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

2 Ementa do Curso

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4 GB 109 GA 023 GB 500: Topicos em Vis. Cient. e RV Quarto Periodo Terceiro Periodo Segundo Periodo Computação Visual no LNCC

5 What is Computer Graphics? create images with computer

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

7 What is CG used for? movies animation special effects

8 What is CG used for? computer games

9 What is CG used for? images design advertising art

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

11 What is CG used for? Scientific Visualization

12 Main Areas in CG Hardware Visibility Geometric Modeling Rendering Animation

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

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

15 Hardware Input Devices Data Glove Motion Capture

16 Laser Scanners Input Devices

17 Hardware Output Devices

18 Hardware Output Devices Holographic Display

19 3D Local Visualization Model

20 Simple Illumination Model No Transparency effects No Shadows No Secondary light sources

21 Perspective Projection

22 Viewing Transformation: Camera Placement

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

24 Clipping analytically calculating the portions of primitives within the viewport

25 Hidden Lines

26 Hidden Line Removal

27 Hidden Surface Removal

28 Rasterization

29 Rendering

30 Gouraud Shading

31 Specular Reflection

32 Phong Shading

33 Surface Representation

34 Complex Lighting and Shading

35 Texture Mapping

36 Global Illumination Model (Ray-Tracing)

37 Global Illumination

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

39 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

40 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, C++, Java ou Python

41 Avaliação e Média Final Duas Provas (P1 e P2): Notas de 0.0 a – 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 = (P1 + MT + P2)/3

42 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.

43 Pré-Requisitos: Lista Exercicios 1 Geometria Analítica em 3D: Equações de retas, cônicas, planos, esferas, etc Cálculo Vetorial e Algebra Linear Cálculo Diferencial e Integral

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

45 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

46 Bibliografia 1) D. F. Rogers. Procedural Elements for Computer Graphics. McGraw-Hill International Editions, ) D. F. Rogers and J. A. Adams. Mathematical Elements for Computer Graphics. McGraw-Hill International Editions, Second Edition, ) J. D. Foley, A. Dam, S. K. Feiner, and J. F. Hughes. Computer Graphics, Principles and Practice, 2nd ed. Addison Wesley, ) Fernando Luiz B. Ribeiro, Introdução à Computação Gráfica, edited by Setor de Publicações e Programação Visual/COPPE, Universidade Federal do Rio de Janeiro.