Disciplina: Computação Gráfica Prof. Dr. Paulo R. G. Luzzardi. Universidade Católica de Pelotas Centro Politécnico Ciência da Computação

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1 Disciplina: Computação Gráfica Prof. Dr. Paulo R. G. Luzzardi Universidade Católica de Pelotas Centro Politécnico Ciência da Computação

2 Sumário Visualização Tridimensional Projeção Projeção Ortográfica Projeção Perspectiva Câmera Sintética Modelagem Tridimensional Referências 2

3 Visualização Tridimensional 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). 3

4 Visualização Tridimensional O processo de visualização 3D é mais complexo do que o 2D, devido a todos os dispositivos de saída, tais como monitores e impressoras, são somente 2D. Na visualização 3D devem ser especificados: sistema de referência do universo "volumétrico ; uma projeção (e plano de projeção); e uma viewport. 4

5 Visualização Tridimensional Etapas do processo de Visualização Tridimensional SRO SRU SRC Recorte3D Projeção Window-Viewport SRT Inicialmente tem-se os objetos modelados no SRO; 5

6 Visualização Tridimensional Etapas do processo de Visualização Tridimensional SRO SRU SRC Recorte3D Projeção Window-Viewport SRT Inicialmente tem-se os objetos modelados no SRO; Sobre estes objetos são aplicadas as transformações geométricas para instanciar e/ou posicionar os objetos no SRU; 6

7 Visualização Tridimensional Etapas do processo de Visualização Tridimensional SRO SRU SRC Recorte3D Projeção Window-Viewport SRT Inicialmente tem-se os objetos modelados no SRO; Sobre estes objetos são aplicadas as transformações geométricas para instanciar e/ou posicionar os objetos no SRU; Após aplicar-se as transformações de câmera passase para o SRC (Sistema de Referência de Câmera); 7

8 Visualização Tridimensional Etapas do processo de Visualização Tridimensional SRO SRU SRC Recorte3D Projeção Window-Viewport SRT Inicialmente tem-se os objetos modelados no SRO; Sobre estes objetos são aplicadas as transformações geométricas para instanciar e/ou posicionar os objetos no SRU; Após aplicar-se as transformações de câmera passase para o SRC (Sistema de Referência de Câmera); Feito isto, calcula-se o recorte 3D (contra um volume de visualização) e depois calcula-se a projeção, para alterar a representação do objeto de 3D para 2D. 8

9 Visualização Tridimensional Etapas do processo de Visualização Tridimensional SRO SRU SRC Recorte3D Projeção Window-Viewport SRT Inicialmente tem-se os objetos modelados no SRO; Sobre estes objetos são aplicadas as transformações geométricas para instanciar e/ou posicionar os objetos no SRU; Após aplicar-se as transformações de câmera passase para o SRC (Sistema de Referência de Câmera); Feito isto, calcula-se o recorte 3D (contra um volume de visualização) e depois calcula-se a projeção, para alterar a representação do objeto de 3D para 2D. Logo em seguida é realizado o mapeamento da window para viewport, passando-se, assim, para o SRT. 9

10 Projeção É o processo de mapeamento de representações de objetos no espaço 3D para imagens 2D que serão exibidas em um dispositivo como um monitor. As projeções são divididas em dois tipos principais: Projeção Paralela Ortográfica Projeção Perspectiva 10

11 Projeção Ortográfica As projetantes são paralelas entre si, passam pelos pontos que definem os objetos e interseccionam o plano com um ângulo de 90º. Simplesmente descarta-se uma das dimensões. Um ponto (x, y, z) fica (x, y). Não importa a distância entre o objeto e o observador. 11

12 Projeção Ortográfica No OpenGL: glortho( max_x, min_x, max_y, min_y, max_z, min_z); max_x e min_x limites do eixo x; max_y e min_y limites do eixo y; max_z e min_z limites no eixo z; 12

13 Projeção Perspectiva As projetantes emanam de um único ponto que está a uma distância finita do plano de projeção e passam pelos pontos que definem os objetos. Os objetos mais longes do observador irão aparecer menores na imagem. 13

14 Projeção Perspectiva No OpenGL: gluperspective(angulo, aspecto, znear, zfar); angulo ângulo de visualização na direção y; aspecto área de visualização na direção x ; znear distância do observador até o plano frontal; zfar distância do observador até o plano de corte traseiro; 14

15 Ortográfica x Perspectiva 15

16 Câmera Sintética 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. 16

17 Câmera Sintética 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. 17

18 Câmera Sintética 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. 18

19 Câmera Sintética 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 19

20 Câmera Sintética No OpenGL: glulookat(obsx, obsy, obsz, alvox, alvoy, alvoz, upx, upy, upz); obsx, obsy, obsz posição da câmera; alvox, alvoy, alvoz coordenadas do alvo, isto é, para onde o observador esta olhando; upx, upy, upz coordenadas que estabelecem o vetor up; 20

21 Modelagem Tridimensional Modelagem tridimensional é um área da computação gráfica que tem como objetivo a geração de entidades em três dimensões, geração de cena estática (renderização), imagem em movimento (animação) com ou sem interatividade. É basicamente a criação de formas, objetos, personagens e cenários. 21

22 Modelagem Tridimensional Para elaboração são utilizadas ferramentas computacionais avançadas e direcionadas para esse tipo de tarefa. Softwares Proprietários: 3D Studio Max Maya ZBrush Swift3D Livres: Blender Wings 3D CB Model Pro Anim8or 22

23 Modelagem Tridimensional Para a geração de modelagem tridimensional são necessários recursos de software e hardware adequados. Modelagem Configuração do layout da cena Mapeamento Iluminação Geração de câmeras Geração de cena Renderização Animação 23

24 Referências Berg, Alexandre. Aula 06 Processo de Visualização 3D. Disponível em ml Manssour, I. H.; Cohen, M. OpenGL Uma Abordagem Prática e Objetiva. São Paulo: Novatec Editora,