Computação Gráfica, Volume 1
Computação Gráfica, Volume 1,
Edição 2 Geração de Imagens
By Eduardo Azevedo, Aura Conci and Cristina Nader Vasconcelos

Data de publicação : 24 Jul 2018

Sua solicitação será avaliada de acordo com nossa cota e a relação curso x disciplina ministrada.

Descrição

Adotado na maioria das universidades brasileiras em cursos de graduação e pós-graduação, Computação Gráfica, vol. 1 é hoje a principal referência em português para desenvolvimento de produtos, sistemas, artigos e monografias. Todo este sucesso deve-se a um cuidadoso trabalho de atualização de seu conteúdo e pesquisa utilizando material bibliográfico internacional e o mesmo conteúdo adotado nas principais universidades americanas e europeias.

Com experiência prática e décadas de ensino nas disciplinas relacionadas com a computação gráfica, os autores apresentam o material de maneira didática e agradável em um texto de fácil entendimento. A cada tópico, as bases teóricas necessárias para o entendimento do assunto são apresentadas, visando uma formação profissional sólida. No entanto, pesquisadores e desenvolvedores não deixarão de encontrar ideias no estado da arte e caminhos ainda alvos de pesquisas futuras.

Características

  • Material complementar atualizado;
  • Conteúdo atualizado
Sobre o autor(es)
By Eduardo Azevedo; Aura Conci and Cristina Nader Vasconcelos
SUMÁRIO

CAPÍTULO 1

VISÃO GERAL ________________________________________________ 1

1.1. Um breve histórico ________________________________________________ 3

1.2. Áreas ___________________________________________________________ 4

1.3. Características da percepção visual ___________________________________ 5

1.3.1. Informações monoculares _____________________________________ 5

1.3.1.1. Perspectiva ou posicionamento face ao horizonte __________ 5

1.3.1.2. Familiaridade com a cena ou tamanho relativo ____________ 6

1.3.1.3. Oclusão ____________________________________________ 7

1.3.1.4. Densidade das texturas ________________________________ 7

1.3.1.5. Variação da refl exão da luz e sombras ____________________ 8

1.3.2. Informações visuais óculo motoras _____________________________ 9

1.3.2.1. Acomodação _______________________________________ 10

1.3.2.2. Convergência _______________________________________ 11

1.3.3. Informações visuais estereoscópicas____________________________ 12

1.4. Representação de dados em CG ____________________________________ 13

1.4.1. Aliasing ___________________________________________________ 15

1.5. Modelagem e estrutura de dados ____________________________________ 16

1.5.1. Sólidos ___________________________________________________ 17

1.5.2. Sólidos realizáveis __________________________________________ 18

1.5.3. Formas de representação de sólidos ____________________________ 19

1.5.3.1. Representação aramada (wire frame) ____________________ 19

1.5.3.2. Representação por faces (ou superfícies limitantes) ________ 20

1.5.3.3. Representação por faces poligonais _____________________ 22

1.5.3.4. Fórmula de Euler ___________________________________ 23

1.5.3.5. Estrutura de dados baseada em vértices _________________ 25

1.5.3.6. Estrutura de dados baseada em arestas __________________ 25

1.5.3.7. Considerações finais sobre as listas de dados _____________ 26

CAPÍTULO 2

TRANSFORMAÇÕES GEOMÉTRICAS NO PLANO E NO ESPAÇO __________29

2.1. Sistemas de coordenadas __________________________________________ 31

2.1.1. Sistemas de coordenadas cartesianas ___________________________ 31

2.2. Sistemas de coordenadas e a Computação Gráfi ca ______________________ 35

2.2.1. Sistema de coordenadas do objeto _____________________________ 36

2.2.2. Sistema de coordenadas do mundo ____________________________ 37

2.2.3. Sistema de coordenadas da câmera ____________________________ 38

2.2.4. Sistema de coordenadas normalizado___________________________ 40

2.2.5. Sistema de coordenadas do dispositivo _________________________ 41

2.3. Escalares, pontos e vetores _________________________________________ 42

2.4. Aritmética de vetores _____________________________________________ 44

2.5. Produto interno e produto vetorial __________________________________ 45

2.6. Matrizes ________________________________________________________ 48

2.7. Transformações lineares ___________________________________________ 52

2.7.1. Transformação de escala _____________________________________ 54

2.7.2. Transformação de rotação ____________________________________ 56

2.7.3. Outras transformações lineares _______________________________ 61

2.7.3.1. Transformação de refl exão ____________________________ 61

2.7.3.2. Transformação de cisalhamento ________________________ 63

2.7.3.3. Descoberta de uma transformação linear qualquer _________ 66

2.8. Transformações afins _____________________________________________ 67

2.8.1. Transformação de translação _________________________________ 67

2.8.2. Coordenadas homogêneas ___________________________________ 68

2.8.3. Combinações de transformações ______________________________ 70

2.8.3.1. Escala ao longo de uma direção qualquer ________________ 71

2.8.3.2. Reescrevendo as rotações com cisalhamentos _____________ 71

2.8.3.3. Rotação ao redor de um ponto qualquer _________________ 72

2.9. Quatérnios – representação alternativa para rotações ___________________ 72

2.9.1. Números complexos ________________________________________ 74

2.9.2. Quatérnios ________________________________________________ 77

2.9.2.1. Adição de dois quatérnios ____________________________ 78

2.9.2.2. Multiplicação de quatérnios por valores reais _____________ 79

2.9.2.3. Produto de elementos da base de H ____________________________ 80

2.9.2.4. Produto de dois quatérnios ___________________________ 80

2.9.2.5. Conjugado de um quatérnio __________________________ 82

2.9.3. Utilizando quatérnios _______________________________________ 83

2.10. Câmera virtual _________________________________________________ 86

2.10.1. Câmera como objeto virtual 3D ______________________________ 87

2.10.1.1. Posicionando a câmera em relação à cena _______________ 88

2.10.1.2. Sistema de coordenadas da câmera ____________________ 89

2.10.2. Projeção _________________________________________________ 91

2.10.2.1. Projeção paralela ___________________________________ 91

2.10.2.2. Projeção em perspectiva _____________________________ 95

2.10.2.3. Especifi cação dos pontos de fuga _____________________ 100

2.10.3. Câmera virtual (parâmetros intrínsecos) ______________________ 102

CAPÍTULO 3

CURVAS E SUPERFÍCIES ______________________________________105

3.1. Representação de curvas _________________________________________ 107

3.1.1. Conjunto de pontos _______________________________________ 107

3.1.2. Representação analítica _____________________________________ 109

3.1.3. Forma não paramétrica de representar curvas ___________________ 109

3.1.4. Forma paramétrica de representar curvas ______________________ 111

3.1.5. Curvas paramétricas de terceira ordem ________________________ 114

3.1.6. Curvas de Hermite ________________________________________ 114

3.1.7. Curvas de Bézier __________________________________________ 120

3.1.8. Curvas Splines ____________________________________________ 126

3.1.8.1. B-Splines uniformes e periódicas ______________________ 128

3.1.8.2. B-Splines não periódicas _____________________________ 129

3.1.8.3. B-Splines não uniformes _____________________________ 130

3.1.8.4. Desenvolvimento da formulação genérica de B-Splines _____________________________________________ 130

3.1.8.5. Interpolação com Splines ____________________________ 133

3.1.9. Curvas racionais __________________________________________ 135

3.2. Superfícies _____________________________________________________ 138

3.2.1. Superfícies de revolução ____________________________________ 139

3.2.2. Superfícies geradas por deslocamento _________________________ 140

3.2.3. Superfícies geradas por interpolação bilinear ___________________ 141

3.2.4. Interpolações trilineares ____________________________________ 143

3.2.5. Superfícies de formas livres__________________________________ 145

3.2.6. Superfícies paramétricas bicúbicas ____________________________ 145

3.2.7. Superfícies de Hermite _____________________________________ 146

3.2.8. Superfícies de Bézier _______________________________________ 147

3.2.9. Superfícies de B-Spline _____________________________________ 149

3.2.10. Tangentes e normais às superfícies __________________________ 149

3.2.11. Superfícies racionais ______________________________________ 150

3.2.12. NURBS _________________________________________________ 151

CAPÍTULO 4

CORES ____________________________________________________153

4.1. Fundamentos básicos ____________________________________________ 155

4.1.1. Percepção tricromática _____________________________________ 155

4.1.2. A luz ____________________________________________________ 157

4.1.3. Refl exão × absorção _______________________________________ 160

4.2. Formas de descrição das cores _____________________________________ 161

4.2.1. Espaço RGB de representação de cores ________________________ 162

4.2.2. Funções de combinação de cores _____________________________ 164

4.2.3. O espaço de cores XYZ _____________________________________ 168

4.2.4. Os espaços de cores CMK e CMYK ___________________________ 172

4.2.5. Tipos de espaço de cores ____________________________________ 173

4.2.6. Outros espaços de cor ______________________________________ 175

CAPÍTULO 5

RENDERIZAÇÃO _____________________________________________181

5.1. Etapas da renderização ___________________________________________ 184

5.1.1. O pipeline gráfi co e o hardware gráfi co ________________________ 190

5.2. Rasterização ___________________________________________________ 192

5.2.1. Rasterização de retas _______________________________________ 192

5.2.1.1. Algoritmo de Bresenham para traçado de retas ___________ 195

5.2.2. Rasterização de polígonos ___________________________________ 197

5.3. Tratamento de visibilidade ________________________________________ 200

5.3.1. Recorte e remoção de primitivas _____________________________ 200

5.3.2. Algoritmo de eliminação de faces ocultas pela orientação em relação ao observador (culling) ___________________________ 204

5.3.3. Tratamento de oclusão _____________________________________ 209

5.3.3.1. Algoritmo de visibilidade por prioridade _______________ 209

5.3.3.2. Algoritmo z-buffer __________________________________ 211

5.4. Iluminação ____________________________________________________ 214

5.4.1. Fontes emissoras de luz ____________________________________ 215

5.4.1.1. Luz ambiente ______________________________________ 216

5.4.1.2. Luz direcional _____________________________________ 217

5.4.1.3. Luz pontual _______________________________________ 219

5.4.1.4. Holofote __________________________________________ 220

5.4.1.5. Outros tipos de fonte de luz __________________________ 222

5.4.2. Interação da luz com diferentes meios _________________________ 222

5.4.3. Modelo de iluminação local _________________________________ 227

5.4.4. Sombreamento (Shading) ___________________________________ 233

5.4.4.1. Sombreamento constante ____________________________ 234

5.4.4.2. Sombreamento de Gouraund _________________________ 236

5.4.4.3. Sombreamento de Phong ____________________________ 238

5.4.5. Modelos de iluminação global _______________________________ 239

5.4.5.1. Ray tracing ________________________________________ 240

5.4.5.2. Trabalhando com ray tracing _________________________ 250

5.4.5.3. Refrações _________________________________________ 250

5.4.5.4. Metais com ray tracing ______________________________ 250

5.4.5.5. Ray tracing em real-time rendering ____________________ 251

5.4.5.6. Caustic ___________________________________________ 251

5.4.5.7. Radiosidade _______________________________________ 253

5.5. Texturas _______________________________________________________ 256

5.5.1. Mapeamento de texturas ____________________________________ 260

5.5.1.1. Mapeamento de texturas 2D _________________________ 262

5.5.2. Mapeamento do ambiente ___________________________________ 267

5.5.3. Mapeamento de rugosidade e mapeamento de deslocamento ______ 270

5.5.4. Amostragem de textura _____________________________________ 274

Conclusões ________________________________________________________ 284

CAPÍTULO 6

ANIMAÇÃO ________________________________________________285

6.1. Histórico ______________________________________________________ 287

6.2. Aplicações da animação __________________________________________ 291

6.2.1. Diversão _________________________________________________ 291

6.2.2. Comunicação, instrução e treinamento ________________________ 291

6.2.3. Visualização ______________________________________________ 292

6.3. Animação por computador _______________________________________ 292

6.4. Formas de animação ____________________________________________ 293

6.4.1. Animação quadro a quadro __________________________________ 293

6.4.1.1. Straight ahead _____________________________________ 294

6.4.1.2. Pose-to-pose ______________________________________ 294

6.4.2. Animação por rotoscopia ___________________________________ 294

6.4.3. Animação por interpolação __________________________________ 295

6.4.4. Animação automática, por intermédio de Programas de computador ________________________________ 296

6.4.4.1. Animação por programas do tipo script ________________ 296

6.4.4.2. Animação por intermédio de simuladores _______________ 296

6.4.4.3. Animação por captura de movimento __________________ 297

6.4.5. Animação representacional __________________________________ 297

6.4.6. Animação track based ______________________________________ 298

6.4.6.1. Tracking de um ponto _______________________________ 298

6.4.6.2. Tracking de dois pontos _____________________________ 298

6.4.6.3. Tracking de quatro pontos ___________________________ 298

6.4.6.4. Tracking planar ____________________________________ 299

6.4.6.5. Tracking 3D _______________________________________ 299

6.5. Captura de movimento___________________________________________ 299

6.5.1. Aplicações _______________________________________________ 299

6.5.2. Sistemas de captura de movimento ___________________________ 300

6.5.2.1. Ótico ____________________________________________ 302

6.5.2.2. Mecânico _________________________________________ 302

6.5.2.3. Magnético ________________________________________ 303

6.6. Animação de personagens 3D _____________________________________ 304

6.6.1. Cinemática _______________________________________________ 307

6.6.1.1. Cinemática direta __________________________________ 308

6.6.1.2. Cinemática inversa _________________________________ 309

6.6.2. Ossos (Bones/Joints) _______________________________________ 309

6.6.3. Articulações ______________________________________________ 310

6.6.3.1. Grau de liberdade __________________________________ 310

6.6.3.2. Junta de revolução__________________________________ 311

6.6.3.3. Junta esférica ______________________________________ 312

6.6.4. Esqueleto ________________________________________________ 312

6.6.4.1. Controladores IK ___________________________________ 314

6.6.4.2. Ciclo de animação __________________________________ 317

6.6.5. Músculo fl exor ____________________________________________ 317

6.6.6. Animação facial ___________________________________________ 319

6.6.6.1. Sincronização labial ________________________________ 320

6.6.6.2. Sequência de texturas _______________________________ 320

6.6.6.3. Morphing _________________________________________ 320

6.6.6.4. Esqueleto _________________________________________ 320

6.6.6.5. Free form deformation ______________________________ 320

6.6.6.6. Weighted morphing ________________________________ 320

6.7. Animação de superfícies deformáveis _______________________________ 321

6.8. Produção de animação ___________________________________________ 324

6.9. Princípios da animação __________________________________________ 325

REFERÊNCIAS ______________________________________________329

ÍNDICE ____________________________________________________333

Detalhes do Produto
ISBN: 9788535287790
Nº de páginas: 360
Imagens: Approx. 226 illustrations
Preço de varejo sugerido: R$167,00