PSI 5789 Conceitos Avançados de Síntese de Imagens 5789 Marcio Lobo Netto LSI - PEE - EPUSP Universidade.

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1 PSI 5789 Conceitos Avançados de Síntese de Imagens http://www.lsi.usp.br/~lobonett/courses/graduation/psi 5789 Marcio Lobo Netto LSI - PEE - EPUSP Universidade de São Paulo tel: 818-5661 sala A2-58 lobonett@lsi.usp.br

2 aula 01PEE 57892 Objetivo desta disciplina Compreensão dos processos de síntese de imagens usados em computação gráfica, com especial atenção para àqueles associados a imagens de alta qualidade –como é gerada uma imagem no computador –quais os métodos computacionais usados

3 aula 01PEE 57893 Objetivo desta aula Apresentar o programa da disciplina Despertar a motivação para o estudo de síntese de imagens Introduzir Conceitos de Síntese de Imagens por Computador Dar uma noção das tendências nesta área Responder questões sobre PEE-5789

4 aula 01PEE 57894 Bibliografia Radiosity & Global Ilumination - Morgan Kaufamann –Francois X. Silion, Claude Puech The Computer Image - Addison Wesley, ACM Press –Alan Watt, Fabio Policarpo Digital Image Syntesis –Andrew Glassner Computer Graphics - Principles and Practice –James Foley, Andrew Van Dan

5 aula 01PEE 57895 Programa da Disciplina Apresentação do curso Motivação - apresentação de imagens Áreas correlatas dentro da computação gráfica Conceito da simulação do processo físico de obtenção de imagens Simulação usando modelos locais de iluminação Limitações dos métodos baseados em modelos locais Simulação usando modelos globais de iluminação Método de Ray-Tracing Método de Radiosity Conceitos de Compositing Conclusão

6 aula 01PEE 57896 Motivação: apresentação de imagens evolução da qualidade da imagem –discussão da evolução imagens de alta qualidade –discussão sobre as imagens imagens de cinema –discussão sobre as imagens

7 aula 01PEE 57897 Computação Gráfica áreas correlatas síntese de imagens modelamento –modelos estáticos –modelos dinâmicos –modelos deformáveis animação –animação quadro a quadro –animação procedural –animação comportamental composição

8 aula 01PEE 57898 Conceito da simulação do processo físico de obtenção de imagens analogia da camera fotográfica / filmadora estudo dos processos de –emissão de luz (fontes luminosas) –interação da luz com superfícies (reflexão, especular e difusa) –interação da luz com o meio em que se propaga –o processo de formação da imagem como registro da informação trazida pela luz métodos computacionais p/ simulação do conceito acima –formas de obtenção de imagens a partir do cenário 3D »projeção »amostragem –níveis de complexidade da simulação »modelos locais de iluminação »modelos globais de iluminação

9 aula 01PEE 57899 Simulação usando modelos locais de iluminação o conceito da iluminação direta (local) –interação direta e exclusiva entre objetos e fontes de luz modelos de interação superfície - luz –BRDF: modelos simples e refinados –métodos de iluminação e sombreamento »flat »Gouraud (escalar) - difusa »Phong (vetorial) - difusa e especular »métodos de interpolação (escalares e vetoriais) conceito de geração da imagem –métodos de projeção (usado p/ modelos locais) –métodos de amostragem (usado p/ modelos globais) bom exemplo: Renderman / produção: Toy Story

10 aula 01PEE 578910 Limitações dos métodos baseados em modelos locais de iluminação realismo da imagem fidelidade da simulação do processo físico decorrências –efeitos de sombra e penumbra –efeitos de iluminação secundária (indireta) –efeitos do meio

11 aula 01PEE 578911 Simulação usando modelos globais de iluminação conceito da iluminação indireta (global) –interação direta entre objetos e fontes de luz e também indireta entre objetos conceito do balanço de energia luminosa (radiosidade) –radiosity –radiance conceito do percurso do raio de luz (ray-tracing) –o raio de luz –interação do raio com superfícies - novos raios –o estudo da luz como partícula (particle tracing) equação geral da iluminação global (Kajiya)

12 aula 01PEE 578912 Método de Ray-Tracing princípios exemplos modelo básico –método direto –método inverso –recursividade modelos avançados –Monte Carlo –técnicas adaptativas –paralelização

13 aula 01PEE 578913 Método de Radiosity princípios exemplos modelo básico –malha (subdivisão das superfícies) –equação do balanço de energia –fatores de forma »solução analítica »hemi-cube –resolução do sistema de equações de balanço de energia »Gauss-Sidel »Método progressivo modelos avançados –ajuste adaptativo da malha

14 aula 01PEE 578914 Conceitos de Compositing conceito da composição de imagens –composição entre imagens reais –composição entre imagens reais e sintetizadas artificialmente –uso no cinema

15 aula 01PEE 578915 Conclusão image based rendering combinação de imagens sintetizadas e reais –interferência da cenário real no virtual –interferência do cenário virtual no real estado da arte em síntese de imagens –ainda há uso intenso de modelos locais refinados »MAYA, renderman –modelos globais para simulação precisa da realidade »projetos arquitetônicos

16 aula 01PEE 578916

17 aula 01PEE 578917 Bibliografia Digital Image Syntesis (vol. 2) Radiosity & Global Energy Simulation Notas de aula Notas de cursos e papers do SIGGRAPH

18 aula 01PEE 578918 O que é Síntese de Imagens? Síntese de imagens é uma forma de gerar imagens usando simulação computacional. A qualidade da imagem depende da qualidade do modelo usado para a simulação –acuidade geométrica do modelo –acuidade da representação do fenômeno físico de iluminação –outras

19 aula 01PEE 578919 Porque Estudar Síntese de Imagens?