Conceitos e Enquadramento Histórico

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Luzia Salgado Borges
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1 Conceitos e Enquadramento Histórico Edward Angel, Cap. 1 Instituto Superior Técnico Computação Gráfica 2009/2010 1

2 Objectivos Aprender diferenças entre CG vectorial e raster (quadrículas) Conhecer evolução nos últimos 40 anos de conceitos, sistemas, equipamentos, normas, aplicações Saber quais as entidades necessárias para criar a imagem de uma cena e saber justificar Conhecer o pipeline de visualização Saber quais os andares de um pipeline 2

aplicações Saber quais as entidades necessárias para criar a imagem de uma cena e

3 Sumário Conceitos Iniciais Os primeiros 40 anos da Computação Gráfica Criação de Imagens (1.3 a 1.6) Arquitecturas Gráficas (1.7 a 1.9) 3

4 1. Conceitos Iniciais Como se cria uma Imagem? 4

5 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 a Imagem numa superfície de visualização 5

com o Maya (OpenGL) Hardware: Computador pessoal com processadores

6 Sistemas Gráficos 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 Evolução constante Xerox STAR (1981) Apple iphone (Actualidade) SketchPAD (1963) IBM2250 (1964)

mantêm-se actual Conceptualmente correcto Funcionalmente aplicável Evolução

7 Modelo Conceptual da Interacção Gráfica

8 Sistema Gráfico Interactivo 8

9 Sistema Gráfico Interactivo 9

10 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 10

11 PostScript ou Logo moveto (0, 0) lineto (5, 0) lineto (5, 5) lineto (0, 5) lineto (0, 0) Desenho de? 11

12 Dispositivo de Saída Unidade de Quadrícula Interface c/ unidade de processamento central ( host ) Comandos de visualização Controlador de Ecrã Controlador de Vídeo 12

0000000000000001111111100 0000000000000000111111000 0000000000000000011110000 0000000000000000000000000

13 Dispositivos Gráficos Vectorial Quadrícula

14 Vectorial vs. Quadrícula Uns têm Pontos na imagem (pixéis) Resolução descontínua provoca aliasing Nº de cores variável (mas enorme) Outros têm Dimensões em unidades de comprimento Resolução contínua não há aliasing Número de cores normalmente limitado 14

15 Dispositivos Físicos Tubos de Raios Catódicos Impressoras Traçadores de Caneta Que aplicações? 15

16 Tubos de Raios Catódicos 16

17 1. Os primeiros 40 anos da Computação Gráfica De 1955 até

18 A Primeira Aplicação (1955) SAGE, Semi-Automatic Ground Environment monitorização e controlo com CRT e caneta luminosa (light-pen) 18

19 A Década de 60 Desenho de Arames (wireframe) Sketchpad Processadores de Desenho Tubo de Armazenamento no Ecrã 19

20 A Computação Gráfica Interactiva (1963) Ivan Sutherland e o Sketchpad 20

21 Tubo com Armazenamento no Ecrã 21

22 O Rato (Douglas Engelbart) 22

23 A Década de 70 Gráficos de Quadrículas Normas Oficiais (ISO e ANSI) Estações Gráficas Animação por Computador 23

24 Gráficos de Quadrículas 24

25 Das Linhas aos Polígonos 25

26 Normas GKS (2D) Criado em 1977 Prof. José Encarnação (Fraunhofer Institute) ANSI X3.124 e ISO/IEC 7942 PHIGS API para 3D rendering desenhada na década de 80 ANSI X e ISO/IEC 9592 IGES ANSI standard desde 1980 Continua a ser um standard mais usado em CAD 26

27 Estações de Trabalho Estação de Trabalho: Modelo Cliente Servidor Ligações em Rede Elevado grau de interactividade Aplicações Distribuídas Digital, Data General, Apolo, HP,... 27

28 A Década de 80 As primeiras Empresas Evans & Sutherland Silicon Graphics Inc Incremento do Realismo Sombreamento Mapeamentos de Texturas RayTracing Radiosidade Hardware Gráfico Especializado (SGI) Anúncios Comerciais Hollywood 28

29 Incremento de Realismo Sombreamento: Gouraud Phong Mapeamento de Texturas RayTracing Radiosidade 29

30 Mapeamentos Sombreamento Environment Map Bump Map 30

31 Radiosidade 31

32 A Década de 90 OpenGL API Gráficos na Web (VRML) Filmes de Longa Metragem Jogos Novas Capacidades do Hardware Vários tipos de buffers 32

33 VRML - Visualizar um Cone #VRML V2.0 utf8 Shape {geometry Cone {} } 33

34 Um Cone mais complexo #VRML V2.0 utf8 # Red cone Shape { appearance Appearance { material Material { diffusecolor } } geometry Cone { bottomradius 0.7 height 1.6 } } 34

35 CG: Foto realismo Placas e Processadores Gráficos Nvidia, ATI, 3DLabs Consolas de Jogos Aplicações Gráficas na Indústria: Maya, Lightwave Pipelines Programáveis (GPUs) 35

36 Foto Realismo 36

37 Principais Associações SIGGRAPH do ACM, The Special Interest Group on Computer Graphics and Interactive Techniques. Eurographics Grupo Português de Computação Gráfica 37

38 Resumo Quadrículas -> Vectores -> Quadrículas Frame-Buffer -> Arquitecturas Especializadas -> Pipelines Programáveis Modelo de Arames -> Sombreamento -> Radiosidade Caneta Luminosa -> Rato Simulação -> Animação > Tempo Real 38

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