(PSI3572-ComputacaoVisual)_2-1_Fundamentos GPl

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Computação Visual
FUNDAMENTOS – GRAPHICS PIPELINE
2023
Computação Visual - modalidades
Tempo Real (on-line)
Jogos 
Simulações
Realidade Virtual / Aumentada
Foto Realismo (off-line)
Cinema
2023 Marcio Lobo NettoPSI3572 COMPUTAÇÃO VISUAL - FUNDAMENTOS 2
Qualidade
Computação Visual - modalidades
2023 Marcio Lobo NettoPSI3572 COMPUTAÇÃO VISUAL - FUNDAMENTOS 3
Desempenho
Tempo Real (on-line)
Jogos 
Simulações
Realidade Virtual
Realidade Aumentada
Foto Realismo (off-line)
Cinema
PSI3572 COMPUTAÇÃO VISUAL - FUNDAMENTOS 2023 Marcio Lobo Netto 4
Graphics
Process
Geometric
Models (3D)
Animation
(3D)
LightingMaterials
Rendering
Scene
objects
Image
Video
2023 Marcio Lobo NettoPSI3572 COMPUTAÇÃO VISUAL - FUNDAMENTOS 5
2023 Marcio Lobo NettoPSI3572 COMPUTAÇÃO VISUAL - FUNDAMENTOS 6
Graphics Pipeline
Fotografando / Filmando 
a Cena Virtual
Técnica Clássica
◦ Projetiva
◦ Geométrica
◦ adequada a GPU
◦ rápida
veremos outras ao longo do curso
◦ Ray / Particle Tracing
◦ Radiosity
Model
Transform
View 
Transform
PerVertex
Lighting
Projection 
Transform
Homogeneous 
Division
Viewport 
Transform
Rasterization Fragment 
Processing
Raster 
Operations
Framebuffer
MC WC EC EC CC
NDC SC SC SC SC
COORDINATES MC Model CC Clip
WC World NDC Normalized Device
EC Eye SC Screen
Geometric
Models (3D)
Animation
(3D)
LightingMaterials
Rendering
Scene
objects
ImageVideo
CG
Graphics Process (creating the scene)
◦ Modelagem
◦ Animação / Simulação
◦ Materiais
◦ Iluminação 
◦ Rendering
Graphics Pipeline (rendering)
◦ Etapas da síntese de imagem
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Próximas aulas
Esta aula
Graphics Pipeline
Fotografando 
Filmando
Interagindo
2023 Marcio Lobo NettoPSI3572 COMPUTAÇÃO VISUAL - FUNDAMENTOS 8
cena / mundo virtual
Graphics Pipeline (object => picture)
- fotografando um objeto virtual
Model
Transform
View 
Transform
PerVertex
Lighting
Projection 
Transform
Homogeneous 
Division
Viewport 
Transform
Rasterization Fragment 
Processing
Raster 
Operations
Framebuffer
MC WC EC EC CC
NDC SC SC SC SC
COORDINATES MC Model CC Clip
WC World NDC Normalized Device
EC Eye SC Screen
2023 Marcio Lobo NettoPSI3572 COMPUTAÇÃO VISUAL - FUNDAMENTOS 9
Graphics Pipeline
Model Transform (MC)
scale (x) scale (y) rotate (z) translate (y,z) 
Model
Transform
View 
Transform
PerVertex Lighting
Projection 
Transform
Homogeneous 
Division
Viewport 
Transform
Rasterization Fragment 
Processing
Raster Operations
Framebuffer
MC WC EC EC CC
NDC SC SC SC SC
Y
X
Z
2023 Marcio Lobo NettoPSI3572 COMPUTAÇÃO VISUAL - FUNDAMENTOS 10
Graphics Pipeline
Model Transform (MC=>WC)
replace move scale rotate/scale/translate 
Model
Transform
View 
Transform
PerVertex Lighting
Projection 
Transform
Homogeneous 
Division
Viewport 
Transform
Rasterization Fragment 
Processing
Raster Operations
Framebuffer
MC WC EC EC CC
NDC SC SC SC SC
Y
X
Z
2023 Marcio Lobo NettoPSI3572 COMPUTAÇÃO VISUAL - FUNDAMENTOS 11
Graphics Pipeline
View Transform (WC=>EC)
Model
Transform
View 
Transform
PerVertex Lighting
Projection 
Transform
Homogeneous 
Division
Viewport 
Transform
Rasterization Fragment 
Processing
Raster Operations
Framebuffer
MC WC EC EC CC
NDC SC SC SC SC
Y
X
Z
2023 Marcio Lobo NettoPSI3572 COMPUTAÇÃO VISUAL - FUNDAMENTOS 12
Graphics Pipeline
Per Vertex Lighting (EC)
Model
Transform
View 
Transform
PerVertex Lighting
Projection 
Transform
Homogeneous 
Division
Viewport 
Transform
Rasterization Fragment 
Processing
Raster Operations
Framebuffer
MC WC EC EC CC
NDC SC SC SC SC
Y
X
Z
2023 Marcio Lobo NettoPSI3572 COMPUTAÇÃO VISUAL - FUNDAMENTOS 13
Graphics Pipeline
Projection Transf. (EC=>CC)
Model
Transform
View 
Transform
PerVertex Lighting
Projection 
Transform
Homogeneous 
Division
Viewport 
Transform
Rasterization Fragment 
Processing
Raster Operations
Framebuffer
MC WC EC EC CC
NDC SC SC SC SC
Y
X
Z
y
x
3 D
2D
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Graphics Pipeline
Homogeneous Div (CC=>NDC)
perspectiva x = X/Z y = Y/Z
paralela x = X y = Y 
Model
Transform
View 
Transform
PerVertex Lighting
Projection 
Transform
Homogeneous 
Division
Viewport 
Transform
Rasterization Fragment 
Processing
Raster Operations
Framebuffer
MC WC EC EC CC
NDC SC SC SC SC
Y
X
Z
y
x
3 D 2D
2023 Marcio Lobo NettoPSI3572 COMPUTAÇÃO VISUAL - FUNDAMENTOS 15
Graphics Pipeline
Viewport Transf. (NDC=>SC)
Model
Transform
View 
Transform
PerVertex Lighting
Projection 
Transform
Homogeneous 
Division
Viewport 
Transform
Rasterization Fragment 
Processing
Raster Operations
Framebuffer
MC WC EC EC CC
NDC SC SC SC SC
y SC
x
2D
y NDC
x
2D
2023 Marcio Lobo NettoPSI3572 COMPUTAÇÃO VISUAL - FUNDAMENTOS 16
Graphics Pipeline
Rasterization
Model
Transform
View 
Transform
PerVertex Lighting
Projection 
Transform
Homogeneous 
Division
Viewport 
Transform
Rasterization Fragment 
Processing
Raster Operations
Framebuffer
MC WC EC ECCC
NDC SC SC SC SC
2023 Marcio Lobo NettoPSI3572 COMPUTAÇÃO VISUAL - FUNDAMENTOS 17
Graphics Pipeline
Fragment Processing
Model
Transform
View 
Transform
PerVertex Lighting
Projection 
Transform
Homogeneous 
Division
Viewport 
Transform
Rasterization Fragment 
Processing
Raster Operations
Framebuffer
MC WC EC EC CC
NDC SC SC SC SC
2023 Marcio Lobo NettoPSI3572 COMPUTAÇÃO VISUAL - FUNDAMENTOS 18
Graphics Pipeline
Pixel Operation (texture)
Model
Transform
View 
Transform
PerVertex Lighting
Projection 
Transform
Homogeneous 
Division
Viewport 
Transform
Rasterization Fragment 
Processing
Raster Operations
Framebuffer
MC WC EC EC CC
NDC SC SC SC SC
textura
2023 Marcio Lobo NettoPSI3572 COMPUTAÇÃO VISUAL - FUNDAMENTOS 19
Graphics Pipeline 
(Obj => Pic)
COORDINATES MC Model CC Clip
WC World NDC Normalized Device
EC Eye SC Screen
Model
Transform
View 
Transform
PerVertex
Lighting
Projection 
Transform
Homogeneous 
Division
Viewport 
Transform
Rasterization Fragment 
Processing
Raster 
Operations
Framebuffer
MC WC EC EC CC
NDC SC SC SC SC
Model
Transform
View 
Transform
PerVertex Lighting
Projection 
Transform
Homogeneous 
Division
Viewport 
Transform
Rasterization Fragment 
Processing
Raster Operations
Framebuffer
MC WC EC EC CC
NDC SC SC SC SC
2023 Marcio Lobo NettoPSI3572 COMPUTAÇÃO VISUAL - FUNDAMENTOS 20
Graphics Pipeline 
(Obj => Pic)
Método de alto desempenho
◦ particularmente quando se dispõe de boas GPUs
Cenas típicas: 
◦ Modelos: dezenas de milhares a milhões de objetos (ou faces poligonais)
◦ Imagens: alta resolução (1M pixel, 1000 x 1000)
◦ A uma taxa de 100 vezes por segundo (interatividade)
2023 Marcio Lobo NettoPSI3572 COMPUTAÇÃO VISUAL - FUNDAMENTOS 21
Model
Transform
View 
Transform
PerVertex Lighting
Projection 
Transform
Homogeneous 
Division
Viewport 
Transform
Rasterization Fragment 
Processing
Raster Operations
Framebuffer
MC WC EC EC CC
NDC SC SC SC SC
Discussão
Pipeline: método tradicional
Método projetivo
◦ Os objetos são “jogados” para a tela
Interatividade (alto desempenho)
Base para implantação em GPUs
2023 Marcio Lobo NettoPSI3572 COMPUTAÇÃO VISUAL - FUNDAMENTOS 22
Model
Transform
View 
Transform
PerVertex Lighting
Projection 
Transform
Homogeneous 
Division
Viewport 
Transform
Rasterization Fragment 
Processing
Raster Operations
Framebuffer
MC WC EC EC CC
NDC SC SC SC SC
Outros métodos serão apresentados ao longo do 
curso
◦ Para melhores efeitos visuais (qualidade)
◦ Por amostragem da cena
◦ Ray Tracing
◦ Particle Tracing
◦ Para melhores efeitos visuais (qualidade)
◦ Por tratamento da cena 
◦ Radiosity
◦ método parcial – apenas no espaço de cena
◦ requer outro método para produzir a imagem
◦ Para visualização volumétrica
◦ Ray Casting
Modelagem / Animação / …
próxima aula
2023 Marcio Lobo NettoPSI3572 COMPUTAÇÃO VISUAL - FUNDAMENTOS 23
Conclusão DISCUSSÃO
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