Computação Gráfica. Prof. MSc. André Yoshimi Kusumoto

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1 Computação Gráfica Prof. MSc. André Yoshimi Kusumoto

2 Computação Gráfica GONZALEZ e WOODS (2010) Sugerem um paradigma com três tipos de processos computacionais Consideram uma linha contínua entre processamento de imagens e a visão computacional 2

3 Computação Gráfica Processos de baixo nível usam imagens como entradas e saídas do processo. pré-processamento de imagens - envolvem operações como realce de imagem, minimização de ruídos e restauração Processos de nível médio as saídas são atributos extraídos dessas imagens que em alguns casos, para se otimizar o processamento, usam técnicas de segmentação (i.e. subdividir a imagem em regiões de interesse ou objetos) para a extração do conhecimento desejado. Processos de alto nível são realizadas operações para analisar um conjunto de objetos identificados no nível anterior para se obter informações associadas às funções cognitivas da visão Fonte: Gonzalez e Woods,

4 Computação Gráfica CONCI, AZEVEDO e LETA (2008) Classificam a computação gráfica em três grandes áreas Duas áreas são praticamente o agrupamento dos três tipos apresentados por GONZALEZ e WOODS (2010). Esta abordagem introduz uma grande área chamada de Síntese de Imagens (SI) Utiliza de dados para a criação de novas imagens digitais tais como o ultrassom e tomografias. 4

5 Computação Gráfica Fonte: CONCI, AZEVEDO e LETA, 2008 Processamento de Imagens (PI) Incorpora os processos de baixo nível (GONZALEZ e WOODS, 2010) Análise de Imagens (AI) Incorpora os processos de nível médio e alto apresentados por GONZALEZ e WOODS (2010) tem como objetivo a extração de informações úteis das imagens 5

6 Computação Gráfica Portanto, a Computação Gráfica pode ser definida como: Área da ciência da computação que estuda a geração, manipulação e interpretação de modelos e imagens de objetos utilizando computador. Fonte: Persiano e Oliveira, 1989 Conjunto de ferramentas e técnicas para converter dados para ou de um dispositivo gráfico através do computador. Fonte: International Organization for Standardization - ISO 6

7 Origens da Computação Gráfica Whirlwind I Desenvolvimento finalizado em 1951 pelo MIT com finalidades acadêmicas e militares Primeiro computador a possuir recursos gráficos de visualização de dados numéricos Sistema de monitoramento e controle de voos (SAGE Semi-Automatic Ground Enviroment) Convertia as informações capturadas pelo radar em imagem de um tubo de raios catódicos 7

8 Origens da Computação Gráfica Computer Graphics Em 1959, surgiu o termo Computer Graphics, criado por Verne Hudson. Hudson coordenava um projeto para a Boeing de simulação de fatores humanos em aviões. Sketchpad A Man-Machine Graphical Communication System Em 1962, Ivan Sutherland defende sua tese de doutorado, introduzindo as estruturas de dados do primeiro sistema gráfico e interativo para desenho Seu trabalho chamou a atenção das indústrias automobilísticas e aeroespaciais americanas CAD (Computer Aided Design) Em 1965, a General Motors desenvolve os primeiros sistemas de CAD para indústria automobilística Após essa iniciativa, até o final da década de 60, praticamente toda a indústria automobilística e aeroespacial utilizava softwares de CAD. 8

9 Origens da Computação Gráfica Em 1975, a Xerox Parc desenvolveu o primeiro computador com interface visual, Xerox Alto Década de 70, reconhecimento da computação gráfica como área específica da Ciência da Computação e o surgimento de congressos específicos como o SIGGRAPH Janeiro de 1980, a Scientific American publicou uma extraordinária imagem chamada Plume 2 primeira imagem de uma erupção vulcânica no espaço, na lua Joviam tirada pela nave espacial Voyager 1. A imagem do telescópio utilizou técnicas de computação gráfica para permitir a visualização da erupção. Na década de 80, surgiram diversas técnicas para melhoria da iluminação global como o ray-tracing. Na década de 90, diversos filmes se utilizaram do amadurecimento da computação gráfica gerando imagens impressionantes como Jurassic Park, Exterminador do Futuro 2 e Toy Story. Também em 1992, surge a linguagem de programação OpenGL e as primeiras placas gráficas para PC da NVIDIA. 9

10 Aplicações Medicina O software InVesalius permite o uso da imagem de ressonância magnética ou de tomografia computadorizada para recriar uma cópia em tamanho natural imprensa em 3D em gesso, cerâmica, plástico e metal. 10

11 Aplicações Interface Gráfica 11

12 Aplicações Arquitetura

13 Aplicações Entretenimento 13

14 Aplicações Aplicações para pesquisa e desenvolvimento Fonte: SGOBBI, et al, 2012 Fonte: KUSUMOTO, 2014 Fonte: REBOUÇAS, et al,

15 Aplicações Mercado - Segmentos 15

16 Arquitetura de Sistemas Sistemas Gráficos Necessários dispositivos de entrada e saída (In/Out) ligados a um computador São elementos críticos de um sistema de computação gráfica A evolução do software é continua A evolução do hardware enfrenta obstáculos como o custo de desenvolvimento. Outro grande obstáculo é a sua dimensão, que está ligado diretamente ao seu peso. Quanto menor e mais leve o dispositivo, maiores serão as aplicações. 16

17 Arquitetura de Sistemas Dispositivos Gráficos de Entrada Componentes eletrônicos que permitem a movimentação e interação com os sistemas Dispositivos mais usados: Teclado Mouse Enviam 1500 sinais por segundo para rastrear com segurança o menor movimento possível Joysticks Tablet (monitores sensíveis ao toque) age como a mesa, utilizando uma caneta. Reconhecimento de escrita Mesa Digitalizadora 17

18 Arquitetura de Sistemas Dispositivos de Entrada 3D Permitem a movimentação e interação com os sistemas dentro de um espaço 3D Digitalizador Tridimensional Scanner Tridimensional Luvas Capacetes 3D Controllers 18

19 Arquitetura de Sistemas Dispositivos Gráficos de Saída Podem ser classificados como: Dispositivos vetoriais (vector graphics): conseguem traçar segmentos de reta perfeitos entre dois pontos Dispositivos matriciais (raster graphics): apenas conseguem traçar pontos, ou seja, segmentos de reta são traçados como sequências de pontos próximos Mais utilizados Impressora Jato de Tinta matricial Impressora Laser melhor qualidade. Também matricial Plotters vetoriais e eletromecânicos que, de uma forma geral, produzem o desenho pelo movimento de uma caneta na superfície do papel. Monitores matricial. LCD, LED, etc. 19

20 Referências Referências AZEVEDO, E. e CONCI, A. Computação Gráfica: Teoria e Prática. Rio de Janeiro, Editora Campus, 2003, 353p. CONCI, A.; AZEVEDO, E.; LETA, F. R. Computação Gráfica. Rio de Janeiro, Editora Campus, v p. KUSUMOTO, A. Y. Identificação de alvos em ensaios de separação de carga utilizando visão computacional f. Dissertação (Mestrado em Ciências e Tecnologias Espaciais) - Instituto Tecnológico de Aeronáutica, São José dos Campos. Persiano, R.C.M.; Oliveira, A.A.F. Introdução à Computação Gráfica. Livros Técnicos e Científicos Editora Ltda,