Lista de exercício 1 - Computação gráfica

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Universidade Federal de Rondônia 
Computação Gráfica 
Lista 1 
Entrega: 19/10/2020 – pelo SIGAA 
 
Discentes: Aden Hercules Pinto de Azevedo, André Luís Mendes Ferreira. 
 
1. A computação gráfica, na divisão clássica, se divide em 3 sub áreas, e, em um 
divisão mais atual, se divide em 4 sub áreas. Quais são e como se relacionam? 
Divisão clássica: 
Síntese de imagens, processamento de imagens, Análise de Imagens, visão 
computacional. 
Divisão atual: 
Dados, síntese de imagens, processamento de Imagens, análise de Imagens, realidade 
aumentada. 
 
 
2. O que é o pixel e onde é armazenado? E o que é um voxel? 
O pixel é a menor unidade de uma imagem digital. Os pixels são agrupados em linhas e 
colunas para formar uma imagem. Quanto maior o número de pixels, maior o volume de 
informação armazenada. Em outras palavras, quanto mais pixels uma imagem tiver, melhor 
será a sua qualidade. Voxel é resumidamente um elemento de volume com representação 
tridimensional, partindo de um conjunto de dados (matriz), onde cada elemento é chamado 
de um voxel. 
 
Voxel é uma representação tridimensional do que seria o pixel. Enquanto o píxel é um dos 
minúsculo pontos que compõe a representação de uma imagem na memória de um 
computador. 
 
3. Faça uma comparação entre as áreas de visualização, processamento de imagens e 
visão computacional. Dê exemplos de, pelo menos, duas aplicações em cada uma 
destas áreas. 
 
Processamento de imagens: é a manipulação de uma imagem por computador de modo 
onde a entrada e a saída do processo são imagens. Exemplos de aplicação: análise de 
imagens biomédicas; análise de imagens metalográficas. 
Visão computacional: é um campo da inteligência artificial responsável pelo treinamento 
de computadores em busca da compreensão e interpretação do mundo visual. Muitas são 
as áreas que se beneficiam da aplicação da visão computacional. Ela está mais presente 
em nossa rotina do que podemos perceber. É muito comum, por exemplo, na medicina. O 
processamento de imagens de radiografia, ultrassonografia, tomografia, ressonância 
magnética, entre tantos outros, valem-se desta tecnologia. 
 
4. Quais são as diferenças entre os dispositivos de exibição vetoriais e matriciais? 
No formato vetorial, os atributos geométricos dos objetos gráficos são definidos em um 
domínio contínuo. Estes atributos geométricos são definidos através de coordenadas no 
espaço e definem a geometria dos objetos. No formato matricial, por outro lado, os objetos 
gráficos são definidos em um domínio discreto. Usualmente, este domínio discreto 
constitui-se de uma matriz de pontos através dos quais os objetos gráficos são definidos. 
 
5. Qual é o papel das APIs gráficas? 
as APIs gráficas buscam facilitar o trabalho dos desenvolvedores, disponibilizando um 
amplo conjunto de ferramentas prontas com as quais eles podem montar seus jogos, sem 
ter que recorrer diretamente a instruções de baixo nível. 
 
 
 
6. Como se dividem os dispositivos gráficos de entrada/saída? Quais as 
restrições/aplicações de cada um? Dê exemplos de cada tipo de dispositivo para E/S. 
Os dispositivos gráficos podem ser classificados, entre outras, segundo 2 visões: quanto à 
finalidade: dispositivo de entrada ou de saída. quanto ao formato dos dados: 
dispositivos matriciais ou vetoriais. 
Para dispositivos de entrada o termo matricial define uma classe de dispositivos em que 
os dados(pontos) são colhidos em conjunto e armazenados em forma de matrizes. Por 
outro lado dispositivos vetoriais de entrada denotam equipamentos através dos quais se 
pode colher dados(pontos) de forma isolada. 
Exemplos de dispositivos gráficos de entrada: Dentre os diversos usos que podem ser 
dados aos dispositivos gráficos de entrada podemos destacar como mais comuns: 
Controlar um cursor que se move sobre a superfície de um monitor de vídeo; Facilitar a 
digitalização de informações gráficas externas ao computador e Selecionar comandos e 
funções. Exemplos: trackball, scanner, mesa digitalizadora. 
Exemplos de dispositivos gráficos de saída: Plotter Eletrostático, display de cristal 
liguído, digitalizador tridimensional. 
 
7. Explique o funcionamento do Frame buffer e a relação coma look-up table. 
Frame buffer é uma parte da RAM que contem um bitmap que dirige uma exibição de 
vídeo, placas de vídeo mais modernas já possuem Frame buffer em seus núcleos que 
converte o bitmap na memória em sinal de vídeo para ser exibido no monitor. O look-up 
table é uma parte da memória para representar o conteúdo na tela do computador. O look-
up serve como paleta de cores pro frame buffer. 
 
 
 
8. Qual é a forma mais simples que você conhece para se realizar a rotação de 90° de 
uma imagem qualquer? 
x’ = x . cos (q) – y . sen (q), 
 y’ = x . sen (q) + y . cos (q); 
 
 
9. Simetria e reflexão são conceitos muito usados pelos algoritmos de conversão 
matricial de primitivas para aumentar o desempenho destes. Defina estes dois 
conceitos, ilustrando situações onde podem ser usados. 
 
Reflexão: Um reflexo pode ser considerado como dobrar ou "virar" um objeto sobre a linha 
de reflexão. O objeto original é chamado de pré-imagem e o reflexo é chamado de imagem. 
A imagem geralmente é rotulada com um símbolo primo, como A'B'C '. Um objeto e seu 
reflexo têm a mesma forma e tamanho. Os objetos aparecem como se fossem reflexos de 
espelho, com a direita e a esquerda invertidas. 
 Exemplo: 
 
 
Simetria: As imagens que podem ser divididas em metades idênticas são chamadas de 
simétricas. As imagens que não podem ser divididas em metades idênticas são 
assimétricas. Qualquer linha que divide uma forma em duas partes, de modo que as duas 
partes sejam iguais, é chamada de linha de simetria. Essas partes também são 
consideradas simétricas entre si. Exemplo: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
https://www.splashlearn.com/math-vocabulary/geometry/line-symmetry
10. O que são e por que usamos Coordenadas Homogêneas em Transformações 
Geométricas? 
Também chamado de coordenadas projetivas. É um sistema de coordenadas de pontos, 
incluindo pontos no infinito, podem ser representados usando coordenadas finitas. 
Fórmulas usando coordenadas homogêneas são frequentemente mais simples e 
compactas e uma das aplicações são em computação gráfica e Visão Computacional 3D. 
Facilita a representação matricial de transformações afins e projetivas. 
 
 
11. Marque verdadeiro ou falso: 
a. A composição de duas rotações comuta. V 
b. A composição de duas translações comuta. V 
c. A composição de uma escala com uma rotação comuta. F 
d. A composição de uma ou mais transformações de rotação não preserva distância e 
ângulo. F 
e. A composição de uma ou mais transformações de translação preserva distância e 
ângulo. V 
f. A composição de transformações de rotação e de translação não preserva distância 
e ângulo. F 
g. A composição de transformações de escala preservam distância e ângulo. V 
12. Algumas matrizes de transformação possuem determinantes diferentes de 0. Qual o 
significado deste fato? 
Transformações geométricas é um representação n-dimensional com as três 
transformações geométricas primitivas, que podem ser combinadas para se obter o 
comportamento de um objeto no mundo em que esta modelado: translação, escalonamento 
e rotação. 
 As coordenadas homogêneas podem-se representar uma classe de objetos em um 
espaço n-dimensional sem a utilização de constantes explícitas o que agiliza o cálculo das 
transformações. 
 Ambos são usados na computação gráfica para transformar objetos do mundo em 
formas computacional, fazendo figuras de n-dimensões 
 
13. Como podem ser feitas as transformações geométricas fundamentais em torno de 
um ponto qualquer? 
A transformação geométrica pode ser feita através da descrição geométrica de um objeto, 
são eles: translação, rotação, escala. 
 
14. Suponha que um certoobjeto O deve ser rotacionado por 60° pelo ponto (0,1), a 
seguir sofra uma escala de 3 tanto em relação ao eixo x quanto ao eixo y, e depois 
seja transladado por (3,1). 
a. Obtenha a representação em coordenadas homogêneas dessa composição de 
TGs fundamentais. 
b. Qual a sequência de composição dessas transformações? Essa sequência é 
importante? 
15. Considere o quadrado D com diagonal (0,0) e (1,1). (está na origem). 
 
a. Descreva qual deve ser a sequência de transformações geométricas que 
transforma D no paralelogramo dado pelos vértices (0,0), (3/2, ½), (2,2) e (1/2, 
3/2). 
 
b. Considerando D, amplie-o para o dobro de seu tamanho e depois racione-o em 
relação ao seu centro geométrico em 30°. 
16. Mostre que refletir um objeto com relação ao eixo x e depois com relação ao eixo y é 
equivalente a uma rotação ao redor da origem. 
17. Determine a matriz de transformação que efetua uma rotação de um ângulo de 120° 
em torno do eixo definido pelo vetor unitário 
𝟏
√𝟑
 (𝟏, 𝟏, 𝟏). 
18. O que é o OpenGL? Para que serve? O que é possível fazer com o OpenGL e quais 
são suas limitações? 
O OpenGL é um programa de interface para hardware gráfico, sendo uma biblioteca com 
rotinas gráficos e de modelagem, 2D e 3D. É possível criar gráficos 3D com uma qualidade 
parecida com a de um ray tracer, sendo uma de suas principais características a rapidez 
 
19. Qual é a convenção utilizada para a nomenclatura das funções em OpenGL? Quais 
as vantagens de sua utilização? 
Convenção utilizada para a nomenclatura das funções e vantagens: 
• Visa padronizar e facilitar a utilização; 
• Possibilita identificar a qual biblioteca a função pertence, quantidade de argumentos 
e quais os tipos dos argumentos. 
 
Todas as funções possuem uma raiz que representa os comandos opengl correspondentes às 
funções. Por exemplo, a função glcolor3f possui COLOR como raiz. O prefixo GL representa a 
biblioteca gl, eo sufixo 3f significa que a função três valores de ponto flutuante como 
parâmetro. Resumindo, todas as funções OpenGL possuem seguinte formato: 
 Prefixo biblioteca -> comandoraiz->contadorargumentosopcional->tipoargumentoopcional. 
 
20. O que é a GLUT e para que serve? 
GLUT é uma biblioteca com funcionalidade para o OpenGL cuja principal função é a 
abstração do sistema operacional para que aplicativos sejam multiplataforma. A biblioteca 
possui funcionalidades para criação e controle de janelas, e também tratamento de 
dispositivos de entrada. 
 
21. Descreva o processo de formação de imagens dos dispositivos de saída CRT, LCD e 
plasma e diga quais são as vantagens e as desvantagens de cada um deles. 
 
CRT: a formação da imagem no tubo de uma televisão é uma importante aplicação 
da força magnética que atua sobre uma carga elétrica em movimento. A imagem que se 
forma na tela da televisão, assim como no cinema, consiste em uma série de quadros 
construídos em curtos intervalos de tempo. É em razão da persistência da retina do olho 
humano que o cérebro interpreta as imagens de forma contínua. A imagem na televisão é 
formada por um feixe eletrônico que varre a tela do tudo de imagem. A 
maior desvantagem dos monitores CRT é o tamanho e o peso dos tubos. Os 
monitores CRT também consomem mais energia e geram mais calor que os monitores lcd. 
Vantagens: maior clareza e profundidade das cores, tempo de resposta mais rápido. 
LCD: Nos monitores convencionais, temos um tubo de raios catódicos que 
bombardeia constantemente as células luminosas da tela formando a imagem. No monitor 
LCD é usada uma tecnologia diferente, que consiste no uso de cristais líquidos para formar 
a imagem. Os cristais líquidos são substâncias que tem sua estrutura molecular alterada 
quando recebem corrente elétrica. Em seu estado normal, estas substâncias são 
transparentes, mas ao receberem uma carga elétrica tornam-se opacas, impedindo a 
passagem da luz. Vantagens: Colocando lado a lado um monitor LCD e outro CRT, a 
primeira diferença que salta à vista é justamente o tamanho. Os monitores de cristal são 
muito mais finos que os tradicionais, o que explica seu uso em computadores 
portáteis. Outra vantagem dos monitores LCD é o fato de possuírem uma tela realmente 
plana, o que elimina as distorções de imagem causadas pelas telas curvas dos monitores 
CRT, e aumenta a área útil do monitor, já que não se têm espaços desperdiçados nos 
cantos da imagem. Desvantagens: a área de visão é mais limitada, o contraste é mais 
baixo, e as resoluções permitidas são bem mais limitadas. Enquanto nos monitores 
tradicionais podemos ver a imagem exibida praticamente de qualquer ângulo, temos nos 
LCDs o ângulo de visão limitado a apenas 90º, acima disso a imagem aparecerá com as 
cores distorcidas ou mesmo desaparecerá. 
Plasma: O processo de formação de imagem em uma tela de Plasma é um dos 
grandes responsáveis pela sua alta taxa de contraste e, por isso mesmo, talvez seja o 
maior diferencial do produto em relação às telas de LCD e LED. Em uma TV de Plasma, a 
tela que você visualiza é, na verdade, um composto com duas finas placas de vidro. Entre 
essas placas existem uma série de eletrodos que recebem os sinais de vídeo 
decodificados e os exibem de maneira precisa. Para que os eletrodos sejam ativados e 
exibam as cores corretas eles necessitam de Plasma, uma substância que não está 
disposta dentro da tela em estado permanente. Vantagens: A escolha dos cintiladores 
para os painéis de plasma lhes permite ter a melhor e mais ampla gama de cores. O 
ângulo de visão é muito mais amplo, justamente porque a luz é gerada nos próprio sub-
pixeis do painel. O contraste é excelente porque o sub-pixel é totalmente escuro quando 
não emite luz - no LCD o pixel, para ser escuro, tem que "bloquear" a luz vinda de trás, o 
que não é a mesma coisa, é claro. Desvantagens: apesar da excelente qualidade de 
imagem, esta vai-se deteriorando ao longo da vida do equipamento (esta deterioração 
deve-se ao material das células, e não à electrónica aplicada ao dispositivo. Alto consumo 
de energia. O tempo de vida útil do aparelho estima-se em 6, 7 anos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
REFERENCIAL TEÓRICO 
 
https://crmpiperun.com/blog/visao-computacional/ 
 
http://underpop.free.fr/g/graficos/computacao-grafica/dispositivos-graficos.pdf 
 
https://blog.2amgaming.com/2019/09/o-que-e-api-
grafica/#:~:text=Sendo%20um%20conjunto%20de%20instru%C3%A7%C3%B5es,a%20ins
tru%C3%A7%C3%B5es%20de%20baixo%20n%C3%ADvel. 
 
https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/formacao-imagem-no-tubo-uma-tv.htm 
 
http://www.facom.ufu.br/~abdala/GBC204/05_sistemasDeCoordenadas.pdf 
 
https://www.hardware.com.br/livros/hardware-manual/como-funciona-lcd.html 
 
https://siteantigo.portaleducacao.com.br/conteudo/artigos/informatica/monitores-lcd-
vantagens-e-
desvantagens/46180#:~:text=Outra%20vantagem%20dos%20monitores%20LCD,desperdi
%C3%A7ados%20nos%20cantos%20da%20imagem. 
 
https://mathbitsnotebook.com/Geometry/Transformations/TRTransformationReflection.html 
 
https://www.splashlearn.com/math-vocabulary/geometry/symmetry 
 
https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/4260505/mod_resource/content/1/introducao-
opengl.pdf 
 
 
 
 
 
https://crmpiperun.com/blog/visao-computacional/
http://underpop.free.fr/g/graficos/computacao-grafica/dispositivos-graficos.pdf
https://blog.2amgaming.com/2019/09/o-que-e-api-grafica/#:~:text=Sendo%20um%20conjunto%20de%20instru%C3%A7%C3%B5es,a%20instru%C3%A7%C3%B5es%20de%20baixo%20n%C3%ADvel
https://blog.2amgaming.com/2019/09/o-que-e-api-grafica/#:~:text=Sendo%20um%20conjunto%20de%20instru%C3%A7%C3%B5es,a%20instru%C3%A7%C3%B5es%20de%20baixo%20n%C3%ADvel
https://blog.2amgaming.com/2019/09/o-que-e-api-grafica/#:~:text=Sendo%20um%20conjunto%20de%20instru%C3%A7%C3%B5es,a%20instru%C3%A7%C3%B5es%20de%20baixo%20n%C3%ADvel
https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/formacao-imagem-no-tubo-uma-tv.htm
http://www.facom.ufu.br/~abdala/GBC204/05_sistemasDeCoordenadas.pdfhttps://www.hardware.com.br/livros/hardware-manual/como-funciona-lcd.html
https://siteantigo.portaleducacao.com.br/conteudo/artigos/informatica/monitores-lcd-vantagens-e-desvantagens/46180#:~:text=Outra%20vantagem%20dos%20monitores%20LCD,desperdi%C3%A7ados%20nos%20cantos%20da%20imagem
https://siteantigo.portaleducacao.com.br/conteudo/artigos/informatica/monitores-lcd-vantagens-e-desvantagens/46180#:~:text=Outra%20vantagem%20dos%20monitores%20LCD,desperdi%C3%A7ados%20nos%20cantos%20da%20imagem
https://siteantigo.portaleducacao.com.br/conteudo/artigos/informatica/monitores-lcd-vantagens-e-desvantagens/46180#:~:text=Outra%20vantagem%20dos%20monitores%20LCD,desperdi%C3%A7ados%20nos%20cantos%20da%20imagem
https://siteantigo.portaleducacao.com.br/conteudo/artigos/informatica/monitores-lcd-vantagens-e-desvantagens/46180#:~:text=Outra%20vantagem%20dos%20monitores%20LCD,desperdi%C3%A7ados%20nos%20cantos%20da%20imagem
https://mathbitsnotebook.com/Geometry/Transformations/TRTransformationReflection.html
https://www.splashlearn.com/math-vocabulary/geometry/symmetry
https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/4260505/mod_resource/content/1/introducao-opengl.pdf
https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/4260505/mod_resource/content/1/introducao-opengl.pdf