É a operação de transformar uma imagem 3D em 2D
Projeção paralela Projeção com perspectiva
165
Projeção Paralela Projeção de um objeto sobre o plano . Na projeção paralela, as linhas que levam os pontos dos objetos ao plano de projeção são paralelas entre si e perpendiculares ao plano de projeção
166
Projeção paralela
167
Projeção com perspectiva
Projeção de Cavalier Na projeção com perspectiva, supõe-se que o observador esteja num ponto (chamado ponto de referencia ou ponto de fuga) e que partem linhas imaginárias desse ponto para o interior da cena
168
Projeção com Perspectiva
169
15 – O uso de um pacote de ray-tracing
Introdução A necessidade de um sistema de referencia Vetores: posições, direções e rotação Ray-tracers Elementos de uma imagem 3D O uso de uma linguagem de descrição Níveis de descrição o POV ray-tracer elementos de linguagem do POV
170
16 – Objetos básicos Introdução Plano Esferas Paralelepípedos Cone
Cilindro Toróide Height field CSG (Constructive Solid Geometry)
171
17 - Iluminação Introdução Fonte de luz ambiente
Fontes de luz pontuais Fontes de spotlight Fontes cilíndricas Objetos como fontes de luz
172
18 – Cores e texturas Introdução Acabamentos Bumps Padrões de Cores
Texturas predefinidas Padrões de pigmentos e normais Pigmentos e padrões Modificadores de padrões Pigmentos transparentes e sobreposição de texturas Mapas de pigmentos
173
Introdução A textura de um objeto é uma importante matéria a ser estudada no sentido de aumentar o grau de realismo de uma cena
174
19 – Efeitos de superfície
Introdução Operações básicas com o vetor normal Sobreposição de modificadores da normal Acabamentos Atenuação da luz Iridescência
175
Introdução Objetos com superfícies bem lisas não são muito realistas. Existem várias formas de perturbar a perfeição de uma superfície, todas elas via manipulação do vetor normal. A normal é vetor que fica perpendicular a cada ponto da superfície, e a forma como a luz se comporta depende desse vetor
176
20 – A câmera virtual e animação
Escolha da posição e das lentes Animação
177
21 – Formatos de arquivos de imagens e Internet
Arquivos gráficos Implantação de imagens em páginas HTML Cuidados especiais para otimizar a transmissão das páginas
178
Arquivos gráficos Chamamos formato o conjunto de regras que estabelecem um padrão de organização de dados nos arquivos gráficos
179
Formatos e extensões Formato Extensão Targa .tga
Portable Network Graphics .png Unix PPM .ppm Windows bitmap .bmp
180
Apêndice A – Matemática da computação gráfica
Introdução Gráficos 2D versus gráficos 3D Sistemas de Coordenadas Pontos, vetores e matrizes
181
Representações de um Cubo
182
Sistemas de Coordenadas
Um sistema de coordenadas é composto por eixos que sejam perpendiculares entre si, sendo um para cada dimensão do espaço
183
Sistemas de coordenadas
Sistema Cartesiano (x, y) Sistema Polar (r, θ) 3D Sistema Cartesiano (x,y,z) Sistema cilíndrico (r, θ, z) Sistema esférico (r, θ, φ) θ(theta),φ(fi)
184
Sistema Cartesiano no plano (2D)
Duas coordenadas, bidimensional
185
Sistema cartesiano no espaço (3D)
Três coordenadas (x,y,z), tridimensional
186
Sistema Esférico (tridimensional)
187
Sistema Cilíndrico (tridimensional)
188
Pontos, vetores e matrizes
Ponto: é uma posição especificada dentro de um sistema de referências Vetor: estabelece a distância entre dois pontos e possui uma direção
189
Definição de um vetor no plano cartesiano
propriedade do vetor: direção
190
Operações com vetores produto por um escalar soma de vetores
produto escalar produto vetorial
191
Matrizes
192
Operações com matrizes
produto por um escalar produto de matrizes transposição de matrizes (troca das linhas pelas colunas)
193
Referências http://www.student.cs.uwaterloo.ca/~cs488/
194
Backup Slides
195
Computação Gráfica na Wikipédia
196
Sistema de Cores RGB (Red, Green, Blue) XYZ (CIE)
CMY (Cyan, Magenta, Yellow) Subtractive (complement RGB) HSV (Hue, Saturation, Value) Outros
197
RGB (Red, Green, Blue) R G B Cor Preto 1 Vermelho Verde Azul Amarelo
Preto 1 Vermelho Verde Azul Amarelo Magenta Cyan White As cores são aditivas
198
Cubo de Cores RGB
199
Pixel
200
CMY (Cyan, Magenta, Yellow)
Cor branco 1 cyan magenta amarelo azul verde vermelho preto As cores são subtrativas
201
Cubo de Cores CMY CMY – Cyan, Magenta, Yellow
202
Modelo de Cores HSV H S V Cor 1 vermelho 120 Verde 240 Azul * Branco
1 vermelho 120 Verde 240 Azul * Branco 0.0 0.5 Cinza Preto 60 270 Hue, Saturation, Value
203
Aplicações Gráficos para TV Esse é o tipo de aplicação que vemos com mais freqüência. Suas animações são mais voltadas para movimentação de logotipos e textos. Visualização Científica Na aplicação de estudos acadêmicos a computação gráfica tem um papel importante. Ela tem a tarefa de traduzir números e dados em representações gráficos de leitura mais fácil. Essas representações são chamadas as vezes de Visual Data Analysis. Simulação A computação gráfica, pode ser utilizada para simular acidentes ou acontecimentos importantes para um público maior. Esse tipo de simulação é muito utilizado em jornalismo, para ilustrar algum acontecimento. Nos EUA, existem empresas especializadas em criar simulações de acidentes de trânsito, para apresentação em tribunais. Simuladores de Voo Os treinamentos de pilotos são realizados de maneira barata e segura nesses simuladores. Essa aplicação é mais restrita, já que os equipamentos envolvidos são caros.
204
Aplicações Militares Os militares são consumidores ávidos por computação gráfica, pelo menos os militares americanos. Eles utilizam a CG para treinamentos e simulações de cenários envolvidos em conflitos. Os investimentos necessários para o desenvolvimento da informática e da computação gráfica, só foram possíveis graças a interesses militares. Astronomia e espaço Esse tipo de aplicação é muito semelhante a visualização científica, mas sua aplicação é mais ilustrativa do que acadêmica. Eventos que se passam a milhões de KM da nossa atmosfera não podem ser filmados com facilidade, então eles são apresentados ao público em geral na forma de uma animação. Existem aplicações científicas também, como estudo de trajetórias e simulação de colisões no espaço. Arquitetura A visualização de projetos arquitetônicos é extremamente difundida entre as pessoas que estão começando a trabalhar no mercado de CG. Todos se interessam pelas famosas “maquetes eletrônicas”. Esse interesse não é justificado pela aplicação comercial mais imediata desse produto. Existem mais pessoas interessadas em comprar esse tipo de CG. Com o crescimento do setor de construção, esse é um ramo da CG que só tende a crescer no nosso país.
205
Aplicações Arqueologia O uso de CG para arqueologia é muito parecido com o seu uso para arquitetura. A diferença é o objetivo. Na visualização arquitetônica, a CG mostra o que será construído e na arqueologia o objetivo é reconstruir um local, para mostrar como ela era no passado. Medicina Aplicações médicas são importantes na CG para desenvolvimento de treinamentos e auxílio em diagnósticos. Algumas empresas de CG são especializadas nesse tipo de aplicação, como eu já mostrei em um artigo publicado aqui. Filmes Acho que eu não preciso falar muito sobre esse tipo de aplicação, já que é uma área altamente divulgada. Aqui as aplicações da CG são fundamentais para contar uma história de maneira convincente. Nos últimos anos a CG tem tido um destaque mair pela presença de filmes completamente produzidos em CG. Jogos O mercado de jogos eletrônicos sempre foi uma grande promessa no nosso país. Os jogos modernos consomem uma enorme quantidade de animações, modelos 3D e ilustrações. Esse é um mercado que tem poucos profissionais especiaizados e que pode trazer um bom retorno para quem se interessar. Arte A CG também tem aplicações para artistas interessados em desenvolver trabalhos em 3D e ilustração. Existem vários artistas desenvolvendo animações abstratas e simulações que envolvem formas e tempo. Multimídia Essa área é uma mistura de várias das aplicações citadas aqui. A habilidade de misturar textos, sons e imagens em uma interface com o usuário. Esse tipo de aplicação pode ser utilizado para vender produtos, apresentar idéias ou educar pessoas. Existem empresas e profissionais especializados em produzir esse tipo de material. Como você deve ter percebido, as aplicações da CG são variadas e algumas áreas se relacionam diretamente entre si. A escolha da área certa para atuar pode determinar o sucesso ou o fracasso de um profissional. Com esse artigo, pessoas que estão começando a sua jornada profissional na CG, podem escolher de maneira mais fácil a área em que desejam atuar.
206
Aplicações Efeitos especiais Esse ramo da CG tem relação direta com os filmes. Várias produções utilizam a exaustão efeitos especiais para contar uma história. Você já imaginou contar a história de Star Wars, sem efeitos especiais? Tanto a área de filmes como a de efeitos especiais exigem hardware sofisticado e conhecimentos técnicos avançados, dos profissionais envolvidos na produção. Publicidade Utilizar a CG na publicidade ajuda a vender mais produtos, com a utilização de recursos sofisticados. Essa área é bem desenvolvida no nosso país e pode absorver muitos profissionais no futuro. Comunicação corporativa Com acesso facilitado a tecnologia, várias empresas utilizam a CG para realizar treinamentos e comunicados. Material produzido dentro da própria empresa pode ser atualizado de maneira mais fácil e rápida. Educação As aplicações da CG para educação são infinitas, podendo simular praticamente qualquer coisa com o objetivo de instruir e ensinar. O advento de instituições que utilizam ensino a distância, impulsiona esse mercado, já que boa parte do matéria deve ser produzido em meios eletrônicos.
207
Aplicações Jogos O mercado de jogos eletrônicos sempre foi uma grande promessa no nosso país. Os jogos modernos consomem uma enorme quantidade de animações, modelos 3D e ilustrações. Esse é um mercado que tem poucos profissionais especializados e que pode trazer um bom retorno para quem se interessar. Arte A CG também tem aplicações para artistas interessados em desenvolver trabalhos em 3D e ilustração. Existem vários artistas desenvolvendo animações abstratas e simulações que envolvem formas e tempo. Multimídia Essa área é uma mistura de várias das aplicações citadas aqui. A habilidade de misturar textos, sons e imagens em uma interface com o usuário. Esse tipo de aplicação pode ser utilizado para vender produtos, apresentar idéias ou educar pessoas. Existem empresas e profissionais especializados em produzir esse tipo de material.
208
Aplicações da Computação Gráfica
Como você deve ter percebido, as aplicações da Computação Gráfica são variadas e algumas áreas se relacionam diretamente entre si. A escolha da área certa para atuar pode determinar o sucesso ou o fracasso de um profissional. Com esse artigo, pessoas que estão começando a sua jornada profissional na CG, podem escolher de maneira mais fácil a área em que desejam atuar.
209
Aplicações da Computação Gráfica
Fonte:
Apresentações semelhantes
© 2024 SlidePlayer.com.br Inc.
All rights reserved.