Aula

Computação Gráfica

Prof. Dr. Júlio C. Klafke UNIP-Objetivo 1-2007

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Bibliografia  AZEVEDO, E. e CONCI, A. Computação Gráfica. Teoria e Prática. Editora Campus, Rio de Janeiro, 2003, 353p.

 HETEM, A. Computação Gráfica. Editora LTC, Rio de Janeiro, 2006, 180p.  WIKIPEDIA!!!!!!

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Computação Gráfica – UNIP 2007-2008

2°. Bimestre

1°. Bimestre

 Programação do Curso: ~20 aulas (12 Módulos) 1. Visão Geral. Conceitos Básicos e Terminologia. 2. Primitivas Gráficas em Duas Dimensões. 3. Síntese de Cores. 4. Formato de Arquivos de Imagens. 5. Transformações Geométricas em 2D. 6. Tópicos Avançados em 2D (opcional). 7. Primitivas Gráficas em 3 Dimensões. 8. Representação e Modelagem de Primitivas em 3D. 9. Transformações Geométricas em 3D. 10. Taxinomia das Projeções. 11. Luzes e Sombras. 12. Tópicos Avançados em 3D (opcional). 3

Módulo 1 Visão Geral. Conceitos Básicos e Terminologia

 É a área da Ciência da Computação que trata a geração, manipulação e interpretação de modelos e imagens de objetos utilizando o computador.

 O conjunto de métodos e técnicas de converter dados para um dispositivo gráfico, via computador.

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Módulo 1 Visão Geral. Conceitos Básicos e Terminologia

 Principais Áreas da C.G  Síntese de Imagens  Representação gráfica da Informação (dados)  Produção de representações visuais a partir de especificações geométrica de seus componentes.

 Processamento de Imagens  Tratamento da imagem em sua forma digital, suas transformações e melhoramentos.

 Análise de Imagens  Especificação dos componentes da imagem a partir de sua representação visual. 5

Módulo 1 Visão Geral. Conceitos Básicos e Terminologia Síntese de Imagens

Modelo Geométrico (Matemático)

Imagem Digital

Processamento de Imagens

Análise de Imagens

Imagem Digital

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Módulo 1 Visão Geral. Conceitos Básicos e Terminologia

 Aplicações da C.G  Interfaces gráficas (janelas, menus, ícones)  Traçado interativos de gráficos (ciência, tecnologia e economia)  Projeto e desenho auxiliado por computador (CAD’s)  Simulação e animação para visualização científica, arte, lazer e publicidade  Controle de processos  Cartografia  Arte por computador 7

Hardware Gráfico

Entrada Link de Dados (Alta Velocidade)

Dados Armazenados

Saída

Dispositivos Gráficos

Computador Hospedeiro

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Módulo 1 Visão Geral. Conceitos Básicos e Terminologia

 Pacotes Gráficos (Softwares) e Bibliotecas  Conjunto de rotinas gráficas básicas padronizadas e portáveis  Requisitos X Utilidade quanto a construção  Simplicidade, Consistente, Completeza, Robustez, Desempenho e Economia.

 Bibliotecas (facilitam a implementação)  Exemplos: OpenGL, DirectX, PGPlot, Mongo...

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Módulo 1 Visão Geral. Conceitos Básicos e Terminologia

 Processo de Visualização 2D  Mapeamento do objeto (rastering & rendering)  Recorte (viewport & clipping)  Curvas Paramétricas  Hermite  Bezier  B-Spline  Outras 10

Módulo 1 Visão Geral. Conceitos Básicos e Terminologia

RASTERIZAÇÃO (rastering)

Vetores  Matriz

X RENDERIZAÇÃO (rendering)

Estrutura de dados  Imagens 11

Módulo 1 Visão Geral. Conceitos Básicos e Terminologia 0,0 Y

RASTERIZAÇÃO Vetores  Matriz

X Universo

640,400 Tela 12

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http://en.wikipedia.org/wiki/Computer_display_standard

Módulo 1 Visão Geral. Conceitos Básicos e Terminologia

IMAGEM VETORIAL

RASTERIZAÇÃO Vetores  Matriz

IMAGEM MATRICIAL (raster)

&

RECORTE (Clipping)

Janela de Visualização (viewport)

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Módulo 02. Primitivas Gráficas em Duas Dimensões

 São os elementos básicos que compõe um desenho (pontos, retas, polilinhas, polígonos, círculos, elipses, etc); .

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Módulo 02. Primitivas Gráficas em Duas Dimensões

 Comandos e funções de um programa que manipulam e alteram as propriedades dos elementos gráficos ou do hardware gráfico. WritePixel(x,y,cor); Form1.Canvas.Pixel[x,y]+RGB(r,g,b); glViewport(0,0,w,h)

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Módulo 02. Primitivas Gráficas em Duas Dimensões

 Fundamentos Matemáticos      

Sistemas de coordenadas Posição de um ponto Retas Vetores Matrizes Primitivas Gráficas

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Sistemas de coordenadas  O sistema é definido por uma origem e por um par de eixos perpendiculares: Y

X O 18

Posição de um ponto  É definida através de um par de coordenadas P (X1,Y1). Y P Y1

X X1 19

Retas  O conjunto de pontos alinhados em uma mesma direção. Y

Y2

Y1

X X1

• É definida por dois pontos • A equação: Y = m.X + n • A constante “m” é o coeficiente angular (inclinação da reta em relação ao eixo X) • A constante “n” é a ordenada quando X = 0 • Posições entre duas retas: Paralelismo, Intersecção e Perpendicularismo.

X2 20

Módulo 02. Rasterização de Primitivas Gráficas

Sistema de Coordenadas Cartesianas

x Sistema de Coordenadas do Dispositivo (tela) PONTO

viewport

PIXEL

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Sejam, portanto, XRMIN e XRMAX os valores mínimos e máximos horizontais da janela de visualização no espaço cartesiano e XPMIN e XPMAX os valores correspondentes em pixel. YRMIN, YRMAX, YPMIN e YPMAX serão os valores verticais (c.f. figura). A transformação (XR,YR)  (YP,YP) é obtida por meio de um simples cálculo de PROPORCIONALIDADE (regra de três simples!) :

XP  XPMIN XPMAX  XPMIN  XR  XRMIN XRMAX  XRMIN Resolvendo XR em função de XP e XP em função de XR obtemos as relações:

XP 

XP  SX  XR  XRMIN  XPMIN XPMAX  XPMIN  XR  XRMIN  XPMIN   XRMAX  XRMIN  XR  ( XP  XPMIN) / SX  XRMIN     SX ( fator de Escala)

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Módulo 1 & Módulo 2 Exercícios 1.

Obtenha as relações de YP em função de YR e de YR em função de YP.

2.

Considere o ponto P, pertencente ao R2, cujas coordenadas (XR,YR) são P = (─1.45, 0.32). Se XRMIN = YRMIN = ─2.0 e XRMAX = YRMAX = +2.0 qual o valor correspondente das coordenadas (XP,YP) do pixel se XPMIN = YPMIN = 0, XPMAX = 1023 e YPMAX = 767 ?

3.

Escreva um pseudocódigo que leia os valores do domínio no espaço real (XRMIN, YRMIN, XRMAX, YRMAX), os valores da janela de visualização na matriz do dispositivo gráfico de saída (XPMIN, YPMIN, XPMAX, YPMAX) e as coordenadas de um ponto real (XR,YR) e imprime um pixel de coloração “cor” (“cor” é uma variável/constante de tipo inteiro). Não esqueça de declarar os tipos das variáveis corretamente e use as funções INT( ) e PLOTA(xp, yp, cor), respectivamente, para obter o valor inteiro de um número real e plotar um pixel de cor “cor” na posição (xp, yp) da matriz do dispositivo gráfico de saída. 23