Visualização Científica PSI a Aula – Representação de Dados

Apresentação em tema: "Visualização Científica PSI a Aula – Representação de Dados"— Transcrição da apresentação:

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

2 Ementa da Aula Representação Geométrica Representação Volumétrica
Taxonomia de Representação Volumétrica Operador Gradiente Pipelines Gráfica

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

4 Aplicações: Automobilismo

5 Aplicações: Arquitetura

6 Aplicações: Desenho e Projeto

7 Modelo Descrição estrutural Descrição da superfície geometria 2D
física da interação luminosa

8 Modelos Geométricos 2D

9 Modelos Geométricos 3D

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

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

12 Modeladores Ferramentas para a construção de modelos 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 15 45 2 0 1 2 4 5 2 2 3 2 6 8 2 6 7 2 8 9

16 Modeladores Baseados em Scripts
Baseados em descrição textual Vantagens repetibilidade precisão Desvantagens Dificuldade de representação de superfícies livres Trabalhoso Não intuitivo

17 Aquisição de Dados

18 Aquisição de Dados Decimação Triângulos Triângulos

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

20 Classificação das Técnicas de Modelamento Geométrico
Primitivas Figuras de Arame Descrição poligonal Representação por Envoltória (B-rep) Superfícies implícitas e equações algébricas Fractais e Graftais Superfícies Curvas Modelos Volumétricos Árvores Oitavadas Geometria Sólida Construtiva Sistemas de Partículas

21 Primitivas 0 Dimensionais: Pontos 1 Dimensionais: Linhas
2 Dimensionais: Superfícies 3 Dimensionais: Volumes

22 Figuras de Arame

23 Figuras de Arame Vantagens Desvantagens representação simples e direta
Ambiguidades Não incorpora informações sobre as superfícies

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

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

26 Superfícies implícitas: Superquádricas

27 Fractais Modelo implícito
Processos randômicos que incorporam irregularidades estatísticas “naturais” montanhas nuvens rochas costa marítima

28 Fractais

29 Graftais Variação da definição de fractais
Processos determinísticos para modelar padrões repetitivos como árvores e folhas 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 -> “Patches”
Definidos por polinômios de baixa ordem normalmente superfícies cúbicas formulações Bezier Hermite bicúbicas B-splines Beta-Splines polinomiais polinomiais racionais splines cardinais

34 Representação de Objetos por Superfícies Curvas

35 Curvas Continuidade Ordem 0 Ordem 1 Ordem 2

36 Interpolação x Aproximação

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

38 Curvas de Hermite Continuidade de ordem 0 e ordem 1

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

40 Curvas B-Splines Barras de aço utilizadas para o desenho de perfis de navios Curvas 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).

42 Comparação entre as Curvas

43 Modelos Volumétricos Enumeração exaustiva

44 Modelos Volumétricos Decomposição em Células

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

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

47 Primitivas e Instanciação
Mesmo primitivo: duas instâncias

48 Pipeline Gráfica para Renderização Geométrica
Subsistema Geométrico Subsistema Rasterizador Aplicação

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

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