Computação Gráfica. 35T56 Sala 3E3 Bruno Motta de Carvalho DIMAp Sala 15 Ramal 227

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Rafael Dinis Bastos
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1 Computação Gráfica 35T56 Sala 3E3 Bruno Motta de Carvalho DIMAp Sala 15 Ramal 227

2 Logística do Curso 2 2 avaliações Projetos práticos Grupos de duas pessoas (somente para os projetos!!) Implementações podem ser feitas na linguagem de sua preferência

3 Programa do Curso 3 Introdução Formação e representação de imagens Algoritmos de rasterização e recorte Transformações geométricas OpenGL Visualização 3D Sistemas de representação de cores Representação de curvas e superfícies

Transformações geométricas OpenGL Visualização 3D

4 Programa do Curso 4 Modelagem de sólidos Iluminação e sombreamento Ray tracing Radiosidade Algoritmos de visibilidade Animação Programação de GPUs

5 Referências Computer Graphics: Principle and Practice. Foley, Van Dam, Feiner and Hughes, Addison Wesley, 1993 Computer Graphics with OpenGL, 3rd Ed. Hearn, Baker. Prentice Hall, 2004 OpenGL Programming Guide: The Official Guide to Learning OpenGL, Version 1.4, Fourth Edition. Shreiner, D., M. Woo, J. Neider and T. Davis. Addison Wesley, redbook 1.1/ 5

6 Cronograma Inicial Data 6 Assunto 21/02/06Introdução 23/02/06 02/03/06Aquisição e Representação de Imagens 07/03/06Algoritmos de rasterização e recorte 09/03/06Transformações geométricas 14/03/06OpenGL 16/03/06Aula prática de OpenGL 21/03/06Visualização tridimensional 23/03/06Visualização tridimensional 28/03/06Sistemas de representação de cores 30/03/06Prova 04/04/06Representação de curvas e superfícies 06/04/06Representação de curvas e superfícies 11/04/06Representação de curvas e superfícies 13/04/06Semana Santa 18/04/06Modelagem de sólidos 20/04/06Modelagem de sólidos Data Assunto 25/04/06Iluminação e sombreamento 27/04/06Ray-tracing 02/05/06PBRT 04/05/06Acelerando o ray-tracing 09/05/06Revisão 11/05/06Prova 16/05/06Radiosidade 18/05/06Radiosidade 23/05/06Animação 25/05/06Animação 30/05/06Programação de GPUs 01/06/06Programação de GPUs 06/06/06Acompanhamento dos projetos 08/06/06Acompanhamento dos projetos 13/06/06Apresentação de Trabalhos 15/06/06Apresentação de Trabalhos 20/06/06Prova final

curvas e superfícies 06/04/06Representação de curvas e superfícies 11/04/06Representação de curvas e superfícies 13/04/06Semana Santa 18/04/06Modelagem de sólidos 20/04/06Modelagem de sólidos Data

7 Introdução O que é computação gráfica? Como evoluiu a computação gráfica? Quais as áreas de aplicação em que a computação gráfica é utilizada? 7

8 Introdução 8 Geração de imagens (possivelmente realísticas) de cenas virtuais usando computadores. Neste contexto se refere aos algoritmos, construções conceituais e conhecimentos matemáticos necessários para gerar cenas virtuais bi ou tridimensionais A síntese de figuras artificiais a criação de imagens a partir de descrições

Neste contexto se refere aos algoritmos, construções conceituais e conhecimentos

9 Relacionamento com outras áreas afins Processamento de Imagens Computação Gráfica Imagens Descrições Visão Computacional 9

10 História da Computação Gráfica Anos DAC 1 (Design Augmented by Computers) GM e IBM Sketchpad (1961) Ivan Sutherland (MIT) Primeiro programa gráfico interativo Spacewar (1961) Steve Russel (MIT) Primeiro vídeo game Primeiras aplicações de visualização científica Bell Labs., Boeing, etc. Primeiras animações e algoritmos de visibilidade (University of Utah)

(1961) Steve Russel (MIT) Primeiro vídeo game Primeiras aplicações de visualização

11 Evolução do Hardware Gráfico Anos 60 Mini computador interativo (PDP 1, da DEC) 1960 Caneta ótica para o Sketchpad (MIT) 1961 Terminal gráfico (IBM 2250) 1965 Head Mounted Display (Sutherland, MIT)

12 História da Computação Gráfica Anos SCANIMATE (CIC) programa para leitura (através de scanners) e manipulação de artwork já existente Gouraud shading (1971) interpolação de cores nos polígonos Fundação da III, LucasFilm, Robert Abel & Associates, digital Effects, MAGI, Systems Simulation, etc. Primeiro SIGGRAPH (1973) Texture mapping, Z buffering, renderização de superfícies curvas (Catmull, UU) 1974

Fundação da III, LucasFilm, Robert Abel & Associates, digital Effects, MAGI, Systems Simulation, etc.

13 História da Computação Gráfica Anos Phong Shading (Phong, UU) 1974 Fractais (Mandelbrot, IBM) 1975 Bump Mapping, environment Mapping (Blinn, JPL) 1976 Primeira edição da Computer Graphic World (CGW) 1977 Anti aliasing (Blinn, JPL) 1977 Primeiros efeitos especiais produzidos por CG em longas metragem (Star Wars 1977, Alien 1979)

edição da Computer Graphic World (CGW) 1977 Anti aliasing (Blinn, JPL) 1977

14 Evolução do Hardware Gráfico Anos Primeiros microcomputadores (Altair 8800, MITS) 1971 Fundação da Atari 1971 e criação do primeiro video game comercial (Pong) 1972 Primeiros frame buffers 1972 Primeiro computador pessoal com display gráfico (e mouse) Xerox Alto (Xerox) 1972 Fundação da Apple 1975

comercial (Pong) 1972 Primeiros frame buffers 1972 Primeiro computador

15 História da Computação Gráfica Anos Ray tracing (Whitted) 1980 REYES, primeiro renderer da LucasFilm, que evoluiu para o Renderman (Carpenter, LucasFilm) 1981 Autocad Primeiro morphing (Brigham) 1982 Tron (1982), The Last Starfighter (1984), Young Shelock Holmes (1985) Wavefront Primeiro software comercial para animação 3D 1984

Autocad 1 1982 Primeiro morphing (Brigham) 1982 Tron (1982), The Last Starfighter

16 História da Computação Gráfica Anos Radiosidade (Goral, Greenberg, Cornell) 1984 Shading languages (Perlin, NYU) 1985 TOPAS Primeiro software de animação (de boa qualidade) para computadores pessoais 1986 Animação forense 1986 Divisão gráfica da LucasFilm se separa criando a Pixar 1986 Renderman 1988

de animação (de boa qualidade) para computadores pessoais 1986 Animação

17 Evolução do Hardware Gráfico Anos 80 Lançamento do IBM PC 1981 Fundação da SGI 1982 Dataglove 1983 Placa de vídeo Targa 1984 VPL Research Primeira firma especializada em realidade virtual 1985 Macintosh

Placa de vídeo Targa 1984 VPL Research Primeira

18 História da Computação Gráfica Anos D Studio (Autodesk) 1990 Programas de pintura impressionista NPR (Haeberli) 1990 Terminator Doom Primeiro jogo 3D para múltiplos jogadores 1993 Programa de ilustração em nanquim (Salesin et al.) 1994

Terminator 2 1991 Doom Primeiro jogo 3D para múltiplos

19 História da Computação Gráfica Anos 90 Toy Story Primeiro longa metragem completamente (??)gerado por computador 1995 Cassiopéia (1996) Maya (Wavefront)

20 Evolução do Hardware Gráfico Anos Playstation (Sony) 1995 Nintendo NVidia RIVA NVidia RIVA TNT (primeira a suportar multi texturas) 1998 NVidia GeForce 256 (primeira GPU) 1999 NVidia GeForce2 Go (primeira GPU para laptops) 2000 NVidia GeForce3 (primeira GPU programável) 2001

texturas) 1998 NVidia GeForce 256 (primeira GPU) 1999 NVidia GeForce2 Go

21 História da Computação Gráfica Atual (Anos 2000) Point rendering Programação em GPUs Crowd simulation Técnicas mais avançadas para representar fenômenos naturais, como fogo, água, raios, etc. 21

22 Evolução do Hardware Gráfico Atual (Anos 2000) 22 NVidia GeForce3 (primeira GPU programável) 2001 Shading languages NVidia GeForce FX 2002 GeForce FX GeForce GPU ultrapassa a CPU em número de transistores Cinema digital

23 Aplicações de Computação Gráfica 23 Entretenimento

24 Aplicações de Computação Gráfica 24 Educação

25 Aplicações de Computação Gráfica 25 Simulação

26 Aplicações de Computação Gráfica 26 Treinamento Realidade Virtual

27 Aplicações de Computação Gráfica 27 Visualização

28 Aplicações de Computação Gráfica 28 Diagnósticos Médicos

29 Aplicações de Computação Gráfica 29 Diagnósticos Médicos

30 Softwares Utilizados em Computação Gráfica 30 OpenGL (Open Graphics Library) Atualmente na versão 2.0. Padrão de referência de placas gráficas DirectX Open Inventor Renderman Maya 3DMax Blender

31 OpenGL Interface de software para o hardware gráfico Permite que programas desenvolvidos em uma máquina com uma placa gráfica funcionem em outras máquinas com diferentes placas 31

32 OpenGL 32

33 OpenGL 33 OpenGL Utility Library (GLU) Contém rotinas que usam comandos OpenGL para mudar projeções, desenhar superfícies, etc. (acompanha OpenGL) OpenGL Extension to the X Window System (GLX) Para uso com X Window The OpenGL Utility Toolkit (GLUT) Interface de programação para a escrita de programas gráficos portáteis

34 OpenGL 34 Extensões Mecanismo utilizado para a incorporação de novas funções ao padrão OpenGL Geralmente, extensões propostas por companhias como Sun, Nvidia, ATI, são incorporadas no padrão aprovado pela ARB (Architecture Review Board) da OpenGL GLEW (The OpenGL Extension Wrangler Library) Ajuda na inicialização e no desenvolvimento de aplicações portáteis

35 DirectX API da Microsoft Windows API usada para acessar funções de baixo nível Direct Draw Toda renderização passa por ele Direct 3DRM Sistema de alto nível baseado em objetos e frames para programas 3D Direct 3DIM Suporte 3D de baixo nível para DirectX DirectX Graphics A partir do DirectX 8.0, os três sistemas acima foram unidos no DirectX Graphics 35

36 Open Inventor 36 Open Inventor é uma biblioteca orientada a objeto baseada no OpenGL que implementa objetos e métodos para a criação de aplicações gráficas tridimensionais interativas Considerado por muitos como a biblioteca padrão para visualização tridimensional e software de simulação visual na comunidade científica

37 Open Inventor Open Inventor oferece: Objetos e um modelo de eventos para interação com o usuário Componentes de aplicações de alto nível para a criação e edição de cenas 3D Impressão e conversão de dados para vários formatos 37

38 Open Inventor (Coin) 38 Coin implementa a API do Open Inventor Gratuita, com versões para Unix, Linux, BSD, Mac OS e Windows Com bindings para Qt, Win32, Xt/Motif e Mac OS X GUI

39 Estado da Arte em Computação Gráfica Simulação de fluidos, fumaça, viscosidade Renderização não fotorealista (NPR) Renderização baseada em imagens Renderização baseada em vídeos Simplificação e deformação de malhas tridimensionais 39

40 Estado da Arte em Computação Gráfica Caracterização e extração de movimento para animação Programação de unidades de processamento gráfico (GPUs) Modelagem interativa Renderização de áudio Animação de personagens influenciada por dados 40

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