Enquadramento e Conceitos Fundamentais · Foca a forma como os utilizadores interagem com os...

Licenciatura em Engenharia Informática e de Computadores

Computação Gráfica

Enquadramento eConceitos Fundamentais

© 2013 Corpo docente de Computação Gráfica / CG&M / DEI / IST / UTL

Edward Angel, Cap. 1

LEICCG

Introdução à Computação GráficaEnquadramento e Conceitos Fundamentais


LEIC CGO que é Computação Gráfica?

Uso de computadores para criação e manipulação de imagens


Shirley etal. 2009

Preocupa-se com todos os aspectos da produção de imagens usando computadores

Edward Angel, 2009

LEIC CGComo se cria uma imagem?


… isto em CG.

LEIC CGComo se cria uma imagem?


No mestrado!!!

LEIC CGÁreas da Computação Gráfica

� Modelação (modelling)� Trata da especificação matemática da forma e aparência,

• Para ser armazenada em computador

� Representação (rendering)� Foca a criação de imagens a partir de modelos

� Animação (animation)� Permite dar a ilusão de movimento recorrendo a sequência

de imagens


LEIC CG

Vídeo

Catmull and Parke, Univ. Utah, 1972


LEIC CG+ 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

� ....


LEIC CGSistemas Gráficos Interactivos� Nasceram na década de 1960

� Desenvolveram-se na década de 1970

� Globalizaram-se entre 1980~1995

� O modelo original mantem-se actual� Conceptualmente correcto� Funcionalmente aplicável


SketchPAD (1963)IBM2250 (1964)

Xerox STAR (1981)

Apple iPhone(Actualidade)

LEIC CG

Sistema Gráfico InteractivoPerspectiva de Hardware


LEIC CG

Dispositivo de Saída

Unidade Vectorial


Interface c/ unidade de processamento central (“host”)

.

.MOVE

1015

LINE400300

CHARLucyLINE

.

.JMP

Controlo de Ecrã

Me

mór

ia d

e r

efr

esc

am

ent

o

Lucy

Comandos de visualização

LEIC CGPostScript ou Logomoveto (0, 0)lineto (5, 0)lineto (5, 5)lineto (0, 5)lineto (0, 0)

� Desenho de?


LEIC CG

Dispositivo de Saída

Unidade de Quadrícula


Comandos de visualização

Controlador de Ecrã

Controlador de Vídeo

00000000000000000000000000000000000000000011110000000000000000000011111100000000000000000011111111000000000000000000111111000000000000000000001111000000000000000000000000000000011111111000000000000000001111111100000000000000000111111110000000000000000000000000000000000000000

LEIC CGDispositivos Gráficos


Vectorial Quadrícula

LEIC CG

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


LEICCG

Conceitos BásicosEnquadramento e Conceitos Fundamentais


LEIC CGAPI 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)


LEIC CGPipeline Gráfico

“Peça” fundamental para representação gráficaSub-sistema de software/hardware


LEIC CGPipeline Gráfico

� 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

LEIC CGPipeline 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


LEIC CGFrame

� Computação gráfica em tempo real� Baseia-se na representação sequencial de imagens estáticas

(tal como no cinematógrafo de Lumiére em 1890)


LEIC CGFrame

� Objectivo da computação gráfica em tempo real é� Gerar um conjunto de imagens a partir de uma cena

� A cada uma destas imagens dá-se o nome de 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)


LEIC CGComputação Gráfica Interactiva

� Objectivo da computação gráfica interactiva é� Não apenas gerar frames em tempo real

� Mas dar ao utilizador o controlo do que está a ver• O resultado produzido depende do input do utilizador


?Edward Angel, Cap. 2

LEIC CGNa próxima aula

Introdução ao OpenGL

Introdução às APIs gráficas

Estrutura e Bibliotecas OpenGL

Programação baseada em acontecimentosDesenhar objectos geométricos

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Edward Angel, Cap. 2

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