Computación Gráfica Tema 1 Representación y modelado de objetos tridimensionales Dr. Jorge Ernesto Rodríguez E-mail: jrodrigu@uc.edu.ve Universidad de Carabobo Facultad de Ciencias y Tecnología

Introduccion a la Computacion Grafica Computación Gráfica o Síntesis de imagen por computador : Escena 3D Representación 2D Procesamiento de Imágenes: Imagen 2D Imagen 2D Computer Image Vision por computador: Imagen 2D Información de una realidad 3D Introduccion a la Computacion Grafica

Introduccion a la Computacion Grafica Unrealistic – Polygonal rendering Image Synthesis Ray tracing Realistic Radiosity Computer Graphics or Image Synthesis Solid Modeling Geometric Modeling Geometric Design 1D-based Alg. Volume Visualization 2D-based Alg. Surface rendering 3D-based Alg. Direct volume rendering Introduccion a la Computacion Grafica

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Pipeline de visualización de gráficos 3D Modelación de la escena Proyección Rendering Despliegue Ocultamiento de superficies, Iluminación y sombreado Texturas, etc. Introduccion a la Computacion Grafica

Representación y modelación de objetos tridimensionales Representación Poligonal CSG: Geometría Constructiva de sólidos Principales esquemas de representación de objetos 3D Funciones implícitas Parches paramétricos Técnicas de subdivisión espacial Introduccion a la Computacion Grafica

Introduccion a la Computacion Grafica Representación y modelación de objetos tridimensionales Representación Poligonal Piecewise linear approximation (Aproximación lineal a trozos) Vertices x1,y1,z1 x2,y2,z2 …. xn,yn,zn Caras v1,v3,v2 v2,v4,v5 v5,v6,v7 … Boundary Representation B-Rep Introduccion a la Computacion Grafica

Introduccion a la Computacion Grafica Representación y modelación de objetos tridimensionales Representación Poligonal Cilindro.off #Vertices #caras x1,y1,z1 x2,y2,z2 …. xn,yn,zn 1 2 3 1 3 4 4 3 5 … P1 P4 P2 P3 P5 Introduccion a la Computacion Grafica

Introduccion a la Computacion Grafica Representación y modelación de objetos tridimensionales Representación Poligonal Introduccion a la Computacion Grafica

Introduccion a la Computacion Grafica Representación y modelación de objetos tridimensionales Representación Poligonal Ventajas: Desventajas: “Infinita” capacidad de modelado La unidad básica es elemental La representación es independiente del objeto Eficientes algoritmos de visualización y sombreado (tanto en software como en hardware La exactitud del modelo es inversamente proporcional a su eficiencia Solo hay información de la frontera del objeto No hay condiciones generales sobre la forma del objeto Introduccion a la Computacion Grafica

Introduccion a la Computacion Grafica Representación y modelación de objetos tridimensionales ¿Como generar modelos poligonales? Digitalización manual o automática (scanners 3D) Introduccion a la Computacion Grafica

Representación y modelación de objetos tridimensionales ¿Como generar modelos poligonales? A partir de un modelo matemático Introduccion a la Computacion Grafica

Representación y modelación de objetos tridimensionales ¿Como generar modelos poligonales? Extrusión y sólidos de revolución Introduccion a la Computacion Grafica

Rendering de representación poligonal Proyección de triángulos + Alg. de superficies ocultas (Z-buffer) + método de sombreado Introduccion a la Computacion Grafica

Introduccion a la Computacion Grafica Representación y modelación de objetos tridimensionales Geometría constructiva de sólidos CSG Tree A B C - Introduccion a la Computacion Grafica

Introduccion a la Computacion Grafica Representación y modelación de objetos tridimensionales Geometría constructiva de sólidos Introduccion a la Computacion Grafica

Introduccion a la Computacion Grafica Representación y modelación de objetos tridimensionales Geometría constructiva de sólidos Ventajas: Desventajas: Representación y modelación en la misma estructura Facilidad para modelar intuitivamente Permite representar sólidos Se puede automatizar la fabricación el objeto Rendering del objeto final no siempre es veloz Limitaciones para ciertas conexiones Introduccion a la Computacion Grafica

Introduccion a la Computacion Grafica Rendering de CSG CSG ray tracing Conversión a representación de voxel y aplicación de técnicas de volume rendering Usando una versión adaptada de Z-buffer Introduccion a la Computacion Grafica

Introduccion a la Computacion Grafica Representación y modelación de objetos tridimensionales Funciones implícitas Introduccion a la Computacion Grafica

Rendering de funciones implícitas Ray tracing Obtención de una representación poligonal y rendering de modelos poligonales Introduccion a la Computacion Grafica

Introduccion a la Computacion Grafica Representación y modelación de objetos tridimensionales Parches parametricos Dados: http://http://www2.mat.dtu.dk/people/J.Gravesen/cagd/decast.html Introduccion a la Computacion Grafica

Introduccion a la Computacion Grafica Representación y modelación de objetos tridimensionales Parches parametricos http://http://www2.mat.dtu.dk/people/J.Gravesen/cagd/decast.html Introduccion a la Computacion Grafica

Introduccion a la Computacion Grafica Representación y modelación de objetos tridimensionales Parches parametricos Introduccion a la Computacion Grafica

Rendering de superficies parametricas Ray trancing adaptado a parches de bezier Obtención de un modelo poligonal y rendering de modelos poligonales Verdadera Utah Teapot Introduccion a la Computacion Grafica

Introduccion a la Computacion Grafica Representación y modelación de objetos tridimensionales Subdivisión espacial Introduccion a la Computacion Grafica

Introduccion a la Computacion Grafica Representación y modelación de objetos tridimensionales Subdivisión espacial Introduccion a la Computacion Grafica

Introduccion a la Computacion Grafica Representación y modelación de objetos tridimensionales Subdivisión espacial Introduccion a la Computacion Grafica

Estrategias de Rendering Rendering de voxelizacion Surface rendering (Técnicas basadas en superficies) Direct volume rendering (Técnicas por proyección directa del volumen) Introduccion a la Computacion Grafica

Introduccion a la Computacion Grafica Representación y modelación de objetos tridimensionales Otros: fractales, gramaticas, particulas, modelos deformables, etc. Introduccion a la Computacion Grafica

Representación vs. Técnica de modelado Área de Estudio Mallados Poligonales Rendering de escenas 3D CSG Solid Modeling Parches parametricos CAGD Subdivisión espacial Volume Visualization Surface rendering Direct volume rendering Geometric modeling Introduccion a la Computacion Grafica