Computación Gráfica I – CI4321 Teoría Prof. Alexandra La Cruz (alacruz @ ldc.usb.ve) alexandra.lacruz @ gmail.com consulta (Lunes 11:30-12:30) Laboratorio Prof. Victor Theoktisto (vtheok @ usb.ve) Preparador Eduardo Roa (eduroam @ gmail.com) Contenido del curso (http://www.ldc.usb.ve/~alacruz/cursos/ci4321)
Computación Gráfica (CG) Computación gráfica tiene que ver con todos aquellos aspectos de producción de imágenes (representación, procesamiento y visualización) en un computador CG se usa desde hace ya mucho tiempo con el uso de tubos de rayos catódicos Hoy en día es posible generar una imagen que difícilmente podemos distinguir de una fotografía
Cine
Cine
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Juegos por computadoras riven http://www.cyan.com/news/ quake http://www.idsoftware.com/
Imagenología Médica Rautek et al 2008 The Visible Human Project®
Diseño Asistido por Computadoras (CAD) Diseños mecánicos Electrónicos Arquitectura Computer graphics has had a dramatic impact on the design process. Today, most mechanical and electronic designs are executed entirely on computer. Increasingly, architectural and product designs are also migrating to the computer. Automated tools are also available that verify tolerances and design constraints directly from CAD designs. CAD designs also play a key role in a wide range of processes from the design of tooling fixtures to manufacturing.
Visualización Científica Representación de data multivariada (tormenta) presion temperatura velocidad tiempo An example of combined attribute and volumetric views. The 3D view shows the location of data points in space with pressure mapped to color. A 2D slice shows the velocity close to the eye of the storm. Two attribute views (scatterplot of velocity vs. cloud density and histogramm of temperature) are used to select which cells are shown. http://www.cg.tuwien.ac.at/research/publications/2007/buerger-2007-star/
Diseño de Interfaz Gráficas (GUI) Computer graphics is an integral part of every day computing. Nowhere is this fact more evident than the modern computer interface design. Graphical elements such as windows, cursors, menus, and icons are so common place it is difficult to imagine computing without them. Once graphics programming was considered a speciality. Today, nearly all professional programmers must have an understanding of graphics in order to accept input and present output to users.
Realidad Virtual Computer graphics is an integral part of every day computing. Nowhere is this fact more evident than the modern computer interface design. Graphical elements such as windows, cursors, menus, and icons are so common place it is difficult to imagine computing without them. Once graphics programming was considered a speciality. Today, nearly all professional programmers must have an understanding of graphics in order to accept input and present output to users.
Este curso... NO cubre el aprendizaje de paquetes de diseño gráfico, tales como Photoshop, CorelDraw, AutoCAD o Maya y 3D- Studio TAMPOCO es la introducción de estándares gráficos tales como OpenGL, DirectX, las primitivas gráficas de Java o cualquier otra herramienta
Este curso... Los métodos de visualización 2D junto con la representación física en pantallas digitales Una introducción a la representación de objetos 3D que consta del modelaje, proyección e iluminación. En la práctica se utilizará OpenGl y C para ilustrar los conceptos de la teoría.
Evaluación Teoría: Práctica (Preliminar) Tres evaluaciones de 10%, 25% y 25% Práctica (Preliminar) Proyecto I (5%) Proyecto II (10%) Proyecto III (25%)
Sistema Gráfico Dispositivos de salida Dispositivos de entrada
Frame Buffer Pixel Una imagen esta compuesta por un arreglo o raster de pixels Los pixels son almacenados en una parte de la memoria llamada frame buffer Frame buffer Profundidad 1 bit => 2 colores 8 bits => , 256 colores Sistema de color RGB Resolución (número de pixels en un frame buffer)
Rasterization El proceso de conversión de las primitivas gráficas (líneas, puntos, circulos, etc.) generadas por una aplicación y las asigna a los pixels del frame buffer que mejor las representen
Computación Gráfica: 1950-1960
Computación Gráfica: 1960-1970 Wireframe graphics Dibuja solo líneas Angel: Interactive Computer Graphics 3E © Addison-Wesley 2002
Computación Gráfica: 1980-1990 Sombreado suave Mapeando el ambiente bump mapping Angel: Interactive Computer Graphics 3E © Addison-Wesley 2002
Computación Gráfica: 1990-2000 OpenGL API Películas de cine creadas completamente con el uso de la computación gráfica Nuevas capacidades de Hardware texturas buffer de acumulación Angel: Interactive Computer Graphics 3E © Addison-Wesley 2002
Computación Gráfica: 2000- Fotorealismo Tarjetas gráficas para PCs Nvidia, ATI, 3DLabs Dispositivos diseñados exclusivamente para juegos Paquetes: Maya, Lightwave Angel: Interactive Computer Graphics 3E © Addison-Wesley 2002
Formación de imagen Objeto Observador Fuente de Luz Propiedades que describen como interactúa la luz con el material en escena Independencia de los elementos
Modelaje Geométrico Como representar el mundo real Geometria: curvas, superficies, volumen Fotometria: luz, color, reflectancia Como crear estas representaciones Interactivamente Algoritmicamente: fractales Scaneando: sensores 3D Primitivas Líneas, triangulos, quads, patches Cilindros, esferas
Modelaje Geométrico Modelos poligonales 2D: puntos, líneas y poligonos 3D: polygonal meshes y subdivision surfaces Curvas y superficies paramétricas
Renderizado Información de visualización Sombras e iluminación Transformaciones al modelo que dependen de la posición y orientación de la cámara Visibilidad: determinar que se puede ver sin dibujar lo que no se puede ver Sombras e iluminación Texturas Color
Sombras y texturas
Sombras y texturas
Bibliografía James D. Foley, Andries van Dam, Steven K. Feiner, John F. Hughes, Computer Graphics: Principles and Practice, 2nd edition, Addison-Wesley 1995. Edward Angel, Interactive Computer Graphics: a Top-Down Approach With Opengl 2nd edition, Addison-Wesley, 2000.
Para la próxima clase Leer Capitulo 1 del libro Computer Graphics: Principles and Practice