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Enquadramento e Conceitos Fundamentais

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Academic year: 2021

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Texto

(1)

Licenciatura em Engenharia Informática e de Computadores

Computação Gráfica

Enquadramento e

(2)

LEIC

CG

Introdução à Computação Gráfica

(3)

LEIC CG

O que é Computação Gráfica?

Uso de computadores para criação e

manipulação de imagens

Shirley etal. 2009

Preocupa-se com todos os aspectos da

produção de imagens usando computadores

(4)

LEIC CG

(5)

LEIC CG

Como se cria uma imagem?

Várias Perspectivas

Aplicação:

Concepção artística de um Sol a ser mostrada numa exposição

Software:

Imagem modelada e criada (rendered) com o Maya (OpenGL)

Hardware:

Computador pessoal com processadores gráficos usados para modelar e

criar uma imagem numa superfície de visualização

(6)

LEIC CG

Áreas da Computação Gráfica

Modelação (modelling)

Trata da especificação matemática da forma e aparência,

Para ser armazenada em computador

Renderização (rendering)

Foca a criação de imagens a partir de modelos

Animação (animation)

Permite dar a ilusão de movimento recorrendo a sequência

de imagens

(7)

LEIC CG

Vídeo

(8)

LEIC CG

+ Áreas da Computação Gráfica

Interacção Pessoa-Máquina

Foca a forma como os utilizadores interagem com os sistemas

(computadores e não só)

No 2º ano há uma cadeira dedicada a esta área

Realidade Virtual

Pretende oferecer ao utilizador a sensação de imersão num

mundo virtual

Visualização

Estuda formas de representar informação complexa usando

dispositivos visuais

(9)

LEIC CG

Aplicações da Computação Gráfica

Videojogos

Banda Desenhada

Efeitos Visuais (fotos, filmes, ...)

Filmes de Animação

CAD/CAM

Simulação

Imagens Médicas (TAC, RM, ...)

Visualização de Informação

(10)

LEIC CG

Vídeo

(11)

LEIC CG

Sistemas Gráficos Interactivos

Nasceram na década de 1960

Desenvolveram-se na década de 1970

Globalizaram-se entre 1980~1995

O modelo original mantêm-se actual

Conceptualmente correcto

Funcionalmente aplicável

SketchPAD (1963)

IBM2250 (1964)

Xerox STAR (1981)

Apple iPhone

(Actualidade)

(12)

LEIC CG

Modelo conceptual de

(13)

LEIC CG

Sistema Gráfico Interactivo

(14)

LEIC CG

Dispositivo de Saída

Unidade Vectorial

Interface c/ unidade de processamento central (“host”)

.

.

MOVE

10

15

LINE

400

300

CHAR

Lucy

LINE

.

.

JMP

Controlo de Ecrã

M

em

ór

ia

de

r

ef

re

sc

am

ent

o

Lucy

Comandos de visualização

(15)

LEIC CG

PostScript ou Logo

moveto (0, 0)

lineto (5, 0)

lineto (5, 5)

lineto (0, 5)

lineto (0, 0)

Desenho de?

(16)

LEIC CG

Dispositivo de Saída

Unidade de Quadrícula

Comandos de visualização

Controlador de Ecrã

Controlador de Vídeo

0000000000000000000000000

0000000000000000011110000

0000000000000000111111000

0000000000000001111111100

0000000000000000111111000

0000000000000000011110000

0000000000000000000000000

0011111111000000000000000

0011111111000000000000000

0011111111000000000000000

0000000000000000000000000

(17)

LEIC CG

Dispositivos Gráficos

(18)

LEIC CG

Dispositivos Gráficos

Vectorial vs Quadrícula

Uns têm

Pontos na imagem (pixéis, quadrículas)

Representação discreta – provoca aliasing

Resolução dada em NxM quadrículas

Nº de cores variável (mas enorme)

Outros têm

Dimensões em unidades de comprimento

Representação contínua – não há aliasing

Precisão dada em X mm

(19)

LEIC CG

Dispositivos Físicos de Saída

Tubos de Raios Catódicos

LCDs / TFTs

Impressoras

Traçadores de Caneta

Projectores Laser

(20)

LEIC

CG

Conceitos Básicos

(21)

LEIC CG

API Gráfica

Componente chave de um sistema gráfico

Colecção de funções para realizar operações básicas

Desenhar imagens

Representar superfície 3D

Existem duas abordagens

Integrada:

Suporte gráfico e UI fazem parte da própria linguagem (Java 3D)

Independente:

Suporte gráfico fornecido por biblioteca especifica (OpenGL, DirectX)

(22)

LEIC CG

Pipeline Gráfico

“Peça” fundamental para representação gráfica

Sub-sistema de software/hardware

Permite desenhar primitivas 3D num dispositivo 2D

Nota: Óculos estereoscópicos não são mais que dois

dispositivos de visualização 2D a trabalhar em conjunto

Computadores actuais possuem Pipeline 3D

(23)

LEIC CG

Pipeline Gráfico 3D

Trabalha no espaço 4D (coordenadas homogéneas)

A utilização deste espaço é essencial para a eficiência de

todo o processo

A sua compreensão é fundamental

Geralmente optimizado para processar triângulos

com vértices partilhados

Desempenho depende, em grande parte, do número

de triângulos que podem ser desenhados por frame

(24)

LEIC CG

Frame

Computação gráfica em tempo real

Baseia-se na representação sequencial de imagens estáticas

(tal como no cinematógrafo de Lumiére em 1890)

(25)

LEIC CG

Frame

Objectivo da computação gráfica em tempo real é

Gerar um conjunto de imagens a partir de uma cena

A cada uma destas imagens dá-se o nome de frame

Número de imagens (frames) que o sistema produz

Indica desempenho de sistema gráfico

Unidade de Medida: fps - frames per second

(26)

LEIC CG

Computação Gráfica Interactiva

Objectivo da computação gráfica interactiva é

Não apenas gerar frames em tempo real

Mas dar ao utilizador o controlo do que está a ver

O resultado produzido depende do input do utilizador

Referências

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