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Introdução Geral a Computação
GráficaUniversidade Católica de Pelotas
Curso de Engenharia da Computação
Disciplina de Computação Gráfica
Introdução Geral a Computação Gráfica
• O que é CG?▫ Áreas de Atuação▫ Definição▫ Computação Gráfica, Arte e Matemática▫ Mercado▫ Gerações da CG
• Classificação da CG quanto ao tratamento de imagens
• Fatores que influenciam no processo de criação de imagens em um SCGI
• Estilos Gráficos• Primitivas Gráficas
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Computação Gráfica
O que é Computação Gráfica?
• Imagens geradas por computador
▫ Revistas, Jogos, WEB, Cinema, Televisão...
• Ferramentas
▫ Hardware:
Monitores, Placas, Scanners
▫ Software:
Bibliotecas (OpenGL, Directx...)
Sistemas de Modelagem (Max, Maia...)
Computação Gráfica
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Segundo a ISO:
“Um conjunto de ferramentas e técnicas para converter dados para um dispositivo gráfico através do computador”.
Computação Gráfica
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Definição de Computação Gráfica (1/2)
Definição de Computação Gráfica (2/2)
• É a área que estuda os processos computacionais envolvendo modelos geométricos e imagens digitais;
• A representação e manipulação de imagens de dados por um computador;
• Diferentes tecnologias utilizadas para criar e manipular imagens;
• Sub-área da computação que estuda métodos de síntese e manipulação digital de conteúdo visual.
Computação Gráfica
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Computação Gráfica, Arte e
Matemática
• Ferramenta não convencional de produção de arte.
• Imagens geradas a partir de
equações podem ser
consideradas arte.
• Maior poder de abstração.
Computação Gráfica
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Mercado da Computação Gráfica
A CP está presente em quase todos os segmentos
do mercado de trabalho.
• Designers
• Modeladores
• Animadores
• Ilustradores
• Programadores
Computação Gráfica
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Primeira Geração (WireFrame)
• Vertices: transformações, projeções
• Rasterização: interpolação de cores (pontos, linhas)
• Fragmentos: overwrite
• Data: até 1987
• Primeiros projetos desenvolvidos por
computador
Computação Gráfica
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Segunda Geração (Solidos com
sombreamento)
• Vertices: cálculo da luz
• Rasterização: interpolação de profundidade (triângulos)
• Fragmentos: depth buffer, color blending
• Data: 1982 - 1992
Computação Gráfica
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Terceira Geração (Textualização)
Computação Gráfica
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• Vertices: transformação de coordenada da textura
• Rasterização: interpolação da coordenada da textura
• Fragmentos: avaliação da textura, antialiasing
• Data: 1992- 2000
Quarta Geração (Programação)
• Sombreamento programado
• Image-based rendering
• Convergências das mídias de produção
• Superfícies curvas
Computação Gráfica
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Classificação da Computação Gráfica
quanto ao tratamento de imagens
• Síntese de Imagens
• Processamento de Imagens
• Análise de Imagens
• Visualização Computacional
Computação Gráfica
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Síntese de Imagens (1/2)Como são formadas as imagens na tela docomputador?
Emprega técnicas destinadas à criação e manipulaçãode imagens artificiais a partir de modelos matemáticos egeométricos.
▫ Criação de imagens abstratas;▫ Visualização de modelos matemáticos;▫ Geração de gráficos matemáticos e artísticos;▫ Edição de desenhos e simulação.
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Síntese de Imagens (2/2)
• Parte da descrição de objetos: segmentos de reta, polígonos, esferas, etc.; e produz uma imagem que atende a certas especificações e que pode, em última instância, ser visualizada em algum dispositivo (terminal de vídeo, impressora, filme fotográfico ..).
• As imagens em questão constituem uma representação visual de objetos bi ou tridimensionais descritos através de especificações abstratas.
• Exemplos: digitalização de imagens; imagens de satélites e radar; imagens geradas através de dados numéricos, equipamentos eletrônicos.
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Análise de Imagens
Considera as imagens digitais e as analisa para obtenção de características desejadas.
• Especificação dos componentes de uma imagem a partir de sua representação visual.
• Produz uma informação não pictórica da imagem a partir da própria imagem (Ex.: as primitivas geométricas que compõem a imagem, mapas térmicos, densidades).
• Toda análise feita em um imagem.
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Processamento de Imagens
• Envolve técnicas de transformação de imagens visando melhorar a qualidade da imagem (foco, ruído, contraste)
• Utiliza técnicas de análise e síntese para manipular imagens obtidas do mundo real.▫ Montagens de efeitos especiais▫ Processamento de imagens de satélites e aeronaves▫ Retoques de fotografias
• O processamento de imagens parte de imagens já prontas para serem visualizadas, as quais são transferidas para o computador por mecanismos diversos - digitalização de fotos, tomadas de uma câmera ou imagens de satélite - para serem manipuladas visando diferentes objetivos.
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Visualização Computacional
• Usa técnicas de Computação Gráfica para representar informação para facilitar o entendimento de conjuntos de dados numéricos de alta complexidade.▫ Exemplos: visualização de imagens médicas,
meteorologia, dados financeiros, dinâmica dos fluidos, dentre outras.
• O que existe em comum é que a representação gráfica (superfícies, partículas, ícones) são geradas automaticamente a partir do conjunto de dados.▫ Ao usuário cabe definir parâmetros e atributos da
imagem para melhor “navegar” seu conjunto de dados. Dessa maneira, a visualização de dados partilha de características da síntese, do processamento e da análise de dados.
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Atividades I
• Videos▫ History of Computer Graphics (1972) https://www.youtube.com/watch?v=NXkkr0REEPI
▫ Pesquisar Vídeo “Computer Graphics Timeline”
• Artigo “Introdução a Computação Gráfica”▫ Isabel Harb Manssour e Marcelo Cohen ▫ Publicação 2006▫ Revista RITA – Volume XIII – Número 2 http://seer.ufrgs.br/rita
▫ Disponível em: https://scholar.google.com.br/
• Folha de Exercícios
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Fatores que influenciam no processo
de criação de imagens em um Sistema
de Computação Gráfica Interativa
(SCGI)
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Fatores:
• Elementos essenciais: computador, imagem e operador.
Características do operador: conteúdo da imagem; disposição e tamanho dos elementos que compõem a imagem; formato; e cores ou tom de cor em caso de imagens monicromáticas.
• Partes de um Sistema Gráfico: equipamento; programas e documentação.
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Estilos Gráficos (1/3)
• Gráficos de Caracteres ou de Mosaico
▫ No computador existe um conjunto de caracteres gráficos (Tabela ASCII). Entretanto é muito limitado, destinado a gráficos simples.
▫ https://pt.wikipedia.org/wiki/ASCII
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Estilos Gráficos (2/3)
• Gráficos Caligráficos
▫ Os desenhos são formados por linhas.
▫ Utilizados para gráficos no papel para produzir desenhos complexos.
▫ Não é próprio para preenchimento de áreas coloridas, realismo ou sombreados.
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Estilos Gráficos (3/3)
• Gráficos de Pixel▫ Formados por pontos muito próximos▫ Permite desenhar linhas e áreas de diversas cores▫ Problema com a resolução do computador, pois as linhas
diagonais tem forma de escada.
▫ http://3.bp.blogspot.com/-O1w0jS1rQcI/UDYKjp_ErpI/AAAAAAAAAn0/487yKpxMI80/s640/mario.PNG
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Primitivas Gráficas
• Chamamos os elementos básicos que formam um desenho.
▫ Ex. Pontos, segmentos, linhas, retângulos, círculos, arcos, outros.
• Primitivas já definidas dão origem a novas primitivas:
▫ A polilinha é a concatenação de vários segmentos
▫ O polígono é a adequação de uma polilinha.
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Representação de Imagens
• Atributos podem ser associados as primitivas:
▫ O Ponto pode ter uma cor
▫ A linha pode ter espessura, cor, traço
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Ponto• Tratamos como um pixel, com propriedades: posição
no plano e cor.
• Tamanho do pixel depende da resolução gráfica.
• Operação de manipulação de pixels são fundamentais para construção e alteração de imagens
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Retas
• Algoritmos para desenhar retas:
▫ Digital Differentrial Analyser (DDA)
▫ Bresenham – Conhecido como algoritmo do Ponto Médio.
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