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GB-109 – Elementos de Computação Gráfica Professor
Gilson A. Giraldi ([email protected])
Coordenação de Ciência da Computação
Web Page:
http://virtual01.lncc.br/~giraldi/GB-109
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1. Introdução à Computação Gráfica 1.1 Conceitos Básicos 1.2 Dispositivos Gráficos 2D e 3D 1.3 Modelagem em Computação Gráfica 1.4 Interação com os objetos de uma Cena 1.5 Sistemas para Visualização de Dados 2. Tecnologia dos Dispositivos Raster 2.1 Algoritmo de Bresenham’s 2.2 Geração do Display – Scan Convertion 2.3 Frame Buffers 2.4 Algoritmos para Preenchimento de Polígonos 2.5 Aliasing 2.6 Teoria de Cores 3. Clipping 3.1 Clipping 2D 3.2 Clipping 3D 4. Superfícies e Linhas Escondidas
Ementa do Curso
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5. Transformações no Plano e no Espaço 5.1 Introdução – Matrizes e Computação Gráfica 5.2 Coordenadas Homogêneas 5.3 Transformações de Escala 5.4 Transformações de sisalhamento 5.5 Rotação e Translação 5.6 Reflexão 5.7 Geometrias Afim e Perspectiva 5.8 Projeções: Ortográfica, Axonométrica, Obliqua e Perspectiva 6. Modelagem Geométrica 6.1 Representação Implícita e Paramétrica 6.2 Espaços de Curvas: Bézier e Splines 6.3 Superfícies Implícitas 6.4 Representações Paramétricas de Superfícies 6.5 Superfícies Splines 7. Rendering 7.1 Conceitos básicos 7.2 Modelos de Iluminação 7.3 Determinando o Vetor Normal e Vetor de Reflexão 7.4 Modelos de Phong e Gourand 7.5 Efeitos de Transparência, Sombras e Texturas 7.6 Ray Tracing 7.7 Radiosidade
Ementa do Curso
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GB 109 GA 023
GB 500: Topicos em Vis. Cient. e RV
Quarto PeriodoTerceiro Periodo
Segundo Periodo
Computação Visual no LNCC
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What is Computer Graphics?
create images with computer
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What is CG used for?
graphical user interfaces modeling systems simulation & visualization
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What is CG used for?
movies animation special effects
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What is CG used for?
computer games
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What is CG used for?
images design advertising art
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What is CG used for?
Virtual reality and Augmented reality
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What is CG used for?
•Scientific Visualization
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Main Areas in CG
Hardware Visibility Geometric Modeling Rendering Animation
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• I/O Devices
• Virtual Reality (VR)
• Motion Capture
•Displays – VR, Holographic
•GPU and PPU
•Cameras (Image-Based-Rendering)
•Lazer Scanners
Hardware
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Hardware Input Devices Mouse 2D/3D, scanners 2D, Haptic Devices
Mouse 3DPhantom - Haptic Device
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Hardware Input Devices
Data Glove Motion Capture
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Laser Scanners Input Devices
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Hardware
Output Devices
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Hardware
Output Devices
Holographic Display
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3D Local Visualization Model
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Simple Illumination Model
• No Transparency effects
• No Shadows
• No Secondary light sources
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Perspective Projection
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Viewing Transformation: Camera Placement
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Clipping
we’ve been assuming that all primitives (lines, triangles, polygons) lie entirely within the viewport in general, this assumption will not hold:
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Clipping
analytically calculating the portions of primitives within the viewport
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Hidden Lines
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Hidden Line Removal
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Hidden Surface Removal
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Rasterization
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Rendering
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Gouraud Shading
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Specular Reflection
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Phong Shading
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Surface Representation
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Complex Lighting and Shading
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Texture Mapping
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Global Illumination Model (Ray-Tracing)
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Global Illumination
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Animation
generating motion interpolating between frames Physics-Based Models Motion Capture
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Mathematical Elements for CG Spatial Data Structures (Octree, etc) Geometric Modeling
Surface Representation: Splines, NURBS, Implicit representations Variational Methods Differential Manifolds Models
Light Models Image Based Techniques Kinematics and Dynamic Methods – Physics-Based Modeling Stochastic Methods – Non-Deterministic Fractals
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GB-109
Objetivo Principal: Estudo de elementos teóricos básicos para CG no contexto da Modelagem Computacional.
Curso Baseado em: Seminários Trabalhos Teóricos e práticos Duas provas escritas
Linguagem de Programação: C, C++, Java ou Python
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Avaliação e Média Final
•Duas Provas (P1 e P2): Notas de 0.0 a 10.00.0 – 2.9 (E) 7.0 – 7.9 (B)3.0 – 4.9 (D) 8.0 – 8.9 (B+)5.0 – 6.9 (C) 9.0 – 10.0 (A)
•Provas com 3/5 das questões baseadas nas listas
•Listas para casa e listas para a sala
•Média dos trabalhos (Listas,implementações, Seminários): MT
•Média Final = (P1 + MT + P2)/3
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GB-109
Não é curso state-of-the-art
Não enfoca utilização de aplicativos
Não ensina high-level libraries (OpenGL,etc)
Estes temas poderão ser cobertos em estudos posteriores.
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Pré-Requisitos: Lista Exercicios 1
.,:
:
,,:
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,,,,,
33
321
xAxTT
çõesTransforma
vvvBBases
uvuv
feducbav
2222
rt
cz
s
by
r
ax
Geometria Analítica em 3D: Equações de retas, cônicas, planos, esferas, etc
Cálculo Vetorial e Algebra Linear
Cálculo Diferencial e Integral
dt
dz
dt
dy
dt
dx
dt
rd
tztytxtr
,,
,,,
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CUIDADO!
Curso trabalhoso
Enfoque matemático e formal
Implementações exigem tempo para obter os resultados necessários
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Perspectivas para Teses
• Computação Gráfica•Modelagem Geométrica via Métodos Variacionais•Modelos Massa-Mola•Realidade Virtual
•Visualização Científica•Visualização de Campos Dependentes do Tempo
•Animação de Fluidos•Multiresolução•Técnicas Baseadas em Partículas
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Bibliografia
1) D. F. Rogers. Procedural Elements for Computer Graphics. McGraw-Hill International Editions , 1985.
2) D. F. Rogers and J. A. Adams. Mathematical Elements for Computer Graphics. McGraw-Hill International Editions , Second Edition, 1990.
3) J. D. Foley, A. Dam, S. K. Feiner, and J. F. Hughes. Computer Graphics, Principles and Practice, 2nd ed. Addison Wesley, 1990.
4) Fernando Luiz B. Ribeiro, Introdução à Computação Gráfica, edited by Setor de Publicações e Programação Visual/COPPE, Universidade Federal do Rio de Janeiro.