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PublicouGabrielhenrique Santo Alterado mais de 9 anos atrás
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Técnicas de Modelagem para Aplicações em Computação Gráfica
Joaquim Bento Cavalcante Neto Universidade Federal do Ceará Departamento de Computação Março 2004
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Roteiro Conceitos de modelagem Modelos de decomposição
Modelos de construção Modelos de fronteira Conclusões
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Conceitos de modelagem
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Definição de modelo O que são modelos? Quais são os tipos de 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
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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?
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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
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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
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Modelos de decomposição
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Tipos de modelos Enumeração exaustiva Decomposição celular
Primitiva básica - cubos de mesmo tamanho Usadas em renderização 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
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Subdivisão espacial Quadtrees, Octrees
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Subdivisão espacial Octree
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Subdivisão espacial Octree
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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 como modelagem auxiliar (busca, localização, etc…)
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Modelos de fronteira
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Tipos de modelos Baseados em polígonos Baseados em vértices
Lista de faces Baseados em vértices Lista de vértices Baseados em arestas Aresta “alada” (winged-edge) - Wed Meia aresta (half-edge) - Hed
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Lista de faces
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Lista de faces
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Lista de faces
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Lista de faces
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Lista de faces
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Winged-edge
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Half-edge
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Half-edge
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Half-edge
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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
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Modelos de construção
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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
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CSG
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CSG
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CSG
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CSG
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CSG
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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 para os modelos 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
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Conclusões
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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
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