Aula 07 - Câmera Sintética

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Disciplina: Computação grá�ca
Aula 7: Câmera Sintética
Apresentação
Os estudos desenvolvidos nas aulas anteriores sobre percepção tridimensional e transformações geométricas nos dão o
embasamento necessário para entender o processo de visualização de uma imagem.
Neste sentido, como parte do processo, estudaremos os principais parâmetros de con�guração de uma câmera sintética.
Objetivos
Entender o processo de Visualização de uma imagem;
Compreender os principais parâmetros de con�guração de uma câmera sintética;
Diferenciar os tipos de projeção.
Imagem 3D
Como exibir uma imagem 3D em área 2D?
O problema consiste em transformar uma cena 3D de tal
forma que se possa pintá-la em uma área 2D?
Exemplo: dado um cubo (8 vértices), como desenhá-lo em uma
tela de um monitor?
Suponha que o cubo está representado por um modelo
aramado.
Variando a distância do observador ao cubo, o cubo parecerá
maior ou menor, com uma face vazada na frente ou atrás.
Variando a direção de visão, o cubo terá suas arestas
observadas sob diferentes pontos de vista.  Cubo 3d.
Processo de visualização de
uma imagem
1.Construir a cena em coordenadas do mundo, desenhando
linhas e �guras geométricas e de�nindo o tipo de pintura dos
objetos.
2.Calcular a projeção geométrica do objeto (de 3D para 2D).
3.Converter as coordenadas do mundo para as coordenadas
do dispositivo.
4.Recortar a imagem de acordo com a área de viewport
disponível no dispositivo de saída.
5.Opcionalmente podem-se efetuar transformações
geométricas (translação, rotação e escala).
6.Pintar e efetuar o acabamento na imagem, no dispositivo de
saída.
A maioria destas ações são executadas automaticamente pelo ambiente de desenho/modelagem. Nos softwares atuais, o
programador apenas especi�ca alguns parâmetros de con�guração da câmera sintética, como: Posição, Orientação, Centro de
interesse, Campo de visão (ângulo de abertura), Tipo de projeção e Planos próximo e distante.
A maioria destas ações são executadas automaticamente pelo ambiente de desenho/modelagem.
Nos softwares atuais, o programador apenas especi�ca alguns parâmetros de con�guração da câmera sintética, como:
Posição
Orientação
Centro de interesse
Campo de visão (ângulo de abertura)
Tipo de projeção
Planos próximo e distante
Visualização 3D
O processo de visualização 3D é similar ao processo de fotografar!
Transformação de Visualização
Posicionamento e orientação da câmera fotográ�ca.
Projeção
Controle as lentes da câmera fotográ�ca;
Projete o objeto do mundo 3D para a tela 2D do seu monitor.
Transformação de Visualização
Uma câmera básica possui os parâmetros apresentados na �gura, onde:
1 Posição de�ne o local da câmera em relação à cena;
2 Centro de Interesse de�ne o local para onde a câmera está apontada;
3 Campo de Visão delimita a área da cena a ser visualizada;
4
Orientação de�ne a posição da câmera
5 Projeção de�ne o processo pelo qual um objeto 3D é convertido em um objeto2D;
Projeções
Processo pelo qual um objeto 3D é convertido em um objeto 2D. São classi�cadas em:
Perspectiva Ortográ�ca/Paralela
Sem efeito de foreshortening, ou seja, a distância à câmera
em relação ao objeto não in�uencia na visualização do
tamanho da imagem.
Caracterizada pela variação no tamanho da imagem
(foreshortening), seguindo a idéia de perspectiva estudada
no tópico de Percepção Tridimensional onde observamos
que os objetos parecem maiores se estiverem próximos à
câmera enquanto que parecem menores se estiverem
distante da câmera, retrata o que acontece no mundo real.
Campo de Visão
Determina que porção do mundo será mapeada na cena.
Exemplos:
A �gura [a esquerda] apresenta uma imagem gerada com um
campo de visão de 45º enquanto que a �gura [a direita]
apresenta uma imagem com campo de visão de 120º.
Note que, quanto maior é o campo de visão, menor é o
tamanho da projeção do objeto.
Planos Próximo e Distante - Recorte
Somente objetos entre os planos próximo e distante são desenhados.
Frustum de Visualização
É a porção de um sólido (normalmente um cone ou uma pirâmide) que se encontra entre dois planos paralelos que o cortam.
Esse termo é comumente usado na área de Computação Grá�ca para descrever uma região
3D que é visível na tela.
Plano próximo + plano distante + campo de visão = Frustum de visualização.
Atividade
1 - Leia os textos <https://pt.wikipedia.org/wiki/Motor_de_jogo> e fale das principais funcionalidades de um motor de jogos.
Referências
ANGEL, Edward. Interactive computer graphics: a top-down approch using OpenGL tm. 5. ed. Boston: Addison-Wesley, 2009.
AZEVEDO, Eduardo; CONCI, Aura. Computação grá�ca: teoria e prática. São Paulo: Campus, 2003.
______. Computação grá�ca: teoria e prática. Volume 2. São Paulo: Campus, 2003
FOLEY, James D. Computer graphics: principles and practice. 2.ed. Massachusetts: Addison-Wesley, 1996.
WATT, A, POLICARPO, F. 3D Games. [S.l]: Addison Wesley, 2003. v.2.
Próxima aula
Origens da animação, suas principais técnicas e áreas de aplicação.
Explore mais
https://pt.wikipedia.org/wiki/Motor_de_jogo
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