Computação Gráfica

Computação Gráfica
Introdução
Profª Alessandra Martins Coelho
março/2013
Introdução
• Computação gráfica (CG) é a utilização de
computadores para gerar imagens
(GUHA, 2013).
• Nos dias atuais, para não se estar em
contato com algum tipo de imagem gerada
por computador (CGI), é preciso estar
completamente isolado.
Introdução
• Passos para a criação?
Introdução
• Passos para a criação?
Primeiro, uma estrutura de arame ...
Introdução
• Passos para a criação?
... Então, acrescenta-se luz e sombra ...
Introdução
• Passos para a criação?
... Finalmente ... Textura.
Introdução
• Desde a sua origem, a CG:
• estuda os métodos que permitem a
visualização de informações armazenadas
na memória do computador.
• É utilizada nas mais diversas áreas do
conhecimento.
• Aplicações da CG são limitadas apenas
pela nossa imaginação!(GUHA, 2013)
Computação Gráfica
• Definição: “Conjunto de métodos e técnicas
para transformar dados em imagem através de
um dispositivo gráfico”.
• Problema:
Dados
Computação Gráfica
Imagem
• Genericamente: “conjunto de métodos e
técnicas que tratam da manipulação de dados
ou imagens no computador”.
Introdução
• O grande número de aplicações das
técnicas de CG podem ser agrupados em
torno de diversas áreas, que se
constituem nas subáreas:
– Modelagem Geométrica;
– Síntese de Imagens ou Visualização;
– Processamento de Imagens;
– Visão Computacional;
– Animação.
Introdução
• Modelagem Geométrica:
– Trata do problema de descrever e estruturar
dados geométricos no computador.
Introdução
• Visualização:
– Interpreta os dados criados por modelagem
geométrica para gerar uma imagem que pode
ser vista usando um dispositivo de saída
gráfica.
Introdução
• Processamento de Imagens:
– Admite como entrada uma imagem que, após
processada, produz outra imagem na saída.
Introdução
• Visão Computacional:
– Obter, a partir de uma ou várias imagens
(entrada), informações geométricas,
topológicas ou físicas sobre os objetos
representados na imagem.
Computação Gráfica
• É uma das áreas que fornece suporte
tecnológco aos sistemas digitais de
multimídia:
– Interface com o usuário;
– Geração sintética de imagens;
– Animação por computador;
– Publicação eletrônica (texto, imagens, vídeo,
etc.).
Computação Gráfica
• Encontra aplicações em praticamente todas as áreas do
conhecimento.
• Grandes áreas:
– Projeto e produção Auxiliados por computador;
– Visualização de Dados e Visualização de Movimento;
– Interação Homem-Máquina.
• Em qualquer dessas aplicações explora-se uma das três
características:
– Visualizar objetos que ainda se encontram em fase de projeto;
– Visualizar objetos que estão fora do alcance de nossa
percepção visual;
– Visualizar objetos que fogem de nossa realidade tridimensional.
A Galeria de Aplicações CGA
Visualização Científica
Visualização do fluxo do ar
Simulação da instabilidade de
Rayleigh–Taylor causada
pela mistura de dois fluidos.
Visualização médica
Arte: fractal e matemática
CAD: Computer-Aided Design
GIS: Sistemas de Informação
Geográfica
Visualização de Dados
Simulação
Virtual Design e Prototipagem
Realidade Virtual
Filmes
Jogos
Exibição em 3D
• Gravação estereoscópica com duas
câmeras para visualização 3D é possível
usando OpenGL
• OpenGL para pequenos dispositivos OpenGL ES (Embedded Systems).
• WebGL - OpenGL ES 2.0 para a Web
WebGL é implementado na versão de
desenvolvimento da maioria dos principais
navegadores. Atualmente, as
implementações estão disponíveis em
Mozilla Firefox 4, Google Chrome, Safari
Introdução
• Em matemática aplicada necessitamos modelar
os diversos objetos em estudo.
• Em Computação Gráfica, um paradigma de
abstração que se aplica em geral consiste em
estabelecer quatro universos (conjuntos):
–
–
–
–
físico F;
matemático M;
representação R;
implementação I;
Universo
Físico
Universo
Matemático
Universo de
Universo de
Representação
Implementação
Introdução
• Universo físico:
– objetos de mundo real que se pretende estudar;
• Universo matemático:
– Descrição abstrata dos objetos do mundo físico;
• Universo de representação:
– Associar as descrições do universo de representação
às estruturas de dados, com a finalidade de obter
uma representação do objeto no computador;
• Universo de Implementação:
– Separar a etapa de discretização (representação) das
particularidades de uma determinada lgg de
programação.
Introdução
• Exemplo do paradigma dos quatro
universos.
• Representar no computador uma
montanha.
– Em cartografia: mapa de alturas
– No universo matemático:
onde (x,y) são coordenadas do plano e z a
altura correspondente.
Introdução
• Exemplo do paradigma dos quatro
universos.
• Geometricamente, o terreno é descrito
pelo gráfico da função de alturas f.
Introdução
• Como representar o terreno?
– Produto cartesiano, obtendo o reticulado de
pontos (xi, yi), com i= 0,1,..., n e j=0,1,..., m.
– zij=f(xi, yj) – matriz de alturas.
Pesquisa
• Pesquise e conceitue realidade virtual e
realidade aumentada. Dê exemplos de
aplicação.
• Fazer uma comparação entre as áreas de
visualização, processamento de imagens
e visão computacional. Dê exemplos de
aplicação em cada uma delas.