Fundamentos, Origens e Objectivos da Computação Gráfica · Arte Efeitos especiais, modelagens...
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Computação GráficaAula #1: Fundamentos, Origens e Objectivos da Computação Gráfica.
MSc. Tomás Orlando Junco Vázquez
ISUTIC - 2017
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Computação Gráfica
O professor
➢Nome: Tomás Orlando Junco Vázquez.
➢Graduado de: Ciencia da Computação
➢Categoria docente: Assistente.
➢Matérias: Computação Gráfica,➢ Compiladores, ➢ Estructura de Dados,➢ Interface Homen-Máquina,➢ Inteligência Artificial,➢ ACM-ICPC.
➢e-mail: [email protected]
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Computação Gráfica
A Matéria
➢Nome: Computação Gráfica.
➢Site: https://cgisutic.wordpress.com/
➢Carga Horária: 60.
➢Avaliações:
– Primeira Prova de Frequência: Setembro.
– Segunda Prova de Frequência: Outubro.
– Avaliações contínuas: Aulas (escritas, orales, seminário, tarefas, trabalho prático).
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Computação Gráfica
Principais conteúdos
Entidades e modelos geométricos.
Vetores, matrizes e geometria na Computação Gráfica.
Estrutura de dados para alojar as entidades.
Realismo virtual (cor e sombra). Iluminação e texturas.
Trabalho com uma biblioteca gráfica.
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Computação Gráfica
Bibliografía recomendada
FOLEY, J. et al. - Computer Graphics: Principles and Practice; 3a ed.; New York: Addison-Wesley, 2014.
COHEN, M. e MANSSOUR, I. – OpenGL: Uma Abordagem Prática e Objetiva; São Paulo: Novatec, 2006.
AZEVEDO, E. e CONCI, A. – Computação Gráfica: Teoria e Prática; Rio de Janeiro: Editora Campus, 2003.
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Aula de hoje
Fundamentos, Origens e Objectivos da Computação Gráfica.
Sistemas e Equipamentos Gráficos.
Dispositivos de Entrada e Saída.
Computação Gráfica
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Objetivo
Identificar as origens e fundamentos da Computação
Gráfica, bem como os sistemas e dispositivos
associados a ela.
Computação Gráfica
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¿O que é Computação Gráfica?
Segundo a ISO, a definição de Computação Gráfica é:
“um conjunto de ferramentas e técnicas para converter
dados para, ou desde, um dispositivo gráfico através do
computador”.
Computação Gráfica
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¿O que é Computação Gráfica?
Segundo a FOLEY, J. et al., a definição de Computação
Gráfica é: “A ciência e a arte de comunicar visualmente
através do visor do computador e seus dispositivos de
interacção.”
Computação Gráfica
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2D
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3D
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Tarefa 2 (próxima aula)
Pesquisar, e mostrar aos colegas mediante video ouapresentação, exemplos aplicativos, jogos, filmes ouséries recentes que incluam elementos de computaçãográfica.
Computação Gráfica
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Origens Computação Gráfica
O primeiro computador a possuir recursos gráficos de
visualização de dados numéricos foi o Whirlwind I,
desenvolvido pelo MIT em 1950, com finalidades
acadêmicas e militares. Em 1955, o comando de
defesa aérea dos Estados Unidos desenvolveu um
sistema de monitoramento e controle de vôos
utilizando o Whirlwind I como plataforma.
O sistema convertia as informações capturadas pelo
radar em imagem de um tubo de raios catódicos, no
qual o usuário podia apontar com uma caneta ótica
para os pontos suspeitos.
Computação Gráfica
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Origens Computação Gráfica
Em 1959 surgiu o termo Computer Graphics, criado
por Verne Hudson, enquanto o mesmo coordenava
um projeto para a Boeing de simulação de fatores
humanos em aviões.
Em 1962 surgiu uma das mais importantes
publicações da computação gráfica de todos os
tempos, a tese de Ivan Sutherland (Sketchpad – A
Man-Machine Graphical Communication System).
Com o programa podiam-se fazer traços no ecrã do
computador usando uma caneta ótica.
Computação Gráfica
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Origens Computação Gráfica
Computação Gráfica
Em 1960 é lançado o
primeiro computador
comercial DEC PDP-1,
e um ano depois no
MIT é criado o primeiro
jogo de computador
(Spacewars) para o
DEC PDP-1.
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Origens Computação Gráfica
Em 1963, Ivan E. Sutherland (Pai da Computação
Gráfica) apresenta um sistema de desenho interativo
de primitivas gráficas 2D baseado em caneta
luminosa.
Computação Gráfica
Tarefa 1 (próxima aula):
Procurar dados biográficos de
Ivan E. Sutherland e seus
principais contribuições à
Computação Gráfica.
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Evolução da Computação Gráfica
Nos anos 70 estendeu-se rapidamente o uso dos
gráficos produzidos por meios informáticos. Em 1978
o laboratório central de Física Aplicada da
Universidade John-Hopkins publicou um trabalho que
logo converteu-se na obra "Matematical elements for
computer graphics" de David F. Rogers.
Ao começo dos anos 90, quase todas as ferramentas
técnicas estavam preparadas para ser utilizadas
pelos desenhadores gráficos. Silicon Graphics (SGI)
é o líder em gráficos 3D. Sua biblioteca IrisGL é
considerada "estado da arte".
Computação Gráfica
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Evolução da Computação Gráfica
Em 1990 começa a colaboração SGI – Microsoft e o
desenvolvimento de OpenGL. Dois anos depois
completa-se OpenGL1.0.
Posteriormente no ano 2010 atinge-se a versão 4.0
de OpenGL.
Em 2011 surge WebGL 1.0 (API de gráficos 3D de
baixo nível para websites) e completa-se OpenGL4.2.
Em agosto de 2014, OpenGL chegou a sua versão
atual 4.5.
Computação Gráfica
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Introdução na Computação Gráfica
O aspecto visual da communicação é normalmente
na direcção computador - usuário, e a direcção
usuário - computador é mediada por dispositivos
como o rato, teclado, joystick, controlador de jogo, ou
ecrã tacto-sensível.
Na direção computador - usuário, os consumidores
finais das comunicações são humanos, e assim as
formas que os seres humanos percebem as imagens
são fundamentais para a concepção de programas
gráficos.
Computação Gráfica
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Ciências e seus papéis em Computação Gráfica
Física.
Computação Gráfica
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Ciências e seus papéis em Computação Gráfica
Matemática.
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Presença da Computação Gráfica em nosso meio
Computação Gráfica
Medicina Exames, diagnósticos, estudo, planejamento de procedimentos
Geografia Cartografia, GIS, georreferenciamento, previsão de colheitas
Meteorologia Previsão do tempo, reconhecimento de poluição
Turismo Visitas virtuais, mapas, divulgação e reservas
Arte Efeitos especiais, modelagens criativas, esculturas e pinturas
Arquitetura Perspectivas, projetos de interiores e paisagismo
Educação Aprendizado, desenvolvimento motor, reabilitação
Engenharia Em todas as suas áreas (mecânica, civil, aeronáutica etc.)
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Modelos
Um modelo geométrico é um modelo de algo que nós
planejamos ter aparecer em uma imagem: Fazemos
um modelo de um carro ou uma casa. O modelo
geométrico é reforçado com vários outros atributos
que descrevem a cor ou a textura ou reflectância dos
materiais envolvidos no modelo.
Modelo: Descrição geométrica mais outras
informações associadas.
Modelagem: Processo de criação de um modelo a
partir de nada.
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Arquitectura de sistemas
Os sistemas para computação gráfica precisam de
alguns dispositivos gráficos de entrada e saída
ligados a um computador. Assim, dispositivos
gráficos são elementos críticos de um sistema de
computação gráfica. Através dele interagimos com o
sistema na busca de uma extensão dos limites de
nosso corpo e uma melhor comunicação com a
máquina.
Computação Gráfica
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Dispositivos Gráficos de Entrada
Computação Gráfica
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Dispositivos de Entrada 3D
Computação Gráfica
Scanner Tridimensional Digitalizador Tridimensional
Luva
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Dispositivos de Entrada 3D
Computação Gráfica
3D Controller
Roupa de RV
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Dispositivos Gráficos de Saída
Computação Gráfica
Impressoras
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Dispositivos Gráficos de Saída
Computação Gráfica
Monitores
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Dispositivos Gráficos de Saída
Computação Gráfica
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Placas Aceleradoras de Vídeo
Os monitores interpretam sinais analógicos para
apresentar imagens na tela. Para isso, o processador
existente na placa de vídeo precisa transformar os
sinais digitais em analógicos antes de enviá-los ao
monitor. Nem todo o processamento de imagens é
realizado pelo processador de vídeo.
Parte desse trabalho é realizada pelo processador
principal, mas quanto mais poderoso o processador
de vídeo, menos sobrecarregado fica o processador
principal, ficando disponível para efetuar outras
tarefas.
Computação Gráfica
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NVIDIA GeForce GT 240
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Placas Aceleradoras de Vídeo
Processar imagens é, basicamente, fazer cálculos.
Quanto mais complexa uma imagem, maior o número
de pontos que devem ser criados, ocorrendo o
mesmo se desejarmos melhores resoluções de
imagem. As placas aceleradoras 3D de uso
profissional são normalmente otimizadas para
trabalhar com OpenGL, DirectX e alguns softwares
de modelagem.
Computação Gráfica
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A porta AGP
AGP (Accelerated Graphics Port) segue como padrão
mínimo para boas placas gráficas. É usada para
conectar placas gráficas diretamente para a CPU e
para a memória principal. O modo AGP permite que
as placas gráficas se comuniquem com a CPU e com
a memória principal a taxas de dados de cinco a oito
vezes mais rápido do que o barramento PCI.
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Tarefa 3 (próxima semana)
Procurar informação para responder as seguintesperguntas:
1. ¿O que é OpenGL?
2. ¿Em que consiste a arquitectura de OpenGL (OpenGL
Rendering Pipeline)?
3. ¿O que é uma entidade geométrica?
¿Onde procurar?
- AZEVEDO, E. e CONCI, A. – Computação Gráfica: Teoria e Prática
(Capítulo 1).- FOLEY, J. et al. - Computer Graphics: Principles and Practice(Capítulo 16).- IZNAGA A. y PEREZ I. - Fundamentos de la gráfica porcomputadora (Capítulo 1).
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Conclusões
- Ampla presença da Computação Gráfica em nosso meio.
- Constante evolução tecnológica para o desenvolvimento
desta matéria.
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Como dispensar a primeira prova? Pesquisar, implementar e
fazer apresentação sobre algum dos seguintes temas:
Fecho convexo: Dado um conjunto de pontos, determine o
menor polígono convexo contendo todos os pontos.
Triangulação de um polígono: Decompor um polígono
numa série de triângulos que o recubram.
Problema do par de pontos mais próximos: Dado um
conjunto de pontos, determine o par de pontos com menor
distância entre eles.
Computação Gráfica
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Como dispensar a primeira prova? Pesquisar, implementar e
fazer apresentação sobre algum dos seguintes temas:
Interseção de segmentos: Determinar as interseções de
um dado conjunto de segmentos de retas.
Problema da galeria de arte: Determinar o mínimo número
de pontos de um polígono que são suficientes para ver a
todos os restantes.
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Computação GráficaAula #1: Fundamentos, Origens e Objectivos da Computação Gráfica.
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