Departamento de Informática e Estatística

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Programa de Ensino 20122

Aprovado pelo Departamento em: 11-7-2012

  1. Identificação: Visualizar em PDF
    • Disciplina: INE5420 - Computação Gráfica
    • Carga horária: 72 horas-aula      Teóricas: 36      Práticas: 36
    • Período: 2º semestre de 2012 até a presente data
  2. Curso(s):
    • Ciências da Computação (208)
    • Matemática, Habilitação Bacharelado (222)
  3. Requisito(s):
    • Ciências da Computação (208)
      • INE5408 - Estruturas de Dados
      • MTM3120 - Cálculo 2
      • MTM3121 - Álgebra Linear
    • Matemática, Habilitação Bacharelado (222)
      • INE5408 - Estruturas de Dados
      • MTM3422 - Álgebra Linear II
  4. Ementa:
    • Computação Gráfica Básica. Sistema Gráfico Interativo. Transformações geométricas 2D e coordenadas homogêneas. Clipping. Curvas paramétricas em 2D e 3D. Estruturas de dados gráficas 3D. Navegação 3D. Projeções, perspectiva e clipping 3D. Superfícies paramétricas bicúbicas. Visualização em 3D contendo, Rayshading, Raycasting e Raytracing. Conversão por varredura e buffer de profundidade. Iluminação de objetos. Implementação de um rayshader. APIs Gráficas e OpenGL. Animação e utilização de modelos hierárquicos. Simulação de movimentação de animais e humanos. Realidade virtual e VRML.
  5. Objetivo(s):
    • Geral: Desenvolver os aspectos teórico-praticos da disciplina, com desenvolvimento em laboratório de sistemas gráficos composta de 4 módulos: Módulo I - Computação Gráfica Básica com Implementação de um Sistema Gráfico Interativo. Módulo II: Visualização Realística em 3D. Módulo III - APIs Gráficas Utilizadas Comercialmente. Módulo IV: Aplicações Avançadas e Assuntos Especiais. Objetiva passar ao aluno tanto conhecimentos matemáticos e técnicos fundados sobre as técnicas e preceitos teóricos da Computação Gráfica, quanto prover uma experiência prática no desenvolvimento de sistemas gráficos envolvendo estes conceitos.
    • Específicos:
      1. Compreender e Implementar Visualização Realística em 3D contendo: introdução a Rayshading, Raycasting e Raytracing; conversão por varredura; o buffer de profundidade; modelagem da iluminação de objetos; principais raytracers; implementação de um rayshader.
      2. Utilizar na prática de APIs Gráficas contendo: introdução a OpenGL; sólidos em OpenGL; operações geométricas em OpenGL; modelos de arame e facetas em 3D; normais e efeitos de Iluminação com OpenGL; Java3D e outras APIs.
      3. Desenvolver a Aplicações Avançadas contendo: animação e utilização de modelos hierárquicos; simulação de movimentação de animais e humanos e simulação de sistemas de partículas.
  6. Conteúdo Programático:
    • Introdução à CG, aplicações e conseqüências [2 horas-aula]
    • Conceitos Básicos de Computação Gráfica[2 horas-aula]
    • Coordenadas 2D [8 horas-aula]
      • Princípios de Transformações 2D e Coordenadas Homogêneas
      • Implementação de Transformações 2D e Coordenadas Homogêneas
      • Sistema de Coordenadas da Window
      • Clipping 2D
    • Curvas [6 horas-aula]
      • Métodos analíticos: Blending Functions
      • Métodos iterativos: Forward Differences
    • Computação Gráfica 3D [8 horas-aula]
      • Princípios de Projeções
      • Projeções Paralelas
      • Transformações 3D
    • Perspectiva [6 horas-aula]
      • Projeção em Perspectiva
      • Clipping 3D
    • Superfícies Curvas [4 horas-aula]
      • Superfícies Curvas Bicúbicas em 3D
      • Métodos analíticos para Superfícies Curvas Bicúbicas em 3D
      • Métodos iterativos para Superfícies Curvas Bicúbicas em 3D
    • Teoria da Iluminação [8 horas-aula]
      • Raytracing, Raycasting, Rayshading
      • Buffer de Profundidade
      • Conversão por Varredura
      • Modelagem de Iluminação de Ambientes e Objetos
    • Implementação de Iluminação [4 horas-aula]
      • Pixel Shading: fundamentos matemáticos e algoritmos
      • Pixel Shading: implementação em CPU e GPU
    • Ferramentas de Visualização Realística [4 horas-aula]
      • Raytracing com ferramentas open-source como POV-Ray
      • Modeladores 3D para Raytracing como Moray
      • Linguagens de descrição de cenas
    • Modelos de Interação de Fontes de Luz [4 horas-aula]
      • Radiância: conceitos e modelos matemáticos
      • Radiância: ferramentas e aplicações
    • APIs Gráficas [6 horas-aula]
      • OpenGL
      • Java3D e outras APIs
    • Modelos Hierárquicos[4 horas-aula]
      • Princípios Básicos
      • Modelando movimentos articulados
    • Carga horária reservada para o processo de avaliação [6 horas-aula]
      • Defesas dos Trabalhos
      • Auxílio para trabalhos de recuperação
      • Recuperação
  7. Bibliografia Básica:
    • Fundamentals of Interactive Computer Graphics. ANGEL, EDWARD, DAM, A., VAN, FEINER, S., FOLEY, JAMES D. ADDISON WESLEY (PEARSON), 1995, 2a. Edição.
    • Computação Gráfica - Teoria e Prática. Conci, Aura; Azevedo, Eduardo. Editora CAMPUS, 2003.
    • Computação Gráfica - Teoria e Prática Vol. 2 Conci, Aura; Leta, Fabiana; Azevedo, Eduardo / CAMPUS, 2007.
    • Material online disponibilizado no site da disciplina.
  8. Bibliografia Complementar:
    • Principles of Interactive Computer Graphics. Williem Newman & Robert Sproull. McGraw-Hill/Kogakusha
    • Interactive Computer Graphics. McGraw-Hill (Livro verde)
    • Computer Graphics, C Version, Second Edition by Donald Hearn and M. Pauline Baker, Prentice-Hall, ISBN: 0135309247.
    • The OpenGL Super Bible. 2nd. Edition.
    • "OpenGL 1.2 Programming Guide, Third Edition: The Official Guide to Learning OpenGL, Version 1.2" by Mason Woo, Jackie Neider, Tom Davis, Dave Shreiner,OpenGL Architecture Review Board, Addison-Wesley Pub Co; ISBN: 0201604582
    • "OpenGL Reference Manual: The Official Reference Document to OpenGL, Version 1.2" by Dave Shreiner (Editor), Opengl Architecture Review Board, Addison-Wesley Pub Co; ISBN: 0201657651