Teoria 3D_aula 2 (Fajardo)

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Imagem Digital 
3D
Introdução teórica
Prof. Luís Cláudio Fajardo
 
Introdução • Programadores podem gerar imagens e 
animações diretamente a partir de instruções em 
alguma linguagem de programação.
• Ferramentas de captura de movimentos, 
gravação de imagens e sons, etc. podem 
alimentar programas criados para processar 
esses dados e transformá-los em gráficos digitais. 
• Juntando essas duas possibilidades, temos a 
principal: programadores criam softwares cada 
vez mais avançados e com interfaces cada vez 
mais práticas para artistas, profissionais de outras 
áreas e amadores usarem.
●Trabalhar com esses programas é a maneira 
mais flexível, agradável e poderosa de se criar 
conteúdo com CG (Computação Gráfica). 
 
Como se trabalha 
com CG em 3D? 
Passo 1:
Criar a cena com os modelos em um 
programa de modelagem 3D
Passo 2:
Definir as superfícies desses modelos 
usando materiais diversos nesse mesmo 
programa ou em outro.
Passo 3:
Para animações: preparar nossos 
modelos com recursos específicos para 
serem animados e animar a cena num 
programa de animação. 
Passo 4:
Definir fontes de luz para iluminar a cena 
(não necessariamente depois dos dois 
passos anteriores), geralmente no programa 
de modelagem ou no renderizador. 
Passo 5: 
Definir ponto(s) a partir dos quais se vê a 
cena, o que significa definir uma ou mais 
"câmeras virtuais". 
Passo 6: 
Renderizar: ou seja, pedir a um programa 
chamado renderizador que use os dados que 
criamos (modelos prontos com seus 
materiais, iluminação, câmeras) e produza 
com eles as imagens ou sequências de 
imagens (animações) que vemos em telas de 
computadores, TV, cinema, celulares, etc. 
 
Resultado final 
Tipos de renderização 
Foto-realística:
Busca imitar o mundo real, criando 
imagens e animações capazes de nos 
fazer achar que as cenas foram 
fotografadas ou filmadas de eventos 
reais. 
Estilizada: 
Aqui as possibilidades são inúmeras, 
inspiradas nos desenhos animados 
tradicionais, em pinturas de diversos 
estilos, ilustrações, estilos de 
diferentes partes do mundo, etc.
Renderização em tempo real: 
Outra possibilidade ao invés de 
renderizar os dados da cena como 
imagens ou animações "fixas" é 
renderizar em tempo real dentro de 
alguma aplicação interativa de realidade 
virtual, simulação ou jogo.
 
Compositing
Chroma key: 
Combinar gravações de pessoas com 
fundos diversos gravados ou gerados por 
computador, como se faz diariamente em 
programas de TV (nos jornais, previsão 
do tempo, propagandas, etc.) e filmes. 
Inserções: 
Inserir personagens virtuais em cenas 
reais, como monstros gigantes em 
filmes. 
Efeitos diversos: 
Sabres de luz, raios, auras, trilhas de 
partículas brilhantes, explosões, etc.
Compositing significa juntar elementos 
(imagens, em nosso caso) de fontes 
diferentes e combiná-los como um só. 
 
Pós-produção
É uma etapa comum em cinema, TV, rádio, vídeos, 
áudio, fotografia e arte digital. 
É nela que se pode: 
Editar o conteúdo já renderizado 
para definir o que vai fazer parte do produto final. 
Integrar a trilha sonora e efeitos 
especiais diversos. 
Acertar o formato final do filme 
(correções de cor, codecs, etc.), por exemplo, de 
acordo com a mídia onde ele será veiculado.
 
Fundamentos:
Compreendendo a estrutura 
gráfica de um objeto 3D.
 
Espaços
Sistema de coordenadas
 Representação do conjunto de todos os 
números reais, se dirigindo à esquerda para 
-infinito e à direita para +infinito. A reta 
real é um espaço unidimensional e possui 
coordenadas associadas ao valor em cada 
ponto. 
No "mundo" unidimensional, um único valor na 
reta real representa a posição de qualquer 
"objeto". 
Em 1D podemos representar apenas pontos e 
"segmentos de reta". Em CG chamamos os 
pontos de vértices e as retas que os unem 
de arestas, termos vindos da Matemática.
O ponto 0 (zero) fica no meio da reta real e 
a divide de maneira natural em duas 
metades: à esquerda do zero todos os 
valores são negativos e à direita dele todos 
são positivos. 
Em Inglês:
Vértice = vertex
Vértices = vertices
Aresta = edge
Arestas = edges
1D
 
Como representar a 
posição de qualquer 
objeto colocado num 
plano bidimensional?
Espaços
Sistema de coordenadas 2D
 
Neste plano cartesiano, podemos 
definir a posição de qualquer objeto com dois 
valores reais, um em cada um dos eixos. 
Basta projetarmos perpendicularmente o 
ponto sobre o eixo horizontal, 
normalmente chamado de eixo x ou das 
"abscissas", e sobre o eixo vertical, 
conhecido como eixo y ou das 
"ordenadas". 
Se na reta podemos representar pontos e 
segmentos de reta, no plano podemos 
representar figuras geométricas 
bidimensionais, como polígonos. 
Um exemplo de programa de computador 
onde o sistema de coordenadas x-y é 
importante são os programas de desenho 
2D, como os de bitmap, editores de imagens 
e editores de gráficos vetoriais. 
Espaços
Sistema de coordenadas 2D
 
Da mesma maneira como descrevemos 2D a partir 
de 1D, adicionamos mais uma dimensão para 
representar coordenadas em um espaço 
tridimensional. Com mais um eixo (mais uma reta 
real) passamos do plano com coordenadas x-y para 
o espaço com coordenadas x-y-z.
É esse o sistema de coordenadas principal em 
aplicações 3D, naturalmente. As setas nas pontas 
dos eixos indicam a direção positiva, que 
vai para +infinito. 
Em programas 3D costuma-se usar todo o espaço. 
Portanto, valores positivos e 
negativos de x, y e z são usados. 
3DEspaçosSistema de coordenadas
 
Terminologia:
Cenas, arquivos de dados, projetos...
Em programas de CG em 3D usados para 
modelagem e animação, o termo mais usual 
não é documento nem imagem. Dizemos que um 
arquivo do software contém determinada cena.
Cada "documento" é muito mais que sua imagem 
final. Por isso costuma-se chamar o conteúdo 
desses arquivos de projeto. Cada arquivo 
contém um projeto, que pode conter um 
documento, uma ou várias imagens ou cenas e 
diversos outros dados relevantes. 
Cada arquivo de dados do programa 3D pode 
conter uma ou mais cenas e ser independente ou 
estar ligado a outros arquivos de dados (uma 
biblioteca). Para projetos maiores e para quem 
usa muito um programa 3D, bibliotecas de 
dados são essenciais. 
 
Objetos
 Textos possuem caracteres, imagens 
possuem pixels, cenas possuem 
objetos e dados diversos 
(textos, imagens, sons). 
Imagine uma cena em 3D que criamos 
para uma imagem,animação ou jogo. 
Digamos que a cena represente dois 
mesatenistas praticando pingue pongue 
em um salão de jogos. 
Nossa cena tem: 
Cenário: 
a sala, com paredes, chão, teto. 
Partes móveis do cenário: 
portas, janelas. 
Móveis em geral: 
a mesa de tênis, um armário, uma mesa 
de canto, outros aparelhos esportivos. 
Objetos diversos: 
as raquetes e bolinhas, alguns pôsteres 
nas paredes, revistas sobre algumas 
mesas. 
Personagens: 
os dois jogadores. 
 
Esses são nossos objetos, nossos 
modelos em 3D, que são renderizáveis, 
ou seja, que podemos renderizar. 
 
Objetos Renderizáveis 
e objetos auxiliares
Em programas 3D precisamos pensar na 
câmera que vai "filmar" a cena e na 
iluminação. Câmeras e fontes de luz são 
exemplos de objetos prontos não-renderizáveis 
(que não aparecem no resultado final). 
Existem dois tipos de objetos em uma cena 
qualquer: 
Objetos renderizáveis: 
Serão vistos na imagem, animação ou jogo 
resultante da cena. 
Objetos auxiliares: 
Não aparecem no resultado final: câmeras, 
fontes de luz, marcadores, malhas de controle 
e diversos outros tipos de controle, etc. 
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