Introdução a Computação Gráfica

I – História da Computação Gráfica

Computer Graphics (CG) foi desenvolvido pela primeira vez como uma ferramenta de visualização. A computação gráfica foram basicamente introduzidos para cientistas e engenheiros em centros de pesquisa governamentais e corporativos, os primeiros adeptos da tecnologia foram a Bell Labs e Boeing na década de 1950. Depois disso, as ferramentas seriam disponibilizadas para desenvolvimento em universidades nos anos 60 e 70.

O desenvolvimento inicial que ocorreu em centros acadêmicos continuou em centros de pesquisa como a PARC de Xerox na década de 1970. Seus avanços contribuíram primeiro em gráficos de vídeo transmissão e, em seguida, grandes filmes no final dos anos 70 e início dos anos 1980.

1940-1941: Surgimento dos primeiros gráficos diretamente digitais gerados por computador que se associariam a hoje como sendo CG real. A primeira imagem de radiosidade foi inventada no MIT na década de 1940.

1946: As imagens foram apresentadas pela primeira vez na conferência técnica nacional de 1946 da Sociedade de Engenharia Iluminadora da América do Norte.

1955: O sistema Sage usa a primeira caneta de luz como um dispositivo de entrada no MIT Lab por Bert Sutherland.

1956: Os laboratórios Lawrence Livermore associam a exibição gráfica com a IBM 704 e o gravador de filmes para imagens coloridas.

1965: IBM 2250, a primeira computação gráfica disponível.

1966: Ralph Baer desenvolveu o primeiro jogo de computação gráfica de consumo, “Odyssey”.

1968: Tony Pritchett fez a primeira animação de computador “FLEXIPEDE” no Reino Unido.

1972: Nolan Bushnell, “o pai dos jogos eletrônicos”, desenvolveu o jogo PONG.

1973: O conceito de algoritmo z-buffer e mapeamento de texturas foram desenvolvidos por Edwin Catmull.

1979: Ray tracing criado no Bell Laboratory & Cornell University.

1982: O primeiro uso amplo da animação gráfica 3D foi feito em filme de destaque da Disney.

1985: Software de imagem médica combinado com a tecnologia Voxel.

1987: O padrão VGA (Video graphics Array, matriz de gráficos de vídeo) foi introduzido.

1989: O super conjunto gráfico de vídeo (SVGA) foi recomendado. Tim Berners Lee desenvolveu o primeiro site de todos os tempos, que tem a URL original (localizador de recursos Universal).

1993: Mosaic, o navegador web foi lançado pela UIUC para uso geral. O Codinome do mosaico era “Mozilla”.

O Mosaico, o primeiro navegador foi lançado. Primeira chamada pública feita pelo celular.

1994: Netscape fundada por desenvolvedores do Mosaico.

1995: Primeiro, foi lançado um CGI completo (imagens geradas por computador). MS Internet Explorer 1.0 lançado.

2000: O primeiro sketchup do sistema CAD baseado na Web foi lançado.

2006: Google adquire Sketchup.

2009: O estado da arte da computação gráfica, a partir de 2009, foi breve em um pequeno vídeo.

2013: Agora, é possível criar gráficos em um computador doméstico.

2015: Big data está sendo usado para criar animações.

2018: Agora, podemos criar gráficos “realistas” em telefones celulares. Também podemos criar um rosto humano completamente baseado em CGI em tempo real.

2022: Inteligência artificial criando artes digitais.

II – O que é a Computação Gráfica?

A computação gráfica também conhecida como CGI ou CG lida com a geração de imagens com o auxílio de computadores. A tecnologia de computação gráfica permite que os designers criem quase tudo na forma digital. Muitos produtos começam como esboços simples desenhados com lápis, mas então as ideias são desenvolvidas em imagens tridimensionais que são representações hiper-realistas dos objetos reais a serem produzidos.

Modelagem 3D

A modelagem 3D é o processo de desenvolvimento que representa os objetos em grades geométricas chamadas polígonos. Através dessas técnicas são criados modelos 3D semelhantes aos modelos reais. Os modelos podem ser criados automaticamente ou manualmente; o processo manual de modelagem da preparação de dados geométricos para computação gráfica 3D é semelhante às artes plásticas, como a escultura.

O que é Polygon Mesh?
Uma malha poligonal é a coleção de vértices, bordas e rostos usado para definir a forma e o contorno do objeto 3D. É a forma mais antiga de representação geométrica usada em computação gráfica para criar objetos no espaço 3D.

Modelagem Poligonal: É o processo de modelagem 3d feito a partir de uma geometria base simples (cubos, planos, cilindros e esferas.

Malha Poligonal: É a conexão de vários vértices, edges e faces que definem o formato do objeto 3D. As estruturas geométricas são construídas através de linhas a partir da conexão entre 2 pontos (vértices) originando uma face, que consiste na junção de 3 ou mais linhas (edges).

Escultura Digital: Através de ferramentas de captura de movimento é projetado de forma orgânica os detalhes em peças digitais. Utilizando conceitos da escultura tradicional como empurrar, puxar, suavizar e beliscar o material maleável é possível representar profundos detalhes nas malhas geométricas da modelagem 3D.

Topologia – Quando falamos de topologia, estamos nos referindo a malha geométrica (wireframe) do modelo 3D.

Renderização

Um modelo 3D pode ser exibido como uma imagem bidimensional através de um processo chamado renderização 3D, usado em uma simulação computacional de fenômenos físicos que se assemelham aos processos de incidência da luz nos materiais.

Ray tracing – Ray tracing é uma técnica da família de algoritmos de ordem de imagem para gerar uma imagem, traçando o caminho da luz através de pixels em um plano de imagem. A técnica é capaz de produzir um alto grau de fotorealismo.

Mapeamento de texturas – O mapeamento de texturas é um método para adicionar detalhes, textura de superfície ou cor a um modelo gráfico ou 3D gerado por computador.

Animação 3D: Este tipo de animação permite o controlo total da cena, personagens e objetos em todas as perspectivas a 360º num espaço virtual.

Deformação da Malha: Os quadros (ossos interconectados ou esqueleto) do objeto podem ser animados usando engrenagens digitais, dobradiças, catracas, rodas e todos os tipos de juntas mecânicas.

Animação de Esqueleto IK: Usado para modelos animados de organismos vivos, o IK se concentra em recriar o movimento natural do corpo com base no sistema esquelético do ser. Anatomia virtual e propriedades físicas como peso, força óssea, posição articular e reações musculares são consideradas para modelos de organismos vivos.

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