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Fundamentos da Computação Gráfica

Fundamentos da Computação Gráfica
Autor(es) : Luiz Velho e Jonas Gomes
Páginas : 603
Publicação : IMPA, 2015
ISBN: 978-85-244-0200-5
1ª edição

DESCRIÇÃO

Este livro se originou das notas de aula de um curso introdutório de Computação Gráfica, lecionado no IMPA há 10 anos como parte do programa de Computação Gráfica IMPA/PUC-Rio. 

O livro enfoca aspectos conceituais da área de Computação Gráfica, estudando os diversos modelos matemáticos utilizados, bem como os problemas inerentes à discretização desses modelos. 

A abordagem do livro é feita de forma elementar, abrangendo todo o programa de um curso introdutório, exigindo como pré-requisitos apenas conhecimentos de Cálculo Diferencial, Álgebra Linear e noções de algoritmos. 

CONTEÚDO

1 Introdução
  1  Dados, imagem e computação gráfica
  2  Áreas de aplicação
  3  Paradigmas de abstração
  4  Modelos de imagem e terreno
  5  Reconstrução
  6  Um problema prático
  7  Estrutura do livro
  8  Comentários e referências
  9  Exercícios     

2 Geometria
  1  O que é uma geometria?
  2  Transformações e Computação Gráfica
  3  Geometria Euclidiana
  4  Geometria Afim
  5  A geometria da computação gráfica
  6  O espaço projetivo
  7  Transformações Projetivas
  8  Teorema fundamental da Geometria Projetiva
  9  Projeções e Geometria Projetiva 
  10 Comentários e referências
  11  Exercícios

3 Coordenadas
  1  Transformando objetos, referenciais ou ordenadas
  2  Transformações locais e globais
  3  Coordenadas retilíneas do espaço
  4 Coordenadas e parametrização
  5  Comentários e referências
  6  Exercícios

4 Rotações
  1  Rotações do Plano Euclidiano
  2  Rotações do Espaço Euclidiano
  3  O espaço das rotações
  4  Parametrização por ângulos de Euler
  5  Interpolação de rotações
  6  Uma pausa para os comerciais
  7  Quatérnios
  8  Conversão entre representações
  9  Comentários e Referências
  10  Exercícios

5 Cor
  1  Cor no Universo Físico
  2  Espaço Espectral de Cor
  3  Representações e Reconstrução de Cor
  4  Sistemas Físicos de Cor
  5  Reconstrução Metamérica
  6  Sistema Padrão CIE-RGB
  7  A Geometria do Espaço de Cor
  8  Sistema CIE-XYZ
  9  Comprimento da onda dominante e Cores Complementares
  10  Sistemas de Cor e Computação Gráfica
  11  Comentários e Referências
  12  Exercícios

6 Imagem
  1  Paradigmas de abstração para imagens
  2  Representação de uma imagem
  3  Representação matricial e reconstrução
  4  Elementos de uma imagem digital
  5  Quantização de cor e imagem
  6  Quantização e geometria das células
  7  Métodos de quantização
  8  Otimização e quantização
  9  Dithering
  10  Algoritmos de Dithering
  11  Quantização e Dithering
  12  Codificação de imagens
  13  Comentários e referências
  14  Exercícios

7 Objetos Gráficos Planares
  1  Objetos Gráficos
  2  Objetos Gráficos Planares
  3  Curvas Poligonais e Triangulação
  4  Representação de Curvas e Regiões
  5  Rasterização
  6  Representação, Amostragem e Interpolação
  7  Visualização de Objetos Gráficos Planares
  8  Recorte 2D
  9  Operações de Visualização
  10  Comentários e Referências
  11  Exercícios

8 Objetos Gráficos Espaciais
  1  Processamento Digital de Geometria
  2  Curvas espaciais
  3  Superfícies
  4  Objetos Volumétricos
  5  Triangulações e superfícies poliédricas
  6  Representação de Superfícies Paramétricas
  7  Representação de superfícies implícitas
  8  Representação de Objetos Volumétricos
  9  Comentários e Referências
  10  Exercícios

9 Hierarquias
  1  Objetos com hierarquia
  2  Hierarquia de Objetos Articulados
  3  Hierarquia do Corpo Humano
  4  Transformação corrente e estrutura de dados
  5  Hierarquias de Objetos Compostos
  6  Árvores de particionamento (BSP-trees)
  7  Classificação e busca usando BSP-trees
  8  Comentários e Referências
  9  Exercícios

10 Modelagem Geométrica
  1  Modelagem e Representação
  2  Representação CSG
  3  Conversão entre Representações
  4  Modelagem Generativa
  5  Sistemas de Modelagem
  6  Operações com Modelos
  7  Comentários e Referências
  8  Exercícios

11 Câmera Virtual
  1  O modelo básico
  2  Sistemas de coordenadas de visualização
  3  Os parâmetros da câmera virtual
  4  Operações de Visualização
  5  Outros Modelos de Câmera
  6  Especificando a Câmera
  7  Comentários e Referências
  8  Exercícios

12 Recorte
  1  Classificação, separação e recorte
  2  Aplicações de Recorte
  3  Aceleração do recorte
  4  Metodologia do Recorte
  5  Recorte Bidimensional
  6  Recorte de um segmento pela Tela Virtual
  7  Recorte de Polígonos
  8  Recorte tridimensional
  9  Recorte e visualização
  10  Comentários e Referências
  11  Exercícios

13 Visibilidade
  1  Fundamentos de visibilidade
  2  Algoritmos de Visibilidade
  3  Comentários e Referências
  4  Exercícios

14 Iluminação
  1  Fundamentos
  2  A natureza da luz
  3  Um modelo de iluminação simples
  4  Cálculo da iluminação
  5  Traçado de raios
  6  Aceleração de traçado de raios
  7  Amostragem e traçado de raios
  8  Comentários e Referências
  9  Exercícios

15 Rasterização
  1  Amostragem
  2  Amostragem de Haar
  3  Super Amostragem
  4  Amostragem Analítica
  5  A-buffer
  6  Comentários e Referências

16 Mapeamentos
  1  Mapeamento de objetos gráficos
  2  Função ruído
  3  Ruído escalar
  4  Ruído gradiente
  5  Métodos de mapeamento 2D
  6  Cálculo do Mapeamento 2D
  7  Algumas aplicações de mapeamento 2D
  8  Comentários e Referências
  9  Exercícios

17 Composição
  1  Canal alfa
  2  Composição e geometria do pixel
  3  Álgebra de composição
  4  Composição de Imagens e Visibilidade
  5  Comentários e Referências
  6  Exercícios

18 A Equação de Iluminação
  1  Modelo de Iluminação
  2  Método de Traçado de Raios
  3  Método de Radiosidade
  4  Comentários e Referências

A Radiometria e Fotometria
  1  Radiometria e iluminação
  2  Função distribuição e reflectância bidirecional – BRDF
  3  Fotometria
  4  Um resumo
  5  Comentários e referências

Bibliografia
Índice 

 

SOBRE OS AUTORES

Luiz Velho

É pesquisador do IMPA. Cursou bacharelado na ESDI – Universidade do Estado do Rio de Janeiro, mestrado no MIT – Media Laboratory e doutorado em Ciência da Computação na Universidade de Toronto. Foi professor visitante do Courant Institute of Mathematical Sciences e pesquisador do NationalFilm Board do Canadá. Trabalhou na Fantastic Animation Machine, em Nova York e na Globo Computação Gráfica, onde desenvolveu sistemas gráficos. Seus interesses incluem fundamentos da computação gráfica, modelagem geométrica, visualização e animação.

Jonas Gomes

Graduou-se em Matemática pela Universidade Federal da Paraíba e fez mestrado e doutorado no IMPA, onde é pesquisador desde 1989. No IMPA, criou o Projeto Visgraf, que desenvolve atividades de ensino, pesquisa e desenvolvimento na área de computação gráfica. Antewriormente, trabalhou na Globo Computação Gráfica. Seus interesses em pesquisa incluem fundamentos matemáticos da computação gráfica, modelagem, visualização e animação e multimídia. Nas horas vagas, seus hobbies prediletos são escrever artigos de divulgação científica e jogar tênis.

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