COMPUTAÇÃO GRAFICA · COMPUTAÇÃO GRAFICA CONCEITOS Toda computação gráfica é baseada em...

SANDRO RIBEIROCOMPUTAÇÃOGRAFICA



Parece existir consenso entre os pesquisadores da história da Computação Gráfica de que o primeiro computador a possuir recursos gráficos de visualização de dados numéricos foi o “Whirlwind I” (furacão), desenvolvido pelo MIT. Este equipamento foi desenvolvido, em 1950, com finalidades acadêmicas e também possivelmente militares pois logo em seguida o comando de defesa aérea dos EUA desenvolveu um sistema de monitoramento e controle de vôos (SAGE - Semi-Automatic Ground Enviroment) que convertia as informações capturadas pelo radar em imagem em um tubo de raios catódicos (na época uma invenção recente) no qual o usuário podia apontar com uma caneta ótica. Ocorre que, nesta época os computadores eram orientados para fazer cálculos pesados para físicos e projetistas de mísseis não sendo próprios para o desenvolvimento da Computação Gráfica.

Em 1962, surge uma das mais importantes publicações de Computação Gráfica de todos os tempos, a tese do Dr. Ivan Sutherland (“Sketchpad - A Man-Machine Graphical Communication System”), propunha uma forma de interação muito semelhante ao que hoje chamados de interfaces WIMP – Window-Icon-Menu-Pointer.

Esta publicação chamou a atenção das indústrias automobilísticas e aeroespaciais americanas. Os conceitos de estruturação de dados bem como o núcleo da noção de Computação Gráfica interativa levaram a General Motors a desenvolver o precursor dos primeiros programas de C.A.D. Logo em seguida diversas outras grandes corporações americanas seguiram este exemplo sendo que no final da década de 60 praticamente toda a indústria automobilística e aeroespacial se utilizava de softwares de CAD (CAD - do inglês Computer Aided Design, que quer dizer Projeto Assistido por Computador, consiste basicamente de sistemas capazes de auxiliar um projetista(mecânico, elétrico, civil) a desenvolver suas idéias de forma mais rápida. Os sistemas de CAD são normalmente entendidos como programas capazes de fazer desenhos. De fato, são, em grande parte, isto pois com um CAD o processo de criação e, principalmente, de alteração de desenhos fica muito facilitado. Porém, CAD não é somente isto: um dos principais avanços que alguns destes sistemas trazem em relação ao processo original de projeto é sua capacidade de fazer simulações).

O crescimento da área de computação gráfica pode ser explicado por diversos fatores. O desenvolvimento da tecnologia de circuitos integrados durante a década de 70 que permitiu o barateamento e a conseqüente popularização das máquinas é um deles. Devido principalmente ao alto custo do hardware,poucos programas aplicativos exploravam gráficos. Com o advento dos computadores pessoais de baixo custo como o IBM-PC e o Apple Macintosh com terminais gráficos de varredura (raster graphics displays) houve o fim da idéia de que os fabricantes de computadores deviam fornecer apenas a máquina e o sistema operacional e que os usuários deviam escrever seus próprios aplicativos A popularização dos aplicativos prontos e integrados (planilhas, editores de texto, editores gráficos, processadores de imagem, bancos de dados, etc) permitiu a popularização da Computação Gráfica na medida em que possibilitou que o usuário comum sem conhecimento ou tempo para desenvolver aplicativos gráficos (nem sempre tão simples de serem programados) pudessem se utilizar dos mesmos.

Com o exemplo do conceito de desktop nos computadores,a computação gráfica se firmou como parte essencial de interface com o usuário, indispensável para a visualização de dados em duas ou três dimensões.

Fonte: http://trabalhoic.awardspace.com/cg_origem.php


CONCEITOSToda computação gráfica é baseada em pixels.

Pixels (menor unidade de uma imagem) são pontos que fazem com que a imagem seja sintetizada visualmente em um monitor. Seja em 3D por modelagem tridimensional ou 2D, o profissional em computação gráfica trabalha direta ou indiretamente com pixels e suas compressões. Isso porque todo o nosso formato de vídeo, tanto monitores, televisores, celulares, cinema ou qualquer tipo de emissor de imagens atualmente são interligados por uma série de algoritmos e ferramentas padrões de construção e edição de imagens. Levando em conta que a maioria de criações e edições passam por um computador para um resultado melhor ou mais atraente.

No processo de construção da imagem orgânica (personagens) através da computação gráfica, utilizando por base um software 3D, desenvolvemos todo trabalho em 6 etapas:

• Modelagem-LowPolye/ouHighPoly• Texturização• Rigging• Animação• Iluminação• Rendering

Já no processo de construção da imagem não orgânica (arquitetura) através da computação gráfica, utilizando por base um software 3D, desenvolvemos todo trabalho em 4 etapas:

• Modelagem-LowPolye/ouHighPoly• Texturização• Iluminação• Rendering


MODELAGEM-LOWPOLYe/ouHIGHPOLY

TEXTURIZAÇÃO ILUMINAÇÃO RENDERIZAÇÃO


As Viewports são as principais áreas da interface do 3DS Max e/ou qualquer software destinado à manipulação de objetos tridimensionais. Ao iniciarmos atividades no software, visualizaremos, a principio, 4 (quatro) telas. Podemos trabalhar em uma viewport por vez somente, ficando esta ativa, enquanto as demais só serão atualizadas ao serem selecionadas.

Cada viewport recebe um nome, visível no canto superior esquedo. São estas:• Top• Front• Left• Perspective

Outras podem ser ativadas no lugar das viewports padrão. São estas:• Back• Bottom• Right• Ortographic

Cada tela pode ser acessada, ao ser clicada, o por teclas de atalho. • Top=teclaT• Front=teclaF• Left=teclaL• Perspective=teclaP

A principal função destas 4 telas e suas auxiliares é, justamente, nos dar a sensação de profundidade do objeto / universo em exercício. O ideal, sempre, é trabalhar nas views Front, Lef/Right, Top/Back, deixando as views Perspective / Ortographic para identificar o resultado e possíveis ajustes.

VIEWPORT

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PRIMITIVASAs primitivas são objetos base para manipulação e aplicação de materiais. No software 3D Studio Max as primitivas são divididas em duas categorias: Primitivas Standard e Primitivas Extended.

São 10 (dez) as primitivas Standard:

Box SphereCylinder TorusTeapot Cone

Geosphere TubePyramid Plane

Os objetos primitivos têm como principal função simular objetos do mundo real. Por conta disto, são os mais utilizados como ponto de partida tanto na modelagem orgânica (carros, personagens) quanto na modelagem exata (arquitetura). Já os objetos Primitivos Extended tem a função de auxiliar, principalmente, na construção de modelagens exatas, como prédios, tubulações de esgoto, encanamentos, entre outros.

São xx as primitivas Extended:

Hedra Torus Knot RingWaveChamferBox ChamferCyl Prism

OliTank Capsule HoseSpindle L-Ext / C-Ext Gengon


1. Cone2. Sphere3. GeoSphere4. Teapot5. Pyramid6. Plane7. Box8. Tube9. Cylinder10. Torus

PRIMITIVAS STANDARD1 2 3 4

7 8 9 10

5 6


1. ChamferCyl2. Capsule3. Hose4. ChamferBox5. Torus Knot6. Prism7. L-Ext8. C-Ext9. Hedra10. OilTank11. RingWave12. Gengon

PRIMITIVAS EXTENDED1 2 3 4

7 8

9 10 11 12

5 6


Poly Count (contagem de polígonos) é um recurso utilizado por qualquer software de ambientação 3D, seja para construção de games, modelagem ou animação, para nos ajudar a administrar a quantidade de polígonos por objeto. Esse recurso é organizado em duas categorias: Low Poly e High Poly.

Lowpoly é um termo utilizado por desenvolvedores de jogos, jogadores e outros especialistas para descrever a diminuição de polígonos em um objeto ou personagem tridimensional gerado por um computador. A necessidade de poucos polígonos é essencial, principalmente para jogos eletrônicos e imprescindível em jogos eletrônicos “abertos” como Grand Theft Auto e Assassins Creed, onde o computador ou videogame precisa renderizar muitos polígonos de uma vez só. Quando se trabalha com objetos de baixa contagem poligonal, o uso de uma boa textura é fundamental. Um objeto é considerado Low Poly se, em sua contagem, apresentar menos de 10.000 (dez mil) polígonos ou triângulos.

High Poly é um termo utilizado por desenvolvedores de jogos e profissionais do cinema e animação e outros especialistas para descrever o aumento de polígonos em um objeto ou personagem tridimensional. É considerado High poly o objeto que, sem sua contagem, apresentar valor superior a 10.000 (dez mil) polígonos ou triângulos.

POLY COUNT

modelagem Low Poly

modelagem High Poly


CONTROLADORESPara manipular objetos no palco, todos os softwares 3D utilizam 3 (três) operações básicas:

• Rotação,• Escala(ampliação/redução)• Transformação.

Outro recurso muito utilizado e útil no processo de modelagem é o zoom.

Para manipular objetos no palco, todos os softwares 3D utilizam 3 (três) operações básicas: Rotação,Escala(ampliação/redução)eTransformação. Outro recurso muito utilizado e útil no processo de modelagem é o zoom.

Ao inserirmos um objeto no palco, seja este uma primitiva standard, extended ou qualquer outro ítem manipulável, será controlado pela ferramenta (transform / transformação). Além disso, ao manipularmos este objeto, observaremos que, na barra lateral direita, é apresentado um painel de controle de massa / mapa de coordenadas, onde veremos e alteraremos informações como altura, largura e profundidade, além da opção de subdividirmos a malha deste objeto, também, em sua largura, altura e profundidade.

Podemos ativar estas ferramentas, clicando em seus ícones, dispostos no menu de ferramentas (abaixo do menu principal) ou por teclas de atalho.

• Transformação/Transform= tecla W• Escala/Scale(ampliação/redução)= teclaE• Rotação/Rotation=teclaR


Na lateral, observamos o painel de controle do objeto box, apresentando sua atual configuração.

Abaixo, o objeto sendo controlado pela ferramenta “Transformação / Transform”.


MODELAGEMPara manipular objetos no palco, todos os softwares 3D utilizam 3 (três) operações básicas:

• Rotação,• Escala(ampliação/redução)• Transformação.

Outro recurso muito utilizado e útil no processo de modelagem é o zoom.

Para manipular objetos no palco, todos os softwares 3D utilizam 3 (três) operações básicas: Rotação,Escala(ampliação/redução)eTransformação. Outro recurso muito utilizado e útil no processo de modelagem é o zoom.

Ao inserirmos um objeto no palco, seja este uma primitiva standard, extended ou qualquer outro ítem manipulável, será controlado pela ferramenta (transform / transformação). Além disso, ao manipularmos este objeto, observaremos que, na barra lateral direita, é apresentado um painel de controle de massa / mapa de coordenadas, onde veremos e alteraremos informações como altura, largura e profundidade, além da opção de subdividirmos a malha deste objeto, também, em sua largura, altura e profundidade.

Podemos ativar estas ferramentas, clicando em seus ícones, dispostos no menu de ferramentas (abaixo do menu principal) ou por teclas de atalho.

• Transformação/Transform= tecla W• Escala/Scale(ampliação/redução)= teclaE• Rotação/Rotation=teclaR


A ferramenta Transformação / Transform encontra-se no menu de ferramentas, e é apresentada, visualmente, como 4 setas apontadas para ambos os lados de um objeto. No objeto, apresenta-se como 3 (três) setas direcionais (X, Y e Z).


A ferramenta Rotação / Rotation encontra-se no menu de ferramentas, entre a ferramenta Transformação e Escala e é apresentada, visualmente, como uma seta giratória. No objeto, apresenta-se como 3 (três) circulos (X, Y e Z).


A ferramenta Escala / Scale encontra-se no menu de ferramentas, ao lado da ferramenta Rotação / Rotaion e é apresentada, visualmente, como um quadrado dentro de outro. No objeto, apresenta-se como 1 triângulo exterior e um prisma interior (X, Y e Z).


PROPRIEDADES DE OBJETOSTodo objeto, ao ser inserido, apresenta características comuns de sua natureza e algumas configurações padrão como altura, largura, profundidade. Porém, para manipular estes objetos a ponto de transformá-lo em outro é necessário dar a este uma nova instância.

No 3Ds Max, existe a alternativa de conversão para:

•EditableMesh– Nesta opção, transformamos a malha original numa malha triangular. Apresenta cinco elementos de edição: vértice, alça, aresta, patch e elemento (Vertex, Edge, Face, Polygon, Element).

•EditablePoly – Nesta opção, transformamos a malha orginal numa malha poligonal. Quase sempre, o visual do objeto permanece o mesmo. Apresenta cinco elementos de edição: vértice, linha, borda, face e elemento (Vertex, Edge, Border, Polygon, Element).

•EditableSpline–Nesta opção, transformamos objetos vetores como linhas e textos em linhas editáveis. Apresenta três elementos de edição: Vertex, Segment, Spline (vértice / segmento / spline).

•EditablePatch – Nesta opção, o objeto será convertido à um elemento com superfície editável, fornecendo controles para manipular um objeto de superfície e em cinco níveis de sub-objeto: vértice, alça, aresta, patch e elemento

Modo de edição de um objeto no modo Editable Mesh


Vértice / Vertice


Linha / Edge


Face / Face


Elemento / Element


MODELAGEMO processo de modelagem de um objeto, seja este orgânico ou não, consiste basicamente em multiplicar (subdividir) a malha e “extrudar” a face ou conjunto de faces do objeto em manipulação.

Ao manipularmos um objeto, abaixo do menu “modificadores”, existe uma organização de pastas, onde cada divisão apresenta um conteúdo específico para auxiliar no processo de modificação da malha. Dentre todas, a aba “Edit Polygons / Editar Polígonos é onde se encontram os recursos mais utilizados. São estes:

1. Extrude = tem a função de duplicar a face ou conjunto de faces selecionadas

2. Outline = Reduz ou amplia, de modo proporcional, a face ou conjunto de faces selecionados

3. Bevel = Tem a função de arredondar cantos de faces ou linhas selecionadas

4. Inset = adiciona, dentro da face selecionada, uma subdivisão desta, respeitando sua geometria.

5. Bridge = liga dois pontos de uma face deletada. Funciona somente com as opções borda / border ou linha / edge

6. Flip = Tem a função de virar na horizontal ou vertical o objeto selecionado.

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