Fotorealismo

1. Fotorealismo Marlus Souza mbs2@cin.ufpe.br Samuel Arcoverde sfa@cin.ufpe.br

2. Fotorealismo (Hiper-Realismo) • MovimentoartísticosurgidonosEstadosUnidos no final dos anos 60. • É um estilobaseadoemfazerpinturas a partir de fotografias. • Grande abrangência de detalhes. • Mais explorados: reflexões e geometria. • “Tooperfect to be real.”

3. Richard Estes

4. Glennray Tutor

5. Audrey Flack

6. Duane Hanson

7. E a computação?

8. POV-Ray 3.6

9. Computação Gráfica • Campo daCiênciadaComputaçãoqueestudamétodosparasintetização e manipulação digital de conteúdo visual. • ISO (International Standards Organization): Conjunto de métodos e técnicas utilizados para converter dados para um dispositivo gráfico, via computador. Necessidadehumana de visualização de dados.

10. Computação Gráfica ComputaçãoGráfica Dados Imagens Modelagem Geométrica Processamento de imagens VisãoComputacional

11. Tríade Fundamental da CG

12. Como representarosobjetos? • Superfícies. • Malhas. • Curvas. • Parametrização. • Reconstrução. • Processamento de malhasout-of-core.

13. Como representar as cores e texturas? • Transporte / Visibilidade. • Shading – variarcor e brilho. • Scattering – interaçãodaluzem um ponto.

14. Como representar o movimento? • Animação de personagens. • Simulaçõesfísicas: • Tecido. • Fluidos.

15. O Começo • Sketchpad • Tese de doutorado de Ivan Sutherland (1962 – MIT). • Editor gráfico • CAD "A display connected to a digital computer gives us a chance to gain familiarity with concepts not realizable in the physical world. It is a looking glass into a mathematical wonderland." http://www.youtube.com/watch?v=mOZqRJzE8xg

16. Aplicações [1] • Física Computacional

17. Aplicações [2] • Jogos

18. Aplicações [3] • Medicina

19. Aplicações [4] • CAD

20. Aplicações [5] • Cinema http://www.youtube.com/watch?v=5f-MYl-HzNw

21. E várias outras áreas… • Biologia Computacional • Arte Digital • Educação • Design • RA/RV • Meteorologia • Análise de Dados • …

22. História • 1968 • Ray Casting • Década de 70 • RenderizaçãoScanline (ScanlineRendering) • Modelo de Sombreamento de Goraud e Phong • Mapeamento de Textura (TextureMapping) • Mapeamento de Ambiente (EnvironmentMapping) • Mapeamento de relevo (BumpMapping) • Z-buffering • Volumes de Sombra (Shadow Volumes) • Buffer de Sombra (Shadow Buffer)

23. Ray Casting • Arthur Appel, 1968. • O Termo “Ray Casting” foi usado pela primeira vez em 1982 por Scott Roth. • Técnica de renderização que cria uma perspectiva 3D em um mapa 2D. • Idéia: • Lançamento de raios a partir do observador de forma a perceber qual a distância a que estão os objetos que compõem a cena. • A alta velocidade de cálculo tornou este modelo muito popular na implementação de jogos 3D.

24. Exemplos http://pixellove.eu/wega/

25. Exemplos http://www.youtube.com/watch?v=C00n4rDUMNo

26. História • 1968 • Ray Casting • Década de 70 • RenderizaçãoScanline (ScanlineRendering) • Modelo de Sombreamento de Gouraud e Phong • Mapeamento de Textura (TextureMapping) • Mapeamento de Ambiente (EnvironmentMapping) • Mapeamento de relevo (BumpMapping) • Z-buffering • Volumes de Sombra (Shadow Volumes) • Buffer de Sombra (Shadow Buffer)

27. RenderizaçãoScanline • Bouknight, 1970. • Algoritmo para determinar quais superfícies ou partes de superfícies não são visíveis de um determinado ponto de vista. • Renderização feita linha por linha em vez de polígono por polígono ou pixel por pixel. • Vantagem: • Não é necessário traduzir as coordenadas de todos os vértices da memória principal para a memória em uso.

28. Exemplos

29. História • 1968 • Ray Casting • Década de 70 • RenderizaçãoScanline (ScanlineRendering) • Modelo de Sombreamento de Gouraud e Phong • Mapeamento de Textura (TextureMapping) • Mapeamento de Ambiente (EnvironmentMapping) • Mapeamento de relevo (BumpMapping) • Z-buffering • Volumes de Sombra (Shadow Volumes) • Buffer de Sombra (Shadow Buffer)

30. Flat Shading • Calcula a cor de 1 ponto e sua cor é a mesma para toda a face. • É bastante rápido, já que elimina todos os efeitos dos modelos de sombreamento. • Porém, os modelos ficam com uma aparência quadrada.

31. Exemplos

32. GouraudShading • Henri Gouraud, 1971. • Suavidade na exibição de objetos com superfícies curvas representados por polígonos. • Em cada vértice é calculado um vetor normal estimado, que é a média das normais das faces que compartilham o vértice. • A cor é calculada para cada vértice. • O cálculo da cor dos pontos internos da face é feita por interpolação. • Problema – efeitos luminosos muito localizados: • Pontos de brilho especular são atenuados. • Efeitos luminoso no meio do polígono podem ser complicados.

33. Exemplos

34. Phong Shading • BuiTuongPhong, 1975. • Funcionamento semelhante ao do GouraudShading. • Normal da superfície é interpolada linearmente para se obter a cor final de cada pixel. • Melhora o modelo de Gouraud: • Mantém o brilho especular. • Resolve problema do meio do polígono. • Mais custoso que os dois anteriores.

35. Exemplos

36. Exemplos Flat Gouraud Phong Outros modelos: http://www.youtube.com/watch?v=YKCyquHPidQ

37. História • 1968 • Ray Casting • Década de 70 • RenderizaçãoScanline (ScanlineRendering) • Modelo de Sombreamento de Gouraud e Phong • Mapeamento de Textura (TextureMapping) • Mapeamento de Ambiente (EnvironmentMapping) • Mapeamento de relevo (BumpMapping) • Z-buffering • Volumes de Sombra (Shadow Volumes) • Buffer de Sombra (Shadow Buffer)

38. Mapeamento de Textura • Edwin Catmull, 1974. • Método para adicionar textura (imagem 2D) a um polígono, modelo ou gráfico 3D. • Assim promove o aumento de realismo e a redução da complexidade do modelo. • Problema: Perspectiva.

39. Exemplos

40. Exemplos

41. Exemplos http://www.youtube.com/watch?v=CZLGsTmB3sk&feature=related

42. História • 1968 • Ray Casting • Década de 70 • RenderizaçãoScanline (ScanlineRendering) • Modelo de Sombreamento de Gouraud e Phong • Mapeamento de Textura (TextureMapping) • Mapeamento de Ambiente (EnvironmentMapping) • Mapeamento de relevo (BumpMapping) • Z-buffering • Volumes de Sombra (Shadow Volumes) • Buffer de Sombra (Shadow Buffer)

43. Mapeamento de Ambiente • Blinn e Newell, 1976. • Simulação de objetos refletindo o seu arredor. • Método eficiente de simular uma superfície espelhada através de texturas pré-calculadas. • Mais comuns: • SphericalE.M. • CubicE.M. • Problema comum: • O objeto não se reflete.

44. Exemplos

45. Exemplos http://www.youtube.com/watch?v=uhNFiiRMOtU

46. História • 1968 • Ray Casting • Década de 70 • RenderizaçãoScanline (ScanlineRendering) • Modelo de Sombreamento de Gouraud e Phong • Mapeamento de Textura (TextureMapping) • Mapeamento de Ambiente (EnvironmentMapping) • Mapeamento de relevo (BumpMapping) • Z-buffering • Volumes de Sombra (Shadow Volumes) • Buffer de Sombra (Shadow Buffer)

47. Mapeamento de Relevo • Blinn, 1978. • Técnica da CG para simulação de superfícies irregulares. • Superfícies com rugosidades, saliências, etc. • É feita através da alteração do vetor normal de cada pixel da imagem

48. Exemplos

49. Exemplos http://www.youtube.com/watch?v=njFurl4uwm8

50. História • 1968 • Ray Casting • Década de 70 • RenderizaçãoScanline (ScanlineRendering) • Modelo de Sombreamento de Gouraud e Phong • Mapeamento de Textura (TextureMapping) • Mapeamento de Ambiente (EnvironmentMapping) • Mapeamento de relevo (BumpMapping) • Z-buffering • Volumes de Sombra (Shadow Volumes) • Buffer de Sombra (Shadow Buffer)