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Visualização Científica PSI-5760 4 a Aula – Representação de Dados.

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1 Visualização Científica PSI a Aula – Representação de Dados

2 Ementa da Aula Representação GeométricaRepresentação Geométrica Representação VolumétricaRepresentação Volumétrica Taxonomia de Representação VolumétricaTaxonomia de Representação Volumétrica Operador GradienteOperador Gradiente Pipelines GráficaPipelines Gráfica

3 Representação Geométrica Visualização de projetosVisualização de projetos Estudo de relaçõesEstudo de relações Verificar viabilidade de manufaturaVerificar viabilidade de manufatura Estabelecer custo, volume, área, uso de materiais …Estabelecer custo, volume, área, uso de materiais … Validar fenômenos físicosValidar fenômenos físicos Exercitar algoritmos de apresentaçãoExercitar algoritmos de apresentação Expressão de arteExpressão de arte

4 Aplicações: Automobilismo

5 Aplicações: Arquitetura

6 Aplicações: Desenho e Projeto

7 Modelo Descrição estruturalDescrição estrutural –geometria 2D –geometria 3D Descrição da superfícieDescrição da superfície –física da interação luminosa

8 Modelos Geométricos 2D

9 Modelos Geométricos 3D

10 Geração de Imagens MODELOIMAGENS SÍNTESE DE IMAGENS MODELAMENTO ANIMAÇÃO GEOMETRIA 3D TEXTURAS

11 Síntese de Imagens MODELO IMAGEM Percurso Transformações de Modelamento Visibilidade Iluminação / Tonalização

12 Modeladores Ferramentas para a construção de modelosFerramentas para a construção de modelos Categorias:Categorias: –Interativos –Baseados em Scripts –Aquisição de Dados

13

14 Modeladores Baseados em Scripts #VRML 2.0 Shape { appearance Appearance { material Material { } } geometry Cylinder { radius 2.0 height 4.0 }

15 Modeladores Baseados em Scripts # vtk DataFile Version 1.0 Stroked lines spell hello... ASCII DATASET POLYDATA POINTS 22 float LINES

16 Modeladores Baseados em Scripts Baseados em descrição textualBaseados em descrição textual VantagensVantagens –repetibilidade –precisão DesvantagensDesvantagens –Dificuldade de representação de superfícies livres –Trabalhoso –Não intuitivo

17 Aquisição de Dados

18 Decimação Triângulos Triângulos

19 Aquisição de Dados Permite capturar modelos do mundo realPermite capturar modelos do mundo real Gera modelos ricos em detalhesGera modelos ricos em detalhes Pode incorporar ruído no processo de aquisiçãoPode incorporar ruído no processo de aquisição Pode possuir restrições geométricasPode possuir restrições geométricas Necessidade de otimizaçõesNecessidade de otimizações

20 Classificação das Técnicas de Modelamento Geométrico PrimitivasPrimitivas Figuras de ArameFiguras de Arame Descrição poligonalDescrição poligonal Representação por Envoltória (B-rep)Representação por Envoltória (B-rep) Superfícies implícitas e equações algébricasSuperfícies implícitas e equações algébricas Fractais e GraftaisFractais e Graftais Superfícies CurvasSuperfícies Curvas Modelos VolumétricosModelos Volumétricos Árvores OitavadasÁrvores Oitavadas Geometria Sólida ConstrutivaGeometria Sólida Construtiva Sistemas de PartículasSistemas de Partículas

21 Primitivas 0 Dimensionais: Pontos0 Dimensionais: Pontos 1 Dimensionais:Linhas1 Dimensionais:Linhas 2 Dimensionais:Superfícies2 Dimensionais:Superfícies 3 Dimensionais:Volumes3 Dimensionais:Volumes

22 Figuras de Arame

23 VantagensVantagens –representação simples e direta DesvantagensDesvantagens –Ambiguidades –Não incorpora informações sobre as superfícies

24 Representação por Envoltórias (B-rep) Representação do objeto em termos de sua envoltória (boundaries)Representação do objeto em termos de sua envoltória (boundaries)

25 Superfícies implícitas e equações algébricas F(x,y,z) = 0F(x,y,z) = 0 x 2 + y 2 + z 2 - R 2 = 0 Ex. QuádricasEx. Quádricas –esferas, elipsóides, hyperbolóides, utilizam métodos númericos de resoluçãoutilizam métodos númericos de resolução

26 Superfícies implícitas: Superquádricas

27 Fractais Modelo implícitoModelo implícito Processos randômicos que incorporam irregularidades estatísticas naturaisProcessos randômicos que incorporam irregularidades estatísticas naturais –montanhas –nuvens –rochas –costa marítima

28 Fractais

29 Graftais Variação da definição de fractaisVariação da definição de fractais Processos determinísticos para modelar padrões repetitivos como árvores e folhasProcessos determinísticos para modelar padrões repetitivos como árvores e folhas Baseados em linguages de grafos paralelos (L-Grammars)Baseados em linguages de grafos paralelos (L-Grammars)

30 Graftais

31 Graftais

32 Descrição Poligonal Polígonos coplanares regulares, ex. triângulos

33 Superfícies Curvas Superfícies Curvas -> PatchesSuperfícies Curvas -> Patches Definidos por polinômios de baixa ordemDefinidos por polinômios de baixa ordem –normalmente superfícies cúbicas –formulações BezierBezier HermiteHermite bicúbicasbicúbicas B-splinesB-splines Beta-SplinesBeta-Splines polinomiaispolinomiais polinomiais racionaispolinomiais racionais splines cardinaissplines cardinais

34 Representação de Objetos por Superfícies Curvas

35 Curvas ContinuidadeContinuidade –Ordem 0 –Ordem 1 –Ordem 2

36 Interpolação x Aproximação InterpolaçãoInterpolação AproximaçãoAproximação

37 Superfícies Cúbicas 16 pontos de controle para uma superfície bicúbica de Bezier

38 Curvas de Hermite Continuidade de ordem 0 e ordem 1Continuidade de ordem 0 e ordem 1

39 Curvas de Bezier Continuidade de ordem 0 e ordem 1Continuidade de ordem 0 e ordem 1 Maior controlabilidade através de pontos de controleMaior controlabilidade através de pontos de controle

40 Curvas B-Splines Barras de aço utilizadas para o desenho de perfis de naviosBarras de aço utilizadas para o desenho de perfis de navios Curvas cúbicas controladas por N pontos de controleCurvas cúbicas controladas por N pontos de controle

41 Curvas NURBS: Non-Uniform Relational Beta-Splines Representação de Curvas Splines no domínio de coordenadas homogêneas (x,y,z,w).Representação de Curvas Splines no domínio de coordenadas homogêneas (x,y,z,w).

42 Comparação entre as Curvas

43 Modelos Volumétricos Enumeração exaustivaEnumeração exaustiva

44 Modelos Volumétricos Decomposição em CélulasDecomposição em Células

45 Árvores Oitavadas Representação VolumétricaRepresentação Volumétrica Particionamento recursivo do espaço 3D em sub- quadrantesParticionamento recursivo do espaço 3D em sub- quadrantes

46 Geometria Sólida Construtiva Método poderoso e eficiente de modelagemMétodo poderoso e eficiente de modelagem Composição booleana de primitivosComposição booleana de primitivos

47 Primitivas e Instanciação Mesmo primitivo: duas instânciasMesmo primitivo: duas instâncias

48 Pipeline Gráfica para Renderização Geométrica Aplicação Subsistema Geométrico Subsistema Rasterizador

49 Pipeline Gráfica para Renderização Geométrica Transformações do Modelo e Visão Subsistema Geométrico Iluminação Projeção Clipping Mapeamento de Tela

50 Pipeline Gráfica para Renderização Geométrica Rasterizador Subsistema Rasterizador Atribuição de Texturas


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