the cyclops project german-brazilian cooperation programme on it cnpq gmd dlr departamento de...

The Cyclops ProjectThe Cyclops ProjectGerman-Brazilian Cooperation Programme on ITGerman-Brazilian Cooperation Programme on IT

CNPq GMD DLRCNPq GMD DLR

Departamento de Informática e Estatística - INE/CTC/UFSCDepartamento de Informática e Estatística - INE/CTC/UFSC

Computação Gráfica:Computação Gráfica:

Aula 2: Aula 2: Conceitos BásicosConceitos Básicos

Prof. Dr. rer.nat. Aldo von WangenheimProf. Dr. rer.nat. Aldo von Wangenheim

Disciplina Computação GráficaDisciplina Computação GráficaCurso de Ciência da CamputaçãoCurso de Ciência da Camputação

INE/CTC/UFSCINE/CTC/UFSC

The Cyclops ProjectThe Cyclops ProjectGerman-Brazilian Cooperation Programme on ITGerman-Brazilian Cooperation Programme on ITCNPq GMD DLRCNPq GMD DLR

Prof. Dr. rer.nat. Aldo v. Wangenheim - Departamento de Informática e Estatística - Prof. Dr. rer.nat. Aldo v. Wangenheim - Departamento de Informática e Estatística - INE/CTC/UFSCINE/CTC/UFSC

O que é computação Gráfica ?

Conjunto de métodos e técnicas computacionais Conjunto de métodos e técnicas computacionais para a representação de forma gráfica, através de para a representação de forma gráfica, através de um computador, de objetos de um mundo real (ou um computador, de objetos de um mundo real (ou virtual).virtual).

Implica::

– Em um Em um modelo internomodelo interno deste mundo a ser deste mundo a ser representadorepresentado

– Em um Em um conjunto de transformaçõesconjunto de transformações para para representar este modelo em um dispositivo de representar este modelo em um dispositivo de saída de um computador (vídeo, plotter, etc)saída de um computador (vídeo, plotter, etc)

Parte I: Parte I: 1. Conceitos Básicos1. Conceitos Básicos





O que é computação Gráfica ?

Histórico: A representação gráfica detalhada e Histórico: A representação gráfica detalhada e realística de modelos em um mundo virtual realística de modelos em um mundo virtual começou com a necessidade de se utilizar o começou com a necessidade de se utilizar o computador para substituir a prancheta de computador para substituir a prancheta de desenho.desenho.

Surgiu o Surgiu o Projeto Auxiliado por Computador - CADProjeto Auxiliado por Computador - CAD (Computer-Aided Design).(Computer-Aided Design).






Parte I: Parte I: CAD - IBM CatiaCAD - IBM Catia





Parte I: Parte I: CAD - Autodesk AutoCADCAD - Autodesk AutoCAD





Parte I: Parte I: IBM Catia para Visualização CientíficaIBM Catia para Visualização Científica





Displays Vetoriais (Random Scan Displays)

Primeiros dispositivos desenvolvidos para Primeiros dispositivos desenvolvidos para representar objetos gráficos foram os representar objetos gráficos foram os displays vetoriais ( (random scan displays). ).

•Não tinham memória de vídeoNão tinham memória de vídeo

•Cada objeto era desenhado separadamente pelo Cada objeto era desenhado separadamente pelo canhão de vídeo (não existia o conceito de pixel)canhão de vídeo (não existia o conceito de pixel)

•Canhão tinha que repetidamente redesenhar Canhão tinha que repetidamente redesenhar toda a cenatoda a cena

– Displays caligráficosDisplays caligráficos






Displays Vetoriais (Random Scan Displays)






Random Scan Display:Random Scan Display:

• Motivou o Motivou o Display File: Lista de : Lista de todos os objetos constantemente todos os objetos constantemente redesenhados na tela.redesenhados na tela.






Display File: Lista : Lista de todos os objetos de todos os objetos do mundo do mundo representadorepresentado

– Percorrida em um Percorrida em um loop infinito em loop infinito em random scan random scan displaysdisplays

– Também usada Também usada para armazenar para armazenar objetos em objetos em displays mais modernos






• Random Scan Display:Random Scan Display:– Software Gráfico - Software Gráfico - armazena display filearmazena display file

– Processador de vídeo - Processador de vídeo - desenha linhasdesenha linhas






Raster Scan Displays: Vídeos onde o canhão : Vídeos onde o canhão sempre faz a mesma operação de varredura por sempre faz a mesma operação de varredura por toda a área de vídeo. toda a área de vídeo.

A imagem é discretizada sob a forma de A imagem é discretizada sob a forma de Pixels. .

O conteúdo do vídeo é representado por: O conteúdo do vídeo é representado por:

– uma uma matriz de pixels denominada denominada Frame Buffer ou ou memória de vídeo

– matriz redesenhada na tela em um ritmo matriz redesenhada na tela em um ritmo fixo, independentemente de seu conteúdo.fixo, independentemente de seu conteúdo.







•Arquitetura Arquitetura de um de um sistema com sistema com acelerador acelerador gráficográfico





Representação do Display File no Vídeo (Frame Buffer):

• Parcialmente realizada pelo sistema operacional e Parcialmente realizada pelo sistema operacional e pelo hardware da máquinapelo hardware da máquina

– Escrita na memória de vídeoEscrita na memória de vídeo

– Leitura da memória de videoLeitura da memória de video

– Aceleração gráficaAceleração gráfica

– Representação de objetos na forma de pixelRepresentação de objetos na forma de pixel

• Parcialmente realizada pelo programa gráfico:Parcialmente realizada pelo programa gráfico:

– Transformada de Viewport (porta de visualização)






Representação do Display File no Vídeo (Frame Buffer):Parte I: Parte I: 2. Sistema Básico em 2D2. Sistema Básico em 2D

Window

(Xw, Yw)

(Xwmax, Ywmax)

(Xwmin, Ywmin)

(Xvmin, Yvmin)

(Xvmax, Yvmax)

(Xv, Yv)





Window

Mapeamento

(Xw, Yw)

(Xwmax, Ywmax)

(Xwmin, Ywmin)

(Xvmin, Yvmin)

(Xvmax, Yvmax)

(Xv, Yv)





Conceitos de Representação do Display File no Vídeo:

• Window: Retângulo que representa um recorte do mundo 2D representado pelo Display File que será mostrado no vídeo.

– Representado no sistema de coordenadas cartesiano.

– Tamanho variável (Zoom).

– Posição variável (navegação)

• Viewport: a Porta de Visualização é a área do vídeo onde será desenhado o que se deseja mostrar.

– Representado num sistema de coordenadas parcialmente invertido, onde o eixo Y aponta para baixo.

– Tamanho fixo ou não controlado pela aplicação.

Parte I: Parte I: 2. Sistema Básico em 2D2. Sistema Básico em 2D





Conceitos de Representação do Display File no Vídeo:

• Window: Deve ser representado por uma estrutura de dados:

– Xwmin, Ywmin, Xwmax, Ywmax

• Viewport: Deve ser representado por outra estrutura de dados:

– Xvpmin, Yvpmin, Xvpmax, Yvpmax






Transformada de Viewport (porta de visualização):






Visão Geral de um Sistema Visão Geral de um Sistema GráficoGráfico





Modelo de Aplicação application object

data geometric/

procedural description

primitives - shape attributes spatial relationships postprocessing data Display File

Programa Aplicativo interface between model

and graphics system creates application

model handles user interaction

Sistema Gráfico produces picture from

model graphics subroutines Transformada de

Viewport





Sistema Gráfico Interativo Básico em 2DSistema Gráfico Interativo Básico em 2D

Display File simples para 2DDisplay File simples para 2D– PontosPontos

– RetasRetas

– Polígonos (listas de pontos interconectados)Polígonos (listas de pontos interconectados)

Sistema de Coordenadas do Mundo e Viewport em Sistema de Coordenadas do Mundo e Viewport em 2D2D

Transformação de Viewport em 2DTransformação de Viewport em 2D






Trabalho #1: Sistema BásicoTrabalho #1: Sistema Básico

• Implemente o sistema básico de CG contendo:Implemente o sistema básico de CG contendo:– Display file capaz de representar retas, polígonos e Display file capaz de representar retas, polígonos e

pontospontos• Cada objeto possui um nomeCada objeto possui um nome

• Cada objeto possui um tipoCada objeto possui um tipo

• Cada objeto possui sua lista de coordenadasCada objeto possui sua lista de coordenadas

– Funções de navegação 2D (movimentação do Funções de navegação 2D (movimentação do window)window)

– Funções de Zoom (modificação do tamanho do Funções de Zoom (modificação do tamanho do window)window)

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