CG aula 1 - Departamento de Ciência da Computação::. · Introdução • 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:

• Genericamente: “conjunto de métodos e técnicas que tratam da manipulação de dados ou imagens no computador”.

Dados ImagemComputação Gráfica

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

Simulação da instabilidade de Rayleigh–Taylor causada pela mistura de dois fluidos.

Visualização do fluxo do ar

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 WebWebGL 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

UniversoMatemático

Universo deRepresentação

Universo deImplementação

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.