1 GB-109 – Elementos de Computação Gráfica Professor Gilson A. Giraldi Coordenação de Ciência da Computação Web Page:

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1 1 GB-109 – Elementos de Computação Gráfica Professor Gilson A. Giraldi (gilson@lncc.br) Coordenação de Ciência da Computação Web Page: http://virtual01.lncc.br/~giraldi/GB-109

2 2 Ementa do Curso

3 3

4 4 What is Computer Graphics? create images with computer

5 5 What is CG used for? graphical user interfaces modeling systems simulation & visualization

6 6 What is CG used for? movies animation special effects

7 7 What is CG used for? computer games

8 8 What is CG used for? images design advertising art

9 9 What is CG used for? Virtual reality and Augmented reality

10 10 What is CG used for? Scientific Visualization

11 11 Main Areas in CG Hardware Visibility Geometric Modeling Rendering Animation

12 12 I/O Devices Virtual Reality (VR) Motion Capture Displays – VR, Holographic GPU Cameras (Image-Based-Rendering) Lazer Scanners Hardware

13 13 Hardware Input Devices Mouse 2D/3D, scanners 2D, Haptic Devices Mouse 3D Phantom - Haptic Device

14 14 Hardware Input Devices Data Glove Motion Capture

15 15 Laser Scanners Input Devices

16 16 Hardware Output Devices

17 17 Hardware Output Devices Holographic Display

18 18 3D Visualization Model

19 19 Clipping we’ve been assuming that all primitives (lines, triangles, polygons) lie entirely within the viewport in general, this assumption will not hold:

20 20 Clipping analytically calculating the portions of primitives within the viewport

21 21 Depth Clipping

22 22 Colored Wireframes

23 23 Hidden Line Removal

24 24 Hidden Surface Removal

25 25 Perspective Projection

26 26 Viewing Transformation: Camera Placement

27 27 Rasterization

28 28 Rendering

29 29 Gouraud Shading

30 30 Specular Reflection

31 31 Phong Shading

32 32 Curved Surfaces

33 33 Complex Lighting and Shading

34 34 Texture Mapping

35 35 Global Illumination Model (Ray-Tracing)

36 36 Global Illumination

37 37 Animation generating motion interpolating between frames Physics-Based Models Motion Capture

38 38 Mathematical Elements for CG Spatial Data Structures (Octree, etc) Geometric Modeling Surface Representation: Splines, NURBS, Implicit representations Variational Methods Differential Manifolds Models Light Models Image Based Techniques Kinematics and Dynamic Methods – Physics-Based Modeling Stochastic Methods – Non-Deterministic Fractals

39 39 GB-109 Objetivo Principal: Estudo de elementos teóricos básicos para CG no contexto da Modelagem Computacional. Curso Baseado em: Seminários Trabalhos Teóricos e práticos Duas provas escritas Linguagem de Programação: C ou C++

40 40 Avaliação e Média Final Duas Provas (P1 e P2): Notas de 0.0 a 10.0 0.0 – 2.9 (E)7.0 – 7.9 (B) 3.0 – 4.9 (D)8.0 – 8.9 (B+) 5.0 – 6.9 (C)9.0 – 10.0 (A) Provas com 3/5 das questões baseadas nas listas Listas para casa e listas para a sala Média dos trabalhos (Listas,implementações, Seminários): MT Média Final = 0.3*P1 + 0.2*MT + 0.5*P2

41 41 GB-109 Não é curso state-of-the-art Não enfoca utilização de aplicativos Não ensina high-level libraries (OpenGL,etc) Estes temas poderão ser cobertos em estudos posteriores.

42 42 Pré-Requisitos Geometria Analítica em 3D: Equações de retas, cônicas, planos, esferas, etc Cálculo Vetorial e Algebra Linear Cálculo Diferencial e Integral

43 43 CUIDADO! Curso trabalhoso Enfoque matemático e formal Implementações exigem tempo para obter os resultados necessários

44 44 Perspectivas para Teses Computação Gráfica Modelagem Geométrica via Métodos Variacionais Modelos Massa-Mola Realidade Virtual Visualização Científica Visualização de Campos Dependentes do Tempo Animação de Fluidos Multiresolução Técnicas Baseadas em Partículas