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Computação GráficaAula #1: Fundamentos, Origens e Objectivos da Computação Gráfica.

MSc. Tomás Orlando Junco Vázquez

ISUTIC - 2017

Computação Gráfica

O professor

➢Nome: Tomás Orlando Junco Vázquez.

➢Graduado de: Ciencia da Computação

➢Categoria docente: Assistente.

➢Matérias: Computação Gráfica,➢ Compiladores, ➢ Estructura de Dados,➢ Interface Homen-Máquina,➢ Inteligência Artificial,➢ ACM-ICPC.

➢e-mail: [email protected]


A Matéria

➢Nome: Computação Gráfica.

➢Site: https://cgisutic.wordpress.com/

➢Carga Horária: 60.

➢Avaliações:

– Primeira Prova de Frequência: Setembro.

– Segunda Prova de Frequência: Outubro.

– Avaliações contínuas: Aulas (escritas, orales, seminário, tarefas, trabalho prático).


Principais conteúdos

Entidades e modelos geométricos.

Vetores, matrizes e geometria na Computação Gráfica.

Estrutura de dados para alojar as entidades.

Realismo virtual (cor e sombra). Iluminação e texturas.

Trabalho com uma biblioteca gráfica.


Bibliografía recomendada

FOLEY, J. et al. - Computer Graphics: Principles and Practice; 3a ed.; New York: Addison-Wesley, 2014.

COHEN, M. e MANSSOUR, I. – OpenGL: Uma Abordagem Prática e Objetiva; São Paulo: Novatec, 2006.

AZEVEDO, E. e CONCI, A. – Computação Gráfica: Teoria e Prática; Rio de Janeiro: Editora Campus, 2003.

Aula de hoje

Fundamentos, Origens e Objectivos da Computação Gráfica.

Sistemas e Equipamentos Gráficos.

Dispositivos de Entrada e Saída.


Objetivo

Identificar as origens e fundamentos da Computação

Gráfica, bem como os sistemas e dispositivos

associados a ela.


¿O que é Computação Gráfica?

Segundo a ISO, a definição de Computação Gráfica é:

“um conjunto de ferramentas e técnicas para converter

dados para, ou desde, um dispositivo gráfico através do

computador”.


¿O que é Computação Gráfica?

Segundo a FOLEY, J. et al., a definição de Computação

Gráfica é: “A ciência e a arte de comunicar visualmente

através do visor do computador e seus dispositivos de

interacção.”


Tarefa 2 (próxima aula)

Pesquisar, e mostrar aos colegas mediante video ouapresentação, exemplos aplicativos, jogos, filmes ouséries recentes que incluam elementos de computaçãográfica.


Origens Computação Gráfica

O primeiro computador a possuir recursos gráficos de

visualização de dados numéricos foi o Whirlwind I,

desenvolvido pelo MIT em 1950, com finalidades

acadêmicas e militares. Em 1955, o comando de

defesa aérea dos Estados Unidos desenvolveu um

sistema de monitoramento e controle de vôos

utilizando o Whirlwind I como plataforma.

O sistema convertia as informações capturadas pelo

radar em imagem de um tubo de raios catódicos, no

qual o usuário podia apontar com uma caneta ótica

para os pontos suspeitos.



Em 1959 surgiu o termo Computer Graphics, criado

por Verne Hudson, enquanto o mesmo coordenava

um projeto para a Boeing de simulação de fatores

humanos em aviões.

Em 1962 surgiu uma das mais importantes

publicações da computação gráfica de todos os

tempos, a tese de Ivan Sutherland (Sketchpad – A

Man-Machine Graphical Communication System).

Com o programa podiam-se fazer traços no ecrã do

computador usando uma caneta ótica.




Em 1960 é lançado o

primeiro computador

comercial DEC PDP-1,

e um ano depois no

MIT é criado o primeiro

jogo de computador

(Spacewars) para o

DEC PDP-1.


Em 1963, Ivan E. Sutherland (Pai da Computação

Gráfica) apresenta um sistema de desenho interativo

de primitivas gráficas 2D baseado em caneta

luminosa.


Tarefa 1 (próxima aula):

Procurar dados biográficos de

Ivan E. Sutherland e seus

principais contribuições à

Computação Gráfica.

Evolução da Computação Gráfica

Nos anos 70 estendeu-se rapidamente o uso dos

gráficos produzidos por meios informáticos. Em 1978

o laboratório central de Física Aplicada da

Universidade John-Hopkins publicou um trabalho que

logo converteu-se na obra "Matematical elements for

computer graphics" de David F. Rogers.

Ao começo dos anos 90, quase todas as ferramentas

técnicas estavam preparadas para ser utilizadas

pelos desenhadores gráficos. Silicon Graphics (SGI)

é o líder em gráficos 3D. Sua biblioteca IrisGL é

considerada "estado da arte".


Evolução da Computação Gráfica

Em 1990 começa a colaboração SGI – Microsoft e o

desenvolvimento de OpenGL. Dois anos depois

completa-se OpenGL1.0.

Posteriormente no ano 2010 atinge-se a versão 4.0

de OpenGL.

Em 2011 surge WebGL 1.0 (API de gráficos 3D de

baixo nível para websites) e completa-se OpenGL4.2.

Em agosto de 2014, OpenGL chegou a sua versão

atual 4.5.


Introdução na Computação Gráfica

O aspecto visual da communicação é normalmente

na direcção computador - usuário, e a direcção

usuário - computador é mediada por dispositivos

como o rato, teclado, joystick, controlador de jogo, ou

ecrã tacto-sensível.

Na direção computador - usuário, os consumidores

finais das comunicações são humanos, e assim as

formas que os seres humanos percebem as imagens

são fundamentais para a concepção de programas

gráficos.


Ciências e seus papéis em Computação Gráfica

Física.


Ciências e seus papéis em Computação Gráfica

Matemática.


Presença da Computação Gráfica em nosso meio


Medicina Exames, diagnósticos, estudo, planejamento de procedimentos

Geografia Cartografia, GIS, georreferenciamento, previsão de colheitas

Meteorologia Previsão do tempo, reconhecimento de poluição

Turismo Visitas virtuais, mapas, divulgação e reservas

Arte Efeitos especiais, modelagens criativas, esculturas e pinturas

Arquitetura Perspectivas, projetos de interiores e paisagismo

Educação Aprendizado, desenvolvimento motor, reabilitação

Engenharia Em todas as suas áreas (mecânica, civil, aeronáutica etc.)

Modelos

Um modelo geométrico é um modelo de algo que nós

planejamos ter aparecer em uma imagem: Fazemos

um modelo de um carro ou uma casa. O modelo

geométrico é reforçado com vários outros atributos

que descrevem a cor ou a textura ou reflectância dos

materiais envolvidos no modelo.

Modelo: Descrição geométrica mais outras

informações associadas.

Modelagem: Processo de criação de um modelo a

partir de nada.


Arquitectura de sistemas

Os sistemas para computação gráfica precisam de

alguns dispositivos gráficos de entrada e saída

ligados a um computador. Assim, dispositivos

gráficos são elementos críticos de um sistema de

computação gráfica. Através dele interagimos com o

sistema na busca de uma extensão dos limites de

nosso corpo e uma melhor comunicação com a

máquina.


Dispositivos Gráficos de Entrada


Dispositivos de Entrada 3D


Scanner Tridimensional Digitalizador Tridimensional

Luva

Dispositivos de Entrada 3D


3D Controller

Roupa de RV

Dispositivos Gráficos de Saída


Impressoras



Monitores

Placas Aceleradoras de Vídeo

Os monitores interpretam sinais analógicos para

apresentar imagens na tela. Para isso, o processador

existente na placa de vídeo precisa transformar os

sinais digitais em analógicos antes de enviá-los ao

monitor. Nem todo o processamento de imagens é

realizado pelo processador de vídeo.

Parte desse trabalho é realizada pelo processador

principal, mas quanto mais poderoso o processador

de vídeo, menos sobrecarregado fica o processador

principal, ficando disponível para efetuar outras

tarefas.


NVIDIA GeForce GT 240


Placas Aceleradoras de Vídeo

Processar imagens é, basicamente, fazer cálculos.

Quanto mais complexa uma imagem, maior o número

de pontos que devem ser criados, ocorrendo o

mesmo se desejarmos melhores resoluções de

imagem. As placas aceleradoras 3D de uso

profissional são normalmente otimizadas para

trabalhar com OpenGL, DirectX e alguns softwares

de modelagem.


A porta AGP

AGP (Accelerated Graphics Port) segue como padrão

mínimo para boas placas gráficas. É usada para

conectar placas gráficas diretamente para a CPU e

para a memória principal. O modo AGP permite que

as placas gráficas se comuniquem com a CPU e com

a memória principal a taxas de dados de cinco a oito

vezes mais rápido do que o barramento PCI.


Tarefa 3 (próxima semana)

Procurar informação para responder as seguintesperguntas:

1. ¿O que é OpenGL?

2. ¿Em que consiste a arquitectura de OpenGL (OpenGL

Rendering Pipeline)?

3. ¿O que é uma entidade geométrica?

¿Onde procurar?

- AZEVEDO, E. e CONCI, A. – Computação Gráfica: Teoria e Prática

(Capítulo 1).- FOLEY, J. et al. - Computer Graphics: Principles and Practice(Capítulo 16).- IZNAGA A. y PEREZ I. - Fundamentos de la gráfica porcomputadora (Capítulo 1).


Conclusões

- Ampla presença da Computação Gráfica em nosso meio.

- Constante evolução tecnológica para o desenvolvimento

desta matéria.


Como dispensar a primeira prova? Pesquisar, implementar e

fazer apresentação sobre algum dos seguintes temas:

Fecho convexo: Dado um conjunto de pontos, determine o

menor polígono convexo contendo todos os pontos.

Triangulação de um polígono: Decompor um polígono

numa série de triângulos que o recubram.

Problema do par de pontos mais próximos: Dado um

conjunto de pontos, determine o par de pontos com menor

distância entre eles.


Como dispensar a primeira prova? Pesquisar, implementar e

fazer apresentação sobre algum dos seguintes temas:

Interseção de segmentos: Determinar as interseções de

um dado conjunto de segmentos de retas.

Problema da galeria de arte: Determinar o mínimo número

de pontos de um polígono que são suficientes para ver a

todos os restantes.


Computação GráficaAula #1: Fundamentos, Origens e Objectivos da Computação Gráfica.

MSc. Tomás Orlando Junco Vázquez

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