Enquadramento e Conceitos Fundamentais

Transcrição

1 Licenciatura em Engenharia Informática e de Computadores Computação Gráfica Enquadramento e Conceitos Fundamentais Edward Angel, Cap. 1

2 LEIC CG Enquadramento e Conceitos Fundamentais Introdução à Computação Gráfica

3 O que é Computação Gráfica? Uso de computadores para criação e manipulação de imagens Shirley etal Preocupa-se com todos os aspectos da produção de imagens usando computadores Edward Angel, 2009

4 Como se cria uma imagem?

5 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 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 Vídeo Catmull and Parke, Univ. Utah, 1972

8 + 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 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 Vídeo Hans Roslings The Joy of Stats

11 SistemasGráficos 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 Xerox STAR (1981) Apple iphone (Actualidade) SketchPAD (1963) IBM2250 (1964)

12 Modelo conceptualde Sistema Gráfico Interactivo

13 Sistema Gráfico Interactivo Perspectiva de Hardware

14 Dispositivo de Saída Unidade Vectorial Interface c/ unidade de processamento central ( host ) Comandos de visualização Memória de refrescamento.. MOVE LINE CHAR Lucy LINE.. JMP Controlo de Ecrã Lucy

15 PostScript ou Logo moveto (0, 0) lineto (5, 0) lineto (5, 5) lineto (0, 5) lineto (0, 0) Desenho de?

16 Dispositivo de Saída Unidade de Quadrícula Comandos de visualização Controlador de Ecrã Controlador de Vídeo

17 Dispositivos Gráficos Vectorial Quadrícula

18 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 Número de cores normalmente limitado

19 DispositivosFísicos de Saída Tubos de Raios Catódicos LCDs / TFTs Impressoras Traçadores de Caneta Projectores Laser...

20 LEIC CG Enquadramento e Conceitos Fundamentais Conceitos Básicos

21 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) Pode ser ligado a diversas linguagens (C++, C#, Python) Usando UI s distintas (Qt)

22 Pipeline Gráfico Peça fundamental para representação gráfica Sub-sistemade 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 Incluindo alguns dispositivos móveis

23 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 Frame Computação gráfica em tempo real Baseia-se na representação sequencial de imagens estáticas (tal como no cinematógrafo de Lumiére em 1890)

25 Frame Objectivo da computação gráfica em tempo real é Gerarum conjuntode imagensa partirde umacena A cadaumadestasimagensdá-se o nomede frame Número de imagens(frames) que o sistema produz Indica desempenho de sistema gráfico Unidade de Medida: fps - frames per second Quanto mais elevada, melhor(>25fps)

26 Computação Gráfica Interactiva Objectivo da computação gráfica interactiva é Nãoapenasgerarframes emtempo real Mas daraoutilizadoro controlodo queestáa ver O resultado produzido depende do input do utilizador?