Matheus DobkeMatheus Dobke

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Universidade Católica de PelotasCiência da Computação

Computação GráficaCentro Politécnico

Dados de identificação

Introdução◦ Visualização Tridimensional Visualização Tridimensional◦ Definição◦ Visualização

Projeção◦ Projeção Paralela Ortográfica◦ Projeção Perspectiva

Câmera Sintética Referências Bibliográficas

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Instituição: Universidade Católica de Pelotas Centro Politécnico – Bacharelado em Ciência da Computação Título da Pesquisa: Visualização Tridimensional Nome do Aluno: Matheus de Luna Dobke Nome do Professor: Prof. Dr. Paulo Roberto Gomes Luzzardi

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É um processo semelhante ao processo de visualização 2D, porém mais complexo, pois os dispositivos existentes são adequados à apresentação de imagens bidimensionais;

É considerada, no entanto, uma nova etapa: a projeção; Através da projeção, as coordenadas de profundidade são tratadas

corretamente; As imagens são vistas através de uma câmera virtual, que também

representa a posição do observador do objeto/cena.

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Quando se trabalha em três dimensões, o SRU (Sistema de Referência do Universo) passa a ser composto por três eixos ortogonais entre si (x, y e z) e pela origem (0, 0, 0).

Aplicações:- Jogos 3D- CAD- Desenhos animados por computador- Realidade Virtual

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O processo de visualização de uma cena 3D por computador é semelhante ao processo envolvido para se tirar uma fotografia. Deve-se posicionar a câmera no espaço e definir sua orientação (6 graus de liberdade: 3 eixos de translação e 3 eixos rotação, semelhante a um spaceball).

Como a maioria dos monitores (displays) existentes são bidimensionais, deve-se usar processos para converter objetos do espaço tridimensional para uma representação bidimensional. Este processo possui um termo conhecido como three-dimensional pipeline. As etapas deste pipeline são mostradas na seguinte figura, e incluem modelagem, visualização e conversão de diferentes tipos de coordenadas.

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Como primeiro passo da etapa tem-se a definição de como será composto o cenário a ser modelado (SRO).

Após sua definição, têm-se pontos tridimensionais no sistema de coordenadas do mundo que o definem (SRU).

As coordenadas de visualização (view coordinates) são as coordenadas do sistema de visualização, e não necessariamente precisam ser coincidentes com as coordenadas do mundo. Neste sistema de coordenadas é que estão localizados o observador e o plano de projeção da imagem.

A próxima etapa do processo é fazer a conversão das coordenadas de visualização para o plano de projeção, que será mapeado para o monitor. É nesta etapa do processo onde é realizada a conversão do espaço tridimensional para o bidimensional (tela do computador). Ao mapear a imagem para a tela, são realizadas operações para recortar partes do cenário que não estão dentro da área da janela de visualização (viewport), para posterior identificação de superfícies visíveis e aplicação de processos de renderização.

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O viewing system é um sistema de coordenadas usado para dar ao observador um maior controle e mobilidade da posição em que se deseja observar um cenário tridimensional. Estes sistemas permitem que o plano de projeção esteja em qualquer lugar do espaço, ou seja, permite que se veja o cenário sob qualquer ângulo.

Um exemplo pode ser dado ao se observar um automóvel. Movendo-se ao seu redor, têm-se diferentes ângulos de visão. Abaixando-se pode-se vê-lo por baixo, usando-se uma escada pode-se vê-lo de cima; e obtêm-se uma visão interna entrando-se dentro do mesmo.

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Para fazer a visualização de objetos 3D em um dispositivo 2D (o monitor, por exemplo), deve-se fazer a transformação do espaço 3D para o 2D, ou seja, converter as coordenadas que correspondam a uma visão do objeto de uma posição específica. Este processo é chamado de projeção.

Para fazer a projeção deve-se definir o plano de projeção e o centro de projeção. O plano de projeção é a superfície onde será projetado o objeto. No centro de projeção partem retas (raios de projeção) que passam pelo plano de projeção e tocam no objeto.

Essas projeções são dividas em dois tipos principais:

Projeção Paralela Ortográfica

Projeção Perspectiva

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Em projeções paralelas são mantidos a forma e tamanho originais do objeto. Este tipo de projeção transforma o objeto tridimensional em bidimensional pela simples desconsideração de uma coordenada, ou seja, todos os valores em um certo eixo recebem valor zero, o que é equivalente a anular o eixo. Deve-se considerar o Centro de projeção no infinito.

A) Projeção Perspectiva B) Projeção Paralela

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1. Vista Superior

2. Vista Frontal

3. Vista Lateral Direita

4. Vista Lateral Esquerda

5. Vista Posterior

6. Vista Inferior Vantagens:

- Não há alteração nas medidas do objeto;

- Simplicidade de construção. Desvantagem:

- Reconstrução mental de um objeto a partir da

visualização das três vistas ortográficas é muito difícil. 1. Vista Superior

2. Vista Frontal

3. Vista Lateral Direita

4. Vista Lateral Esquerda

5. Vista Posterior

6. Vista Inferior

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É a mais realista, pois é análogo ao processo de formação de imagens em nossos olhos ou em uma câmera fotográfica. Considera a profundidade como elemento de seu cálculo e apresenta um resultado mais familiar ao observador humano.

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Um dos componentes fundamentais no processo de visualização 3D, é o observador virtual. Este observador define de que local deseja-se que a cena 3D seja exibida.

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A existência desse observador deve-se ao fato de que um conjunto de objetos no universo 3D, visto de diferentes lugares tem, para quem observa, diferentes coordenadas para cada posição.

A posição da câmera é dada por um ponto (x,y,z) em relação ao mesmo universo onde será posicionado o objeto e sua orientação é dada por um vetor.

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Como a imagem obtida é estática, se faz analogia com uma foto, podendo-se dizer que foi obtida uma fotografia quando a câmera estava numa dada posição direcionada para o objeto. A partir destas observações chega-se ao conceito de câmera sintética.

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Algoritmo da Câmera Sintética Posicionar e orientar sistema de referência da câmera Recorte dos objetos que estão atrás da câmera Recorte das imagens dos objetos que estão fora dos limites

laterais, superior e inferior da visão da câmera. Projeção das geometrias dos objetos que estão na frente da

câmera sintética.

http://www-usr.inf.ufsm.br/~pozzer/disciplinas/cg_8_3d.pdf http://unipe.tanure.net/arquivos/20091/cg/CG_Aula08.pdf http://infovis.ucpel.tche.br/luzzardi/ComputerGraphics/Vis3D_Ueider.pdf

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