Programa completo em

GRÁFICA COMPUTACIONAL
Licenciatura em Engenharia Aeroespacial – Instituto Superior Técnico
1º Ano – 2º Semestre – 2005/06
Docentes:
Prof. Luís Sousa (Tª13101), Gabinete: Pav. Mec. II - Piso 2 - sala 2.53;
(responsável da disciplina) Telefone: 218419475 (Int: 3475); Email: [email protected]
Prof. Paulo Fernandes (Tª13102) ), Gabinete: Pav. Mec. II - Piso 2 - sala 2.31;
Telefone: 218417925 (Int: 1925); Email: [email protected]
Bibliografia Principal:
Hill, F.S., “Computer Graphics Using OpenGL”, 2ª Ed, Prentice Hall, 2001, ISBN: 0023548568
(66€, Amazon)
Bibliografia Auxiliar:
McReynolds, T., Blythe, D., " “Advanced Graphics Programming Using OpenGL”, Morgan
Kaufmann edts, 2005, ISBN: 1558606599 9 (60€, Amazon)
Wright, R., Sweet, M.,”OpenGL Superbible”, 3ª Ed.,Waite Group Press, 2004, ISBN : 0-67232601-9 (35€, Amazon)
Hearn, D., Baker, M. P., “Computer Graphics-C Version”, Prentice Hall, 1997
Angel, E.,“OpenGL: A Primer”, 2ª Ed.,Pearson Addison Wesley; 2001 (20€, Amazon)
Textos de Apoio:
Apontamentos de Gráfica Computacional: Prof. Jorge Ambrósio
Apontamentos de Gráfica Computacional: Prof. Leonel Fernandes (AEIST-Secção de Folhas)
Apontamentos de Gráfica Computacional: Prof. Luís Sousa e Prof. Paulo Fernandes
Avaliação:
A avaliação consiste num teste a realizar durante o período lectivo e num conjunto de trabalhos
computacionais.
Os trabalhos computacionais serão desenvolvidos em ambiente Windows utilizando uma
linguagem de programação, preferencialmente C/C++, Fortran, Pascal. Outras situações terão de ser
analisadas pelo Corpo Docente. O trabalho computacional final será, preferencialmente, em grupos
de 2/3 alunos.
A nota final será calculada numa ponderação do teste (40%), dos trabalhos computacionais a
realizar durante o semestre (15%) e do trabalho computacional final (45%). Para aprovação na
disciplina exige-se nota mínima de 10 valores no trabalho computacional final e de 8 valores no
teste.
Programa da disciplina(05-06)
Semana #
Semana 1
20 – 25
Fev
Semana 2
2–3
Mar
(1 aula)
Semana 3
6 – 10
Mar
Semana 4
13 – 17
Mar
Semana 5
20 – 24
Mar
Semana 6
27 – 31
Mar
Semana 7
3–7
Abr
Matéria
Introdução
Objectivos; Programa; Aplicações da Gráfica Computacional; Gráfica
Computacional Interactiva; Estrutura Conceptual da Gráfica Computacional.
Breve História da Computação Gráfica
Aplicações industriais; Desenvolvimentos
Equipamento para Gráfica Computacional
Tecnologias de Visualização; Dispositivos de Entrada; Dispositivos de Saída;
Tecnologias Gráficas actuais. Software vs hardware.
Trabalho:
Apresentação dos objectivos e enunciado do trabalho final
Programação de Gráficos – Normas
Funções gráficas Normalizadas; Interfaces Gráficas; Biblioteca OpenGL;
Portabilidade de programas; Inicializações gráficas;
Representação em geometria plana;
Coordenadas e Geometria Bidimensionais
Traçagem de linhas e rectângulos; Linhas segmentadas; Polígonos
Transformações bidimensionais:
Homotetia, Translação, Rotação; Transformações compostas; Outras
transformações.
Operações Bidimensionais de Visualização
Operações bidimensionais de visualização; transformação entre a janela e o local
de visualização; Recorte; recorte de linhas.
Exemplos de Programação de Operações Gráficas usando OpenGL
Exemplos de Programas; Inicializações e Compilação; Erros de Compilação;
Erros de Funcionamento.
Operações Tridimensionais de Visualização
Projecções; Projecções ortogonais e axionométricas; Perspectivas; Sequência de
transformações para visualização; Parâmetros para visualização tridimensional;
Visualização de volumes; Recorte.
Coordenadas e Geometria Tridimensionais
Sistemas de Coordenadas; Representação da geometria tridimensional;
Transformações de escala, translação e rotação; Outras transformações;
Transformação de coordenadas.
Intersecções
Intersecção de linhas; Intersecção de linhas com planos; Intersecção de polígonos;
Polígonos convexos e poliedros; Intersecção de linhas rectas com polígonos
Apresentação do 1º Trabalho
Curvas
Descrição geométricas; Formulações paramétricas e implícitas, Elipses, Técnicas
de interpolação: polinómios de Lagrange, Splines cúbicos; Interpolação vs
aproximação; curvas de Bézier e B-Splines; curvas racionais; NURBS
Superfícies
Superfícies de revolução; Superfícies por arrastamento; Aproximação de
superfícies livres; Superfícies paramétricas cúbicas; Superfícies de Bezier.
Superfícies
Superfícies por B-Splines; Superfícies rotacionais; Problemas de aplicação.
Semana 8
10 – 12
20-21Abr
Semana 9
24 – 28Abr
Cenas 3D com Open GL
Transformações gráficas; Ferramentas Open GL para modelação e visualização;
Formas básicas em Open GL; Criação de ficheiros de dados para cenas.
Modelação de Sólidos Por Malhas Poliédricas
Definição de malhas poliédricas; Vectores normais; Propriedades das malhas; Malhas
de objectos; Implementação computacional; Poliedros.
Apresentação da 2ªfase do trabalho (20 e 21 Abr)
Revisão e Consolidação de Conceitos
Revisão da matéria dada
(25Abr
Feriado)
Semana 10
1 – 5Mai
(1Mai Feriado)
Semana 11
8 – 12Mai
TESTE
Representação de Objectos
Representação de Superfícies; Vector normal à superfície; Objectos comuns: esfera,
cilindro e cone; Bibliotecas de objectos.
Visualização Tridimensional
Câmara virtual; Posicionamento e orientação da câmara; Implementação da câmara
em programas; Projecção paralela; Projecção Central.
Realismo Visual
Modelos de Sombreamento de Superfícies e reflexão luminosa; Componente de
radiação difusa; Reflexão direccional; Iluminação ambiente; Combinação das
contribuições luminosas; Cor; Sombreado e as transformações gráficas; Utilização de
fontes luminosas em Open GL; Modelo de sombreado poligonal; Modelo de Gouraud
Realismo Visual
Remoção de linhas e superfícies ocultas; algoritmo de subdivisão; hierarquia de
superfícies; Algoritmos de comparação de profundidade; Algoritmo de linha de
varrimento; Traçagem de raios; Outros métodos.
Acompanhamento dos projectos finais
Semana 12
15 – 19
Mai
Semana 13
22– 26
Mai
Semana 14
29Mai2Jun
Semana 15
5– 6Jun
Tópicos avançados em Gráfica Computacional – Modelos de iluminação
Efeitos luminosos; Sombras; Transparência; Realismo de superfícies e
transformações de textura.
Tópicos avançados em Gráfica Computacional – Animação
Animação; sistemas de animação quadro-a-quadro, programas comerciais para
animação; cinemática e dinâmica para animação.
Tópicos avançados em Gráfica Computacional – Modelos de Côr
Propriedades da luz, Diagramas cromáticos; modelo RGB; Modelo CMY;
Modelos HSV; Conversão entre modelos, Selecção de cores.
Apresentação das aplicações finais. (poderá ser adiada para a época de exames)
Teste de recuperação (data prevista 14 de Junho)