Introdução à Computação Gráﬁca

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Introdução à Computação Gráfica

SCC0250 - Computação Gráfica

Prof. Fernando V. Paulovich

http://www.icmc.usp.br/~paulovic paulovic@icmc.usp.br

Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) Universidade de São Paulo (USP)

17 de fevereiro de 2014

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Introdução

Sumário

1 Introdução

2 Conceitos Básicos

3 Áreas relacionadas Computação Gráfica Processamento de Imagens Visão Artificial

Visualização Computacional

Visualização Científica

Visualização de Informação

4 Perfil da disciplina

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Introdução

Afinal, o que é Computação Gráfica?

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Introdução à Computação Gráfica Introdução

Computação Gráfica

Sub-área da Ciência da Computação

Técnicas para a geração, exibição, manipulação e interpretação de modelos de objetos e de imagens utilizando o computador

Modelos e imagens criados a partir de dados do mundo real ← converter dados em imagens

Usuários em disciplinas diversas

Ciência, engenharia, arquitetura, medicina, arte, publicidade, lazer (cinema, jogos, ...)

Enorme gama de aplicações

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Introdução à Computação Gráfica Introdução

Computação Gráfica

Sub-área da Ciência da Computação

Técnicas para a geração, exibição, manipulação e interpretação de modelos de objetos e de imagens utilizando o computador Modelos e imagens criados a partir de dados do mundo real ← converter dados em imagens

lazer (cinema, jogos, ...)

Enorme gama de aplicações

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Introdução

Computação Gráfica

Sub-área da Ciência da Computação

Técnicas para a geração, exibição, manipulação e interpretação de modelos de objetos e de imagens utilizando o computador Modelos e imagens criados a partir de dados do mundo real ← converter dados em imagens

Usuários em disciplinas diversas

Ciência, engenharia, arquitetura, medicina, arte, publicidade, lazer (cinema, jogos, ...)

Enorme gama de aplicações

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Sumário

1 Introdução

2 Conceitos Básicos

3 Áreas relacionadas Computação Gráfica Processamento de Imagens Visão Artificial

Visualização Computacional

Visualização Científica

Visualização de Informação

4 Perfil da disciplina

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Conceitos Básicos

Pixels

Cada pixel corresponde a uma pequena área da imagem –

armazenados no frame buffer

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Pixels e o Frame Buffer

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Conceitos Básicos

Sistema Gráfico

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Síntese de Imagens

Modelagem: criação de uma representação dos objetos Informações geométricas

Informações sobre os materiais

Informações sobre a fonte de luz e o observador

Poligonização: aproximação da descrição geométrica por uma malha de faces poligonais (planares), como triângulos

Rendering (e animação): apresentação dos objetos

Geração de uma imagem (ou uma seqüência delas) a partir das representações (modelos)

Simulação da interação de fontes de luz com as primitivas da

cena

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Conceitos Básicos

Síntese de Imagens

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Sumário

1 Introdução

2 Conceitos Básicos

3 Áreas relacionadas Computação Gráfica Processamento de Imagens Visão Artificial

Visualização Computacional

Visualização Científica

Visualização de Informação

4 Perfil da disciplina

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Áreas relacionadas Computação Gráfica

Sumário

1 Introdução

2 Conceitos Básicos

3 Áreas relacionadas Computação Gráfica Processamento de Imagens Visão Artificial

Visualização Computacional

Visualização Científica

Visualização de Informação

4 Perfil da disciplina

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Computação Gráfica

Síntese de imagens

Técnicas para gerar representações visuais a partir de especificações geométricas e de atributos visuais dos seus componentes

Modelagem e rendering

Objetivo: “mundo” 3D no computador

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Computação Gráfica

Bíscaro et al., 2005

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Computação Gráfica

http://www.povray.org/

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Computação Gráfica

(19)

Computação Gráfica

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Computação Gráfica

http://www.bmmedia.no/henningb/tutorial/mgb/mgb.html

(21)

Arte por Computador

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Áreas relacionadas Processamento de Imagens

Sumário

1 Introdução

2 Conceitos Básicos

3 Áreas relacionadas Computação Gráfica Processamento de Imagens Visão Artificial

Visualização Computacional

Visualização Científica

Visualização de Informação

4 Perfil da disciplina

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Processamento de Imagens

Técnicas de transformação de imagens descritas como

“matrizes” de pixels Objetivo

Melhorar características visuais (aumentar contraste, melhorar foco, reduzir ruído, eliminar distorções)

Extrair elementos de interesse; ou mesmo “transformar” a

imagem, criando efeitos visuais

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Processamento de Imagens

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Processamento de Imagens

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Processamento de Imagens

André Balan, 2004

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Sumário

1 Introdução

2 Conceitos Básicos

3 Áreas relacionadas Computação Gráfica Processamento de Imagens Visão Artificial

Visualização Computacional

Visualização Científica

Visualização de Informação

4 Perfil da disciplina

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Introdução à Computação Gráfica Áreas relacionadas

Visão Artificial

Colocar “o sentido” da visão na máquina

Problema extremamente complexo

Visão envolve inteligência...

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Visão Artificial

Colocar “o sentido” da visão na máquina Problema extremamente complexo

Visão envolve inteligência...

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Áreas relacionadas Visão Artificial

Reconhecimento de Digitais – padrões

Exemplo: um sistema de visão para reconhecer digitais

(31)

Típico sistema de visão

(32)

Passo 1 – Aquisição

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Passo 1 – Aquisição

(34)

Passo 2 – Pré-Processamento

(35)

Passo 2 – Pré-Processamento

(36)

Passo 3 – Processamento de Imagens

(37)

Passo 3 – Processamento de Imagens

(38)

Passo 4 – Análise de Imagens

(39)

Passo 4 – Análise de Imagens

Procurar todos e marcar bifurcações

terminações

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Passo 4 – Análise de Imagens

Determinar as orientações bifurcações

terminações

(41)

Passo 5 – Extração de Características

(42)

Passo 5 – Extração de Características

Modelo Matemático

Semelhança de Triângulos –

Combinar as marcações 3 a 3

(43)

Passo 6 – IA/Reconhecimento de Padrões

(44)

Passo 6 – IA/Reconhecimento de Padrões

(45)

Passo 6 – IA/Reconhecimento de Padrões

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Áreas relacionadas

Visualização Computacional

Sumário

1 Introdução

2 Conceitos Básicos

3 Áreas relacionadas Computação Gráfica Processamento de Imagens Visão Artificial

Visualização Computacional

Visualização Científica

Visualização de Informação

4 Perfil da disciplina

(47)

Visualização Computacional

Técnicas da CG para representar dado/informação:

representações gráficas de dados, numéricos ou não

Síntese para gerar as representações visuais, análise (pelo

usuário) para extrair informações

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Visualização Computacional

Técnicas da CG para representar dado/informação:

representações gráficas de dados, numéricos ou não

Objetivos: facilitar o entendimento de fenômenos complexos e a exploração de diferentes cenários

Síntese para gerar as representações visuais, análise (pelo

usuário) para extrair informações

(49)

Visualização Computacional

Técnicas da CG para representar dado/informação:

representações gráficas de dados, numéricos ou não

Objetivos: facilitar o entendimento de fenômenos complexos e a exploração de diferentes cenários

Síntese para gerar as representações visuais, análise (pelo

usuário) para extrair informações

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Áreas relacionadas

Visualização

Científica x de Informação

SciVis: geometria do modelo determinada pelo domínio Modelos geométricos complexos, interpretação intuitiva InfoVis: geometria do modelo atribuída pelo ‘designer’ da representação

Modelos simples, interpretação requer treinamento

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Sumário

1 Introdução

2 Conceitos Básicos

3 Áreas relacionadas Computação Gráfica Processamento de Imagens Visão Artificial

Visualização Computacional

Visualização Científica

Visualização de Informação

4 Perfil da disciplina

(52)

Áreas relacionadas

Visualização Científica

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Visualização Científica

Vargas et al. ACM Transactions on Graphics, 2005

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Áreas relacionadas

Rendering Volumétrico Direto

Modelo gerado por DVR: ray casting no Visualization Toolkit Gerado por Danilo

Medeiros Eler

(55)

Visualização Científica

Simulação de escoamento de fluidos - A. Castelo et al.

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Áreas relacionadas

Visualização Científica

(57)

Visualização Científica

(58)

Áreas relacionadas

Visualização Científica

(59)

Simulação (Comportamento dos Materiais)

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Áreas relacionadas

Sumário

1 Introdução

2 Conceitos Básicos

3 Áreas relacionadas Computação Gráfica Processamento de Imagens Visão Artificial

Visualização Computacional

Visualização Científica

Visualização de Informação

4 Perfil da disciplina

(61)

Visualização de Informação

(62)

Áreas relacionadas

Visualização de Informação

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Visualização de Informação

http://www.gapminder.org/

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Áreas relacionadas

Visualização de Informação

http://www.nytimes.com//interactive/2009/07/31/business/20080801-metrics-graphic.html?

ref=business

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Visualização de Informação

ref=business

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Áreas relacionadas

Visualização de Informação

ref=business

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Sumário

1 Introdução

2 Conceitos Básicos

3 Áreas relacionadas Computação Gráfica Processamento de Imagens Visão Artificial

Visualização Computacional

Visualização Científica

Visualização de Informação

4 Perfil da disciplina

(68)

Perfil da disciplina