[pt] A computação em grade permite o uso de recursos computacionais distribuídos em várias redes para a execução de tarefas que requerem um alto poder computacional. Uma infra-estrutura para grades pode ser utilizada para auxiliar na execução dessas tarefas e pode coordenar o controle das atividades envolvidas na execução, como a disponibilização dos arquivos de dados para as tarefas em execução nos nós da grade. O GridFS é um sistema para o compartilhamento de arquivos em grades e ambientes distribuídos heterogêneos. Ao disponibilizar um servidor em diversas máquinas, é possível construir uma federação integrando os diversos sistemas de arquivos locais e abrindo possibilidades de armazenamento na ordem de terabytes. O sistema proposto foi modelado e desenvolvido levando em consideração diversos aspectos como escalabilidade, interoperabilidade e desempenho. O GridFS agrega algumas características dos sistemas de compartilhamento de arquivos atualmente em uso pela comunidade, isto é, o sistema oferece uma API para acesso remoto aos dados, disponibiliza a opção de cópia de arquivos entre diferentes servidores e fornece algumas funções especiais para os ambientes de computação em grade, como uma estimativa do tempo de transferência entre os diversos nós. Além de definir as características e os aspectos de implementação do sistema, esta dissertação apresenta alguns resultados experimentais para a transferência de arquivos na rede e, como forma de avaliação, discutimos a integração do GridFS ao emph {framework} CSBase, utilizado no desenvolvimento de sistemas para computação em grade. / [en] Grid computing allows the use of distributed networks resources for tasks requiring a high processing power. A Grid infra-structure may help in the execution of these tasks and is able to coordinate their related activities, possibly regarding the provision of data files for the tasks executing in the grid nodes. GridFS is a system that enables data sharing in grid and heterogeneous distributed environments. By deploying servers over several nodes, it is possible to build a federated system integrating all local file systems and leveraging possibilities for tera-scale sized data storage. The proposed system was modeled and developed considering several aspects such as scalability, interoperability and performance. GridFS combines some characteristics from diverse file management systems, that is, GridFS provides an API for remote data access, copy operations allowing file transfers between servers, and some special features for grid environments. Apart from defining system characteristics and implementation aspects, this dissertation shows some experimental results about the service scalability and performance, and, as an evaluation, discusses the integration of GridFS with CSBase, a framework used to develop systems for grid computing.

[pt] O processo de renderização fotoreal para cinema e TV demanda, cada vez mais, poder de processamento, necessitando não só de algoritmos paralelos, bem como sistema de distribuição de tarefas. No entanto, mesmo em sistemas de produção, o tempo necessário para avaliar uma animação pode chegar a vários dias, dificultando a melhoria da qualidade artística e limitando alterações. Neste trabalho foca-se na otimização de três processos inerentes à renderização, a renderização local, na qual o sistema trabalha para renderizar um conjunto de pixels de forma otimizada, aproveitando os recursos de hardware disponíveis e aproveitando dados de renderizações previamente realizadas, pelo nó ou teste. O processo de gerenciamento, extremamente crítico para o resultado, é alterado para não só distribuir, mas analisar toda a infraestrutura de renderização, otimizando o processo de distribuição e permitindo o estabelecimento de metas como prazo e custo. Além disso, o modelo de gerenciamento é expandido para a nuvem, utilizando-a como transbordo de processamento. Ainda, um novo processo foi criado para avaliar a renderização de forma colaborativa, onde cada nó comunica resultados parciais e assim otimiza a renderização de outros. Por fim, diversas técnicas inovadoras foram criadas para melhorar o processo como um todo, removendo desperdícios e reaproveitando trabalho. / [en] The photorealistic rendering process for cinema and TV increasingly demands processing power, requiring fast parallel algorithms and effective task distribution systems. However, the processes currently used by the academia and by the industry still consume several days to evaluate an animation in super-resolution (typically 8K), what makes difficult the improvement of artistic quality and limits the number of experiments with scene parameters. In this work, we focus on the optimization of three processes involved in photorealistic rendering, reducing the total time of rendering substantially. Firstly, we optimize the local rendering, in which the system works to render a set of pixels optimally, taking advantage of the available hardware resources and using previous rendering data. Secondly, we optimize the management process, which is changed not only to distribute frames but also to analyze all the rendering infrastructure, optimizing the distribution process and allowing the establishment of goals as time and cost. Furthermore, the management model is expanded to the cloud, using the cloud as a processing overflow. Thirdly, we propose a new optimized process to evaluate the rendering task collaboratively, where each node communicates partial results to other nodes, allowing the optimization of the rendering process in all nodes. Altogether, this thesis is an innovative proposal to improve the whole process of high-performance rendering, removing waste of resources and reducing rework.

[pt] Um dos principais objetivos da computação gráfica é a geração de imagens fotorrealistas, ou seja, imagens indistinguíveis das de uma capturada por uma câmera real ou, mais ambiciosamente, imagens que provocam a mesma sensação no sistema visual de um observador quando olhando diretamente para uma cena. Aplicações incluem o projeto de iluminação, a arquitetura, a realidade virtual e a indústria do cinema. Esse trabalho apresenta a arquitetura de um sistema capaz de resolver, por técnicas de Monte Carlo, a equação do transporte da luz, essencialmente uma aproximação das equações de Maxwell para ótica geométrica. Além de ser um renderer funcional, o sistema é implementado na forma de um framework em cima do qual pode-se facilmente experimentar idéas na área de síntese de imagens fotorrealistas, como, por exemplo, diferentes materiais, geometrias, estruturas de aceleração e estratégias de integração. / [en] One of the main goals in computer graphics is to create photorealistic images, that is, images indistinguishable from the ones captured by a real camera, or, more ambitiously, images that cause the same sensation on the visual system of an observer looking directly at a scene. Applications include illumination design, architecture, virtual reality and the movie industry. This work presents the architecture of a renderer that solves by Monte Carlo techniques the light transport equation, essentially a geometric optics approximation of Maxwell´s equations. The system is not only a functional renderer but also a framework where we can easily experiment new ideas in photorealistic image synthesis, such as new materials, geometries, acceleration structures and integration techniques.

[pt] O objetivo deste trabalho é o de apresentar uma proposta de metodologia para a análise de estruturas pelo Método dos Elementos Finitos, utilizando-se na sua implementação as técnicas de programação orientada a objetos e computação distribuída. A utilização das técnicas de programação orientada a objetos permite a implementação de um código compacto, portável e de fácil adaptação. Para a implementação do código optou-se pela utilização da linguagem C++, que possui os recursos mais importantes da programação orientada a objetos, destacando-se a herança, o polimorfismo e a sobrecarga de operadores, e da biblioteca MPI de computação paralela. Inicialmente serão apresentados os procedimentos necessários à implementação orientada a objetos da análise de estruturas pelo método dos elementos finitos, sendo posteriormente apresentadas às alterações necessárias à inclusão das técnicas de processamento paralelo, empregando-se duas técnicas de paralelização. A grande quantidade de operações matriciais envolvidas na análise de estruturas pelo método dos elementos finitos motivou ainda o desenvolvimento de uma biblioteca de classes para a representação destas operações. Os exemplos apresentados têm a finalidade de verificar a exatidão dos resultados obtidos com o código implementado, e as vantagens de se empregar a programação orientada a objetos e a computação distribuída / [en] This work focuses on a methodology for the analysis of structures based on the Finite Element Method (FEM) using on its implementation object-oriented programming techniques, together with parallel programming. The usage of object-oriented programming techniques allows the implementation of a compact, portable and of easily adaptable source code. The implementation was carried out using C++ language, which has the main features of the object-oriented programming, such as inheritance, polymorphism and operator overloading, and the MPI library for parallel computing. The procedures taken into account on object-oriented implementations for analysis of structures using the Finite Element Method are presented, followed by the modifications needed for including parallel computing, using two strategies. Also, the large amount of matrix operations involved on the structures analysis using Finite Element Method motivated the development of a class library which represents such operations. The examples presented have the purpose of verify the accuracy of the results obtained with the code, and the advantages of the use of object-oriented programming and parallel computing.

[pt] A diminuição do custo e a diversificação dos dispositivos computacionais vêm criando ambientes de computação cada vez mais completos e sofisticados, mas que ainda carecem de softwares de integração que simplifiquem sua utilização e que melhor explorarem seu potencial. Para responder a esta questão, sistemas de computação ubíqua vêm sendo desenvolvidos para criar mecanismos de controle remoto e unificado de aplicações e dispositivos. Além disso, grupos de pesquisa na área de multimídia abordam outras questões como a sincronização entre dispositivos, gerência de recursos e definição de padrões de documentos. Este trabalho visa unificar os esforços de ambas as áreas com o objetivo de realizar apresentações multimídia através do paradigma de computação ubíqua. Neste trabalho, apresentamos a infraestrutura de execução de apresentações ActivePresentation desenvolvida e baseada em diferentes protótipos. Além disso, propomos um formato de documento multimídia chamado NCLua para orquestrar tais apresentações. / [en] The diminishing costs and the diversity of computational devices are creating increasingly complex and sophisticated computational environments. Nonetheless, such environments still lack integration software to simplify their use and to better explore their potential. In response to this issue, ubiquitous computing systems are being developed to create remote control mechanisms of applications and devices. At the same time, research groups in the area of multimedia deal with other issues, such as synchronization between devices, resource management and document standard definitions. The purpose of this work is to join the efforts of both areas in order to build presentations using the ubiquitous computing paradigm. In this work, we introduce the ActivePresentation infrastructure, based and developed through the study of different prototypes. In addition, we propose a multimedia document format called NCLua to orchestrate such presentations.

[pt] A dissertação apresenta detalhadamente o algoritmo de fatoração de Shor, tanto em termos de sua execução passo a passo como mediante sua representação em forma de circuito, abordando aspectos tanto de sua parte clássica como de sua parte quântica. Inicialmente são apresentados aspectos de teoria dos números indispensáveis para a compreensão do algoritmo e em seguida são desenvolvidos conceitos e propriedades de mecânica quântica e de informação quântica pertinentes. Em atenção ao caráter eminentemente estocástico do algoritmo realiza-se um estudo de sua fonte estocástica e demonstram-se os principais teoremas que embasam a avaliação de sua probabilidade de sucesso. Desenvolvem-se exemplos de simulação clássica do algoritmo. Finalmente, a eficiência do algoritmo de fatoração de Shor é comparada com a de algoritmos clássicos. / [en] The dissertation presents in detail Shor s factoring algorithm, including its execution step by step and its representation in the form of a circuit, addressing aspects of both its classical and its quantum parts. Aspects of number theory indispensable to understand the algorithm are presented, followed by a development of concepts and properties of quantum mechanics and quantum information. Considering the eminently stochastic character of the algorithm, a study of its stochastic source is carried out and the main theorems that support the evaluation of its probability of success are proved. Examples of classical simulation of the algorithm are developed. Finally, the efficiency of Shor s factoring algorithm is compared with that of classical algorithms.

[pt] Este trabalho apresenta um estudo comparativo de algumas representações em multi-resolução para linhas poligonais. São estudados as estruturas strip tree, arc tree e box tree, e suas variantes, comparando as velocidades de construção, de percorrimento (drawing), de operações de interseção e seleção (pick); e custo de armazenagem em memória. A comparação é feita usando bancos de dados cartográficos reais disponíveis na Internet. O objetivo do estudo é identificar técnicas e algoritmos adequados para exploração interativa de grandes bancos de dados cartográficos. / [en] This work presents a comparative study of some multiresolution representations for polygonal lines. We study the strip tree, the arc tree and the box tree data structures, comparing their performance for construction, drawing, intersection and selection; and memory storage costs. The comparation uses actual databases available in the Internet. The goal of this study is to identify techniques and algorithms for interactive exploration of large cartographic data bases.

[pt] Esta tese visa o desenvolvimento de um ambiente integrado para o controle da geração e representação de histórias interativas dinâmicas. A geração é realizada por um processo de simulação, resultando em um conjunto de operações parcialmente ordenado que define o enredo da história. Esta história deve então ser representada graficamente por meio de um motor gráfico. Estão sendo utilizadas técnicas cinematográficas para capturar a essência das cenas, compostas por um ambiente virtual 3D, que possuem personagens e objetos. Para o desenrolar da história, os personagens, implementados como agentes reativos, interagem entre si em um ambiente multiagente e com a cena. Cada agente encapsula recursos que os permitem fazer a representação gráfica dos eventos típicos das histórias. A arquitetura como um todo é projetada para servir como meio de geração de conteúdo para a TV interativa. / [en] This thesis aims at the development of an integrated tool for managing both the generation and representation of dynamic interactive stories (storytelling). The story generation is accomplished by a simulation process resulting in a set of partially ordered operations that define the plot of the story. This story should then be graphically represented by means of a 3D engine. It has been used cinematographic techniques to capture the essence of the scenes, which are composed by a virtual 3D environment, including characters and objects. Characters, implemented as reactive agents, interact among each other in a multi-agent system and with the scene to accomplish the plot of the narrative. Each agent encapsulates resources that allow them to graphically represent typical events of stories. The overall architecture is designed as a source for Interactive TV content.

[pt] Este trabalho introduz o termo de Beauty Technology como um campo emergente na computação vestível. A Computação Vestível tem mudado a maneira de como as pessoas interagem com computadores, entrelaçando dispositivos computacionais com as capacidades naturais do corpo humano. A Beauty Technology transforma o corpo numa plataforma de interação, escondendo a tecnologia em produtos de beleza para a criação de interfaces baseadas em movimentos musculares sem dar ao usuário um visual de ciborgue. Para mostrar a viabilidade desta tecnologia, várias aplicações de Beauty Technology foram desenvolvidas em produtos de uso diário e mostradas em exposições. Conductive Makeup, Beauty Tech Nails, FX e-makeup e Hairware exemplificam os protótipos de Beauty Technology. / [en] This work introduces the term Beauty Technology as an emergent field in Wearable Computing. Wearable Computing had changed the way individuals interact with computers, intertwining natural capabilities of the human body with processing apparatus. Beauty Technology transforms our body in an interactive platform by hiding technology into beauty products for creating muscle based interfaces that don t give the wearer a cyborg look. Several applications of beauty technologies used in everyday products and shown in exhibitions expose the feasibility of this technology. Conductive Makeup, Beauty Tech Nails, FX e-makeup and Hairware exemplify Beauty Technology prototypes.

[pt] Oclusão ambiente é uma técnica barata de simular a iluminação ambiente indireta de forma realista. Nesta dissertação, propõe-se elaborar um método de oclusão ambiente produzindo resultados de boa qualidade em tempo real. Através da utilização de um eficiente método de voxelização, cria-se uma descrição volumétrica da geometria em uma grade regular. Durante a renderização da cena, o hemisfério em torno de cada ponto visível é amostrado por diversos cones, cada um equivalendo ao lançamento de múltiplos raios. O volume de cada cone é amostrado por uma série de esferas e estas são utilizadas para determinar o volume do cone obstruído pela geometria da cena. Ao acumular os resultados de cada esfera em cada cone, e de cada cone no hemisfério, a oclusão ambiente causada pela geometria em cada ponto visível pelo observador é estimada. Esta estratégia mostra-se adequada, pois a interseção de cada esfera com a cena voxelizada pode ser feita de forma muito eficiente. / [en] Ambient occlusion is a low-cost technique to simulate indirect ambient illumination in a realistic way. In this dissertation, we propose an ambient occlusion method that achieves good quality results in real time. Using an efficient voxelization algorithm, we create a volumetric description of the geometry in a regular grid. During the scene rendering, the hemisphere around each visible point is sampled by several cones, each one corresponding to the trace of multiple rays. The volume of each cone is sampled by a serie of spheres, which are used to compute the cone s volume obstructed by the scene geometry. The occlusion caused by the geometry at each visible point is estimated by accumulating each sphere result in the cones and each cone result in the hemisphere. We found this approach to be adequate, since the intersection of each sphere with the voxelized scene can be performed in a very efficient manner.