O documento descreve os conceitos fundamentais de computação gráfica, incluindo definição de imagem digital, pixels, cores, resolução de vídeo, memória de vídeo, modelagem 3D, animação e aplicações como jogos, cinema e design.

1. PÓS-GRADUAÇÃO EM GRÁFICA
DIGITAL
COMPUTAÇÃO GRÁFICA
Prof. Dr. Carlos A. P. Campani

2. O QUE É COMPUTAÇÃO
GRÁFICA?
●
“Computação Gráfica” refere-se a tudo
envolvendo a criação e manipulação de imagens
e animações em computador;
●
Aplicações da computação gráfica cobrem
cinema, propaganda, jogos, medicina, etc.

3. O QUE É COMPUTAÇÃO
GRÁFICA?

4. O QUE É IMAGEM?
●
Distribuição de energia luminosa em um “filme”
bidimensional (2D);
●
Como representar uma imagem? Por meio de
uma matriz de pixels (x,y).

5. PIXEL
Representa um ponto na
tela do computador.

6. PIXEL

7. PIXEL
Representação como uma matriz de zeros e uns

8. GRAYSCALE E COR
●
Grayscale (escala de cinza) – cada pixel é
representado por uma intensidade de preto;
●
Cor – cada pixel possui uma cor representada
em 24 bits (truecolor) no sistema RGB (1 byte
para cada cor fundamental) – 224
= 16 milhões de
cores.

9. RGB
RGB é a abreviatura do sistema de cores
aditivas formado por: vermelho (Red); verde
(Green); e azul (Blue) – aplicado às cores da tela
do computador.

10. GRAYSCALE
●
Cada pixel é uma amostra de um espaço de
cores com variação apenas na intensidade;
●
Usualmente tons de cinza, variando entre o
preto e o branco.

11. RESOLUÇÃO DE VÍDEO
VGA 640x480 4:3
SVGA 800x600 4:3
XGA 1024x768 4:3
WXGA 1366x768 16:9
Full HD/1080p 1920x1080 16:9
4K Ultra HD/2160p 3840x2160 16:9

12. RESOLUÇÃO DE VÍDEO
●
640x480 = 307.200 pixels;
●
800x600 = 480.000 pixels;
●
1024x768 = 786.432 pixels;
●
1920x1080 = 2.073.600 pixels.

13. MEMÓRIA DE VÍDEO

14. O PROBLEMA DO ANTI-
ALIASING
Devido ao fato da matriz de pixels da tela ser
discreta, surge o problema do anti-aliasing.

15. O PROBLEMA DO ANTI-
ALIASING

16. HARDWARE: PLACAS
ACELERADORAS DE GRÁFICOS
●
Conjunto de chips projetado para executar operações
matemáticas necessárias para apresentar gráficos e animações na
tela do computador, particularmente gráficos 3D;
●
Dispositivo que faz operações matemáticas e matriciais com
grande velocidade, usadas para transformar modelos matemáticos
tridimensionais em uma imagem na tela do computador;
●
Indispensável para jogos e programas com gráficos 3D.

17. GPU
●
A Unidade de Processamento Gráfico (Graphics Processing Unit,
GPU) é o coração de uma placa aceleradora de gráficos;
●
Circuito eletrônico especializado projetado para acelerar a
renderização de imagens;
●
Usa um conjunto massivo de processadores desenvolvidos para
executar operações matemáticas e matriciais em grande
velocidade.

18. GPU X CPU

19. REPRESENTANDO IMAGENS
NO COMPUTADOR
●
RASTER – imagem é representada em um
arquivo como uma matriz de pontos;
●
VETORIAL – imagem é representada em um
arquivo como uma lista das estruturas
geométricas que contém.

20. FORMATOS RASTER

21. FORMATOS RASTER
GIF; PNG; JPG; TIFF

22. FORMATOS VETORIAIS

23. FORMATOS VETORIAIS
SVG (Scalable Vector Graphics); DXF (AutoCAD);
CDR (CorelDraw)

24. GRÁFICOS 3D
Fonte: Computer Desktop Encyclopedia url: https://www.computerlanguage.com/results.php?definition=computer+graphics

25. MODELAGEM 3D
Modelagem 3D é o processo de desenvolver
uma representação matemática das superfícies
de um objeto em três dimensões por meio de um
software especializado. O resultado final deste
processo é chamada de modelo 3D.

26. ELEMENTOS DE MODELAGEM
●
Geometria: curvas, superfícies, volumes;
●
Fotometria: luz, cor, refletância;
●
Primitivas geométricas: linhas, triângulos,
quads, cubos, cilíndros, esferas;

27. ELEMENTOS DE MODELAGEM
●
Material: propriedades que determinam a
aparência visual intrínseca da superfície de um
objeto, determinando como a superfície interaje
com a luz que incide nela;
●
Textura: forma de variar as propriedades de
material de um ponto a outro da superfície;

28. ELEMENTOS DE MODELAGEM
●
Iluminação: fontes de luz na cena, cada uma
com cor, intensidade, posição e direção;
●
Renderização: transformação de uma cena 3D
em uma imagem 2D, por meio de projeção
considerando uma posição chamada câmera;
●
Rasterização: atribuição de cores aos pixels
individuais na imagem 2D.

29. ANIMAÇÃO
●
Modelos que descrevem como as coisas se
movem;
●
Mudança temporal em:
a) Objetos – posição, orientação, tamanho,
formato e cor;
b) Câmera – posição, direção e foco;
c) Iluminação – posição, direção, cor e brilho.

30. TIPOS, TÉCNICAS E
PRINCÍPIOS DE ANIMAÇÃO
●
Tipos de animação: animação tradicional, animação
vetorial, gráficos em movimento (motion graphics), stop
motion e claymation, animação 3D em computador;
●
Técnicas de animação: flip book, rotoscoping, desenho
sobre filme, cell animation, keyframe, motion blur, animação
limitada, stop motion, animação vetorial (flash);
●
12 Princípios da animação de Frank Thomas e Ollie
Johnston.

31. ANIMAÇÃO 3D EM
COMPUTADOR
Uso de técnicas para animar modelos 3D.

32. ANIMAÇÃO 3D: ASPECTOS
REQUERIDOS
1. Descrição estática dos objetos em cena;
2. Informações sobre o movimento que o objeto
deve executar.

33. APLICAÇÕES DE COMPUTAÇÃO
GRÁFICA
●
Design – Computer Aided Design (CAD)
consiste no uso de programas que auxiliem em
projetos de engenharia, mecânica, eletrônica,
arquitetura, geologia... podendo, eventualmente,
simular as condições de fabricação de uma peça;
●
Efeitos especiais (SFX ou FX) – cinema, TV,
propaganda (pós-produção);

34. APLICAÇÕES DE COMPUTAÇÃO
GRÁFICA
●
Jogos – desenvolvimento de modelos,
personagens, animação, mecanismo (engine),
áudio e efeitos especiais;
●
Visualização em ciência e negócios –
técnicas para criar imagens, animações ou
diagramas para comunicar uma informação;
●
Interação humano-computador – foca no
design de interfaces humano-computador;

35. APLICAÇÕES DE COMPUTAÇÃO
GRÁFICA
●
Escaneamento 3D (fotogrametria) –
escaneamento de objetos ou cenários para
converter em modelos digitais;
●
Captura de movimento (MOCAP) – conversão
do movimento para forma digital;

36. APLICAÇÕES DE COMPUTAÇÃO
GRÁFICA
●
Realidade virtual – simulação 3D gerada por
computador que simula a realidade da melhor
maneira possível;
●
Ambientes virtuais (mundos virtuais) –
ambientes 3D interativos e imersivos.

37. REFERÊNCIAS
BIBLIOGRÁFICAS
●
David J. Eck. Introduction to Computer Graphics. 2018.
disponível em: http://math.hws.edu/graphicsbook/ acesso em:
18 de fevereiro de 2019.
●
Frédo Durand. A Short Introduction to Computer Graphics.
MIT Laboratory for Computer Science. disponível em:
http://people.csail.mit.edu/fredo/Depiction/1_Introduction/revie
wGraphics.pdf acesso em: 18 de fevereiro de 2019.