[pt] Neste trabalho é apresentada a implementação e aplicação de uma técnica experimental ótica, já descrita na literatura, para a medição instantânea do campo de velocidades gerado em escoamento bifásico líquido- gás. O trabalho concentrou-se no regime de escoamento em golfadas. Água e ar foram utilizados como fluidos de trabalho nos testes. A técnica implementada combina Velocimetria por Imagem de Partículas (PIV - Particle Image Velocimetry), com Fluorescência Induzida por Laser (LIF - Laser Induced Fluorescence) e Iluminação Pulsada de Fundo (PST - Pulsed Shadow Technique), o que permite determinar simultaneamente o campo instantâneo de velocidade na água gerado pela passagem da bolha de ar, assim como a forma e velocidade da bolha. Processamento digital de imagens foi utilizado para extrair as informações sobre o campo de velocidade do líquido e as características da bolha. A técnica implementada foi aplicada no escoamento gerado pela passagem de uma bolha de gás em uma coluna de líquido estagnado. A técnica PIV foi utilizada para determinar o campo de velocidades na fase líquida iluminando-se o escoamento com um plano de luz laser pulsada. O uso de partículas fluorescentes em conjunto com filtros óticos posicionados em frente a uma câmera digital permitiram suprimir a reflexão intensa proveniente das interfaces líquido-gás e das paredes do tubo. Entretanto, esta técnica não é capaz de determinar a exata posição da interface líquido-gás. O uso da iluminação pulsada de fundo proveniente de um painel de LED`s permite a visualização da interface gáslíquido com boa definição. Uma única câmera digital posicionada ortogonalmente ao plano de luz laser e em oposição ao painel de LED`s foi usada para o registro das imagens. Os resultados obtidos revelaram com excelente resolução os detalhes do escoamento na esteira, filme na parede e nariz de uma bolha ascendente, comprovando a eficácia da técnica implementada. / [en] This work presents the implementation of a non-intrusive optical technique for measuring the hydrodynamic characteristics of liquid- gas, two-phase flows. The work was limited to the study of air-water slug flows. The technique implemented, already described in the literature, combines Particle Image Velocimetry - PIV, Laser Induced Fluorescence - LIF, and pulsed background illumination, known as Pulsed Shadow Technique - PST. The combination of these techniques allows the simultaneous measurement of the instantaneous flow field generated in the liquid by the passage of the air bubble, together with the shape and velocity of the bubble. The technique was employed in the study of an air bubble rising in a stagnant liquid layer. The PIV technique was employed in the determination of the instantaneous flow field in the liquid using fluorescent particles illuminated by a pulsed laser sheet. An optical high-pass filter was used to block the light scattered by the air-water interfaces and by the pipe walls, allowing the digital camera employed to only capture the particle positions. A LED panel furnished back illumination at a wave length that passed through the high-pass filter and allowed an accurate determination of the bubble shape. A digital image processing procedure was employed to determine the bubble shape, velocity and liquid flow field. The results obtained revealed, with excellent resolution, the details of the liquid flow at the wake, wall film and nose of the rising bubble, thereby attesting to the quality of the technique implemented.

[pt] A geração de cenas realísticas de fenômenos naturais em tempo real é uma das mais importantes áreas de pesquisa para aplicações em jogos e simuladores. No início da computação gráfica para tempo real, a maioria das aplicações tratava a superfície da água como um plano com uma textura. Essa abordagem produz uma visualizaçãomuito pouco realística da superfície da água, além de não reproduzir o comportamento hidrodinâmico correto da água. Nesse contexto, muitos grupos de pesquisa desenvolveram técnicas para a visualização realística da superfície da água, contudo, a maioria desses trabalhos foca no processo off-line e poucos tratam da questão em tempo real. No entanto, os recentes avanços no desempenho do hardware permitiram a utilização de técnicas tradicionalmente usadas emoff-line para o escopo de tempo real, porém não há uma pesquisa-guia que descreva tais técnicas e faça uma análise comparativa das mesmas. Sendo assim, sem tal pesquisa-guia é muito difícil escolher a melhor técnica para um hardware específico ou se determinada técnica provê o controle de simulação necessário para uma aplicação específica.Nesse contexto, a presente pesquisa analisa as técnicas mais importantes para visualização e simulação de oceano em tempo real, utilizando a unidade de processamento gráfico como o processador principal. Além disso, ela realiza uma análise comparativa de desempenho de cada técnica e estuda os prós e contras delas. Ainda, alguns métodos off-line clássicos são adaptados para uso na GPU. / [en] The synthesis of realistic natural scenes in real time is one of the most important research areas for applications in games and simulators. In the beginning of real-time computer graphics, most of the applications treated water surface as a textured plane. This approach produces a very low realistic rendering of the water surface and does not reproduce the correct hydrodynamics behaviour of the water. So, a lot of research groups developed techniques for realistic water rendering, most of them for off-line processes and a few for real-time use. However, current improvementson hardware performance allow the usage oftraditional off-line techniques for real-time proposes, but there is no research work that describesthese techniques and makes a comparative analysis of them. Then, without this comparative analysis, it is very difficult to choose the best technique for a specific hardware or to decide if a particular technique provides the simulation control that a certain application needs.In this context, the present research work analyses the most important techniques for real-time ocean water simulation and visualization using the graphics processor unit as a main processor. Moreover, it makes a performance comparative analysis of each technique and analyses the pros and cons of them. Furthermore, some classic off-line methods are adapted for GPU use.

[pt] Desenvolvido como estudo fenomenológico-hermenêutico, o trabalho que se passa a apresentar busca ampliar a compreensão acerca das experiências interativas sócio- técnicas que têm os participantes dos encontros de serviços com a iluminação ambiental oferecida pelos cenários das empresas. Para tanto, conduziu-se uma revisão bibliográfica focada na visão das lojas de serviços como construções espaciais de uma representação na qual o ambiente físico da empresa constitui o cenário de um espetáculo teatral em que a luz torna-se um elemento primordial. Seguindo uma perspectiva simultaneamente interdisciplinar e transdisciplinar, recorreu-se às disciplinas da Biologia, da Medicina, da Óptica Física, da Física Quântica, da Psicologia Ambiental, da Antropologia, da Semiótica, da Arquitetura e das Artes Cênicas para acessar as principais construções teóricas acerca da luz e para empreender esforços no sentido de responder à desordem de pesquisa. Realizou-se também um estudo de campo em lojas temáticas de serviços, nas quais foram realizadas observações e entrevistas de base qualitativa junto àqueles que experimentaram o fenômeno que se estava examinando. Em acordo com os preceitos da análise de conteúdo e da análise interparticipante, os depoimentos foram interpretados, classificados e utilizados para gerar proposições, as quais foram submetidas a um grupo de cinco informantes-chave e, posteriormente, oferecidas como possibilidades de se chegar a uma melhor compreensão das experiências dos participantes dos encontros de serviços com a luz. / [en] Taking up a phenomenological-hermeneutical approach, this dissertation seeks both to widen as well as to improve the ways through which people participating in service encounters interact with environmental lighting. In this sense, the literature review focussed servicescapes as spatial representations whereby the physical environment of a service firm supports a drama where light is a crucial element. According to a standpoint which is both inter- and transdisciplinary, contributions from several disciplines - e. g. Biology, Medecine, Optical Physics, Quantic Physics, Environmental Psychology, Anthropology, Semiotics, Architecture and Scenic Arts - have been brought about to give access to the most relevant theories about light as well as to start filling up some extant research gaps. The field study was developed in thematic service stores. Both direct observation and qualitative interviews allowed to collect information from participants who had experienced one or more interactions as conceived in this study. Following basic principles from Content Analysis and Interparticipant Observation, the interviews were interpreted, classified and then used to generate several research propositions. The propositions were then analysed by 5 referees in order to be finally presented as propositive guidelines to a better understanding of lighting experiences during service encounters.

[pt] Não obstante os sofisticados avanços em tecnologias ópticas, ainda não existem fontes de luz artificial capazes de simular de forma adequada a luz do dia natural. Alcançar um padrão de iluminação como este representará uma redução nos custos de produção, em função de retrabalhos gerados por avaliações visuais pouco confiáveis, e nas divergências comerciais relacionadas a produtos que têm como característica de controle a cor, tais como artigos têxteis, gráficos, de merchandising etc. A presente pesquisa de mestrado em metrologia relaciona-se à avaliação metrológica das fontes luminosas e cabines de iluminação disponíveis no mercado e à sua adequação às normas que definem especificações técnicas, com o propósito de estimular introdução de inovação tecnológica em novos desenvolvimentos industriais capazes de melhorar o desempenho desses aparatos. A pesquisa contribui, também, com o desenvolvimento de um diagnóstico do acervo de normas técnicas disponíveis aplicáveis à padronização de sistemas de iluminação; investigação de lâmpadas fluorescentes usualmente utilizadas como simuladores de luz do dia e avaliação metrológica de cabines de iluminação disponíveis no mercado. Em particular, medições foram realizadas em um sistema espectroradiométrico de alta definição, que utiliza um monocromador duplo com capacidade de dispersão do feixe de 2 nm/mm. Ensaios e análises de repetitividade e reprodutibilidade conduzidas no sistema de medição espectroradiométrico permitiu quantificar a variabilidade associada a cada lote de fabricação dos simuladores de luz do dia, comercializados na forma de lâmpadas fluorescentes disponíveis no mercado nacional. Caracterizada a variação da distribuição espectral ao longo do eixo das fontes luminosas investigadas (lâmpadas) foi possível desenvolver uma análise do impacto induzido na uniformidade da iluminação obtida em cabines industrializadas, assim definindo um fator de diferenciação de interesse técnico e comercial. A pesquisa revelou que nenhum dos simuladores de luz do dia testados atingiu os requisitos mínimos estabelecidos para a comparação visual de cores, quando avaliados com base em normas e práticas internacionais. Foram ainda realizadas medições para se verificar a influência dos elementos construtivos das cabines na distribuição espectral de potência na área de avaliação. Fundamentado nas 1578 medições realizadas em condições laboratoriais que simulam ambientes industriais, a pesquisa comprova que alterações nas características construtivas das cabines possuem impacto no resultado da classificação das distribuições espectrais de potência, criando assim uma condição facilitadora para que as especificações normativas sejam atingidas, mesmo com a utilização de lâmpadas fluorescentes disponíveis no mercado e de preço reduzido. / [en] Notwithstanding the complex advances in optical technologies, there are still no artificial light sources capable of adequately simulating the natural daylight. Reaching such a lighting standard will represent a reduction of the production costs, in view of the rework caused by not so reliable visual evaluations, and of the commercial conflicts related to products that have colour as one of their control characteristics, such as textile, graphics and merchandising articles. The present Master degree metrology research is related to the metrological evaluation of the lighting sources and light booths available in the market (commercially available), and to their conformity to the technical specifications standards, aiming to stimulate the introduction of technological innovation to new industrial developments eligible to enhance the performance of these apparatus. The research has also contributed to the development of a diagnosis of the collection of the existing technical standards applied to the standardisation of lighting systems; to the investigation of fluorescent lamps generally used as daylight simulators, and to the metrological evaluation of light booths available in the market (commercially available). Particularly, analyses were done with a highly precise spectroradiometric system that uses a double monochromator with capacity for beam dispersion of 2 nm/mm. Tests and analyses on repeatability and reproducibility made with the spectroradiometric measurement system let to quantify the variety associated with each manufactured set of daylight simulators, commercialised as fluorescent lamps available at the local market. Having the spectral distribution determined throughout the axis of the studied lighting sources (lamps) it was possible to develop an analysis of the impact caused at the lighting uniformity obtained for industrial light booths, and so, specifying a distinctive factor technically and commercially interesting. The research revealed that, when evaluated considering the international practices and standards, none of the daylight simulators tested achieved the minimum requirement indicated for the visual comparison of colours. In addition, measurements were done to verify the influence of the light booths building pieces at the power spectral distribution within the evaluation area. Based on 1578 measurements done at laboratorial conditions simulating industrial environment, the research proves that changes in the building characteristics of the light booths produce an impact at the result of the power spectral distribution classification, creating, thus, a smooth condition for the attendance of the standards specifications, even when using low-cost fluorescents lamps available in the market.

[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] A interpretação de dados sísmicos é de fundamental importância para a industria de óleo e gás. Uma vez que esses tipos de dados possuem um caráter volumétrico, não é tão simples se identificar e selecionar atributos presentes em sua estrutura 3D. Além disso, a grande presença de ruídos e concavidades acentuadas nesse tipo de dado aumenta a complexidade de sua manipulação e visualização. Devido a essas características, a geometria do dado é muito complexa, sendo necessários modelos de iluminação mais realísticos para realizar a iluminação do volume sísmico. Este trabalho consiste em realizar a visualização volumétrica de dados sísmicos baseada no algoritmo de traçado de raios, utilizando um modelo de iluminação por oclusão direcional, calculando a contribuição de luz ambiente que chega a cada elemento do volume. Desta forma, conseguimos realçar a geometria do dado sísmico, sobretudo onde as concavidades e falhas são mais acentuadas. O algoritmo proposto foi inteiramente implementado em placa gráfica, permitindo manipulação a taxas interativas, sem a necessidade de pré-processamento. / [en] The interpretation of seismic volumetric data has a major importance for the oil and gas industry. Since these data types have a volumetric character mode, identify and select attributes present in this struct become a difficult task. Furthemore, the high-frequecy noise and depth information typically found in this type of data, increasesthe complexity of their manipulation and visualization. Due to these characteristics, the geometry of 3D sismic data is very complexy and is necessary more realistic light model to perfom the illumnination of the seismic volume. This work consists of performing a volumetric visualization of seismic data based on ray tracing algorithm, using an illumination model by directional occlusion, computing the ambiente light attenuated by the elements in the light trajetory for all elements in the volume. Thus, we emphasize the geometry of the seismic data, especially the depth cues and spatial relationship. The proposed algorithm was fully implemented on graphics card, allowing at interactive rates, without any pre-processing.

[pt] Agostinho de Hipona em sua juventude investigou a aquisição de uma verdade dogmática. Durante o percurso tentou desvendar os segredos que envolvem o mundo, as fontes da sabedoria e as complexidades da natureza humana, especialmente, a parte que abrange a subjetividade. O pensamento agostiniano marca uma filosofia centralizada na racionalidade. A razão é uma força interior, o movimento oculto que o homem produz, capaz de discernir os conhecimentos apreendidos. Ao considerar a epistemologia, o bispo de Hipona enfatiza dois tipos de conhecimentos: os sensíveis e os inteligíveis. Os conhecimentos sensíveis são adquiridos pelos sentidos, através dos sentidos os homens comprovam a existência de um mundo tangível. O conhecimento inteligível, no que lhe concerne, é denominado verdade ou sabedoria. Esse conhecimento é compreendido como o conhecimento ontológico, é adquirido pela iluminação divina na intelectualidade. No entanto, para o homem alcançar esse saber é necessário a autoconscientização de si, fé e a elevação gradativa da alma em sete graus: animação, sensação, arte, virtude, tranquilidade, ingresso e sabedoria. As reflexões de Agostinho o levaram a acreditar que embora o ser racional seja de natureza temporal e contingente, recebe uma iluminação concedida pelo Mestre interior, um ser atemporal, o qual ensina os homens dispostos a aprender. No agostianismo, Deus é a única substância imutável, não é susceptível de acidentes, por isso, é a verdade. Como criador do homem, Deus inseriu na mente humana centelhas da mente divina, local em que ilumina com a luz inarrável, penetra e propaga o conhecimento indubitável através de um processo de interioridade. O filósofo identifica a verdade incorporada na subjetividade dos homens. Em síntese, Agostinho caracteriza a sabedoria como operações intelectivas e espirituais, o maior grau do conhecimento. / [en] Augustine of Hippo in his youth investigated the acquisition of a dogmatic truth. Along the way, he tried to unravel the secrets that surround the world, the sources of wisdom and the complexities of human nature, especially the part that covers subjectivity. Augustinian thought marks a philosophy centered on rationality. The reason is an inner force, the hidden movement that man produces, capable of discerning the learned knowledge. When considering epistemology, the Bishop of Hippo emphasizes two types of knowledge: the sensitive and the intelligible. Sensitive knowledge is acquired by the senses, through the senses men prove the existence of a tangible world. Intelligible knowledge, as far as it is concerned, is called truth or wisdom. This knowledge is understood as ontological knowledge, it is acquired by divine enlightenment in intellectuality. However, for man to achieve this knowledge, self-awareness, faith and the gradual elevation of the soul in seven degrees are necessary: animation, sensation, art, virtue, tranquility, admission and wisdom. Augustine s reflections led him to believe that although the rational being is of a temporal and contingent nature, he receives an enlightenment granted by the inner Master, a timeless being, who teaches men willing to learn. In Augustinianism, God is the only immutable substance, it is not susceptible to accidents, so it is the truth. As the creator of man, God inserted in the human mind sparks of the divine mind, a place where he illuminates, with the unspeakable light, penetrates and propagates undoubted knowledge through a process of interiority. The philosopher identifies the truth embodied in the subjectivity of men. In short, Augustine characterizes wisdom as intellectual and spiritual operations, the highest degree of knowledge.

[pt] A principal meta da computação gráfica é a síntese de imagens. Essas imagens podem ser tanto geradas por computador quanto ser resultado de manipulação digital de fotografias. Diferentes métodos para captura de imagens e fotografia digital mudaram a importância da imagem digital. Em relação a imagens geradas por computador, a busca por imagens mais realistas é importante para a indústria de filmes, de desenvolvimento de jogos entre outras. Uma das maiores revoluções na computação gráfica atual está relacionada a imagens High Dynamic Range. Essas imagens representam o próximo nível em termos de representação de imagens, uma vez que seus valores são verdadeiramente proporcionais às condições de iluminação em uma cena e são capazes de codificar a dynamic range encontrado no mundo real, fato impossível para as imagens tradicionais que apresentam 24 bits por pixel. Quando imagens high dynamic range são utilizadas para codificar as condições de iluminação em uma cena, elas são chamadas mapas de radiância ou mapas de iluminação. O foco principal dessa dissertação é mostrar técnicas de renderização em tempo real utilizando mapas de iluminação. Técnicas conhecidas como Image Based Lighting. Esse trabalho apresenta os conceitos de imagens high dynamic range, seus fundamentos físicos na teoria da luz, uma série de trabalhos importantes em manipulação dessas imagens e uma discussão sobre o pipeline de aplicações em tempo real que utilizam high dynamic range. Finalmente são apresentadas as técnicas para utilização de mapas de iluminação em alta precisão em tempo real. / [en] In 1997, the seminal work by Paul Debevec and Jitendra Malik on the generation of HDR (High Dynamic Range) images, from ordinary LDR (Low Dynamic Range) cameras, facilitated the generation of light probes enormously. In consequence, this caused a boom of works on the rendering of objects with images of light from the real world, which is known as Image- Based Lighting. The present dissertation aims to study this new area, trying to situate itself in the question of real-time compositing of synthetic objects in real images. This dissertation proposes a real-time rendering pipeline for 3D games, in the simple case of static scenes, adapting the non-real-time technique presented by Paul Debevec in 1998. There is no written work about this adaptation in the literature, although exists some reference to developments done by graphics card manufacturers in this direction. Also this dissertation presents an experiment with diffuse objects. Moreover, the author gives ideas towards the solution of shadow problems for diffuse objects.

[pt] Energia está no cerne do desenvolvimento urbano sustentável. Devido à pressão causada pelas crescentes evidências do desafio das mudanças climáticas, necessidade de aumento de segurança energética e redução de poluição local, além de oportunidade de ganhos com redução de custos operacionais, a eficiência energética surge como uma estratégia fundamental para o meio ambiente, economia e sociedade, especialmente quando se constata que pouco mais da metade da energia produzida no mundo é desperdiçada até o seu uso final. Dada a relevância do setor de iluminação no contexto de consumo de energia elétrica (cerca de 15 por cento do consumo global), esta pesquisa faz uma análise da introdução da tecnologia de diodos emissores de luz – LED (em inglês Light Emitting Diode) no setor de iluminação pública (3 por cento do consumo de energia elétrica no Brasil), a partir de uma análise dos impactos socioambientais e econômicos, com foco num estudo de caso na cidade de Los Angeles, nos Estados Unidos. Este projeto pioneiro é considerado uma das mais bem sucedidas iniciativas na introdução da tecnologia no mundo. Apesar dos grandes avanços na tecnologia LED, que revoluciona todo o mercado de iluminação, ainda são observados desafios para sua adoção de forma mais acelerada, especialmente no Brasil. O trabalho faz uma avaliação do potencial de economia de energia com a adoção da tecnologia LED no sistema de iluminação pública no Brasil e analisa os desafios para sua introdução e propõe sugestões de como rompê-los. / [en] Energy is at the core of sustainable urban development. And energy efficiency has been emerging as a key strategy for the environment, economy and society, given the pressures caused by the growing evidence of the challenges of climate change, the need to increase energy security and reduce local pollution, in addition to opportunities around cost savings. When the amount of energy losses is assessed, where more than half of the global energy produced is wasted by the time it reaches its final use and when the need to promote social inclusion is considered, where 1.1 billion people do not have access to electricity, the more critical this strategy becomes - to reduce losses, to increase the efficiency of conversion processes close to its maximum yields, and also to introduce disruptive changes to the conversion processes, increasing its theoretical yields. Given the relevance of the lighting industry in the context of electricity consumption (about 15 percent of global consumption), this study analyzes the introduction of LED (Light Emitting Diode) technology in the street lighting sector (3 percent of electricity consumption in Brazil). It is an example of innovation technology that brings in a new paradigm of electricity conversion, which is nine times more efficient than conventional incandescent lamps, with the potential to be twice as efficient as high sodium vapor lamps. In addition, LED technology will enable street lighting to be a multi-dimension system, that goes beyond providing adequate lighting levels, but promoting connectivity, communication, monitoring and big data management.

[pt] A visualização volumétrica é uma técnica amplamente utilizada para visualizar dados escalares tridimensionais. Para melhorar a percepção de profundidade e forma, diversas técnicas de iluminação foram propostas, adicionando diferentes tipos de efeitos. Neste trabalho, foi explorada uma nova estratégia para calcular oclusão de ambiente direcional e sombras para volume ray casting. Ela consiste em avaliar a oclusão de um traçado de cone atraves de integrais Gaussianas posicionadas de maneira discreta ao longo do eixo do cone. O valor resultado é utilizado para adicionar oclusão de ambiente direcional e sombras. A partir dos coeficientes de extinção dados pela função de transferência, um volume extra é gerado computando amplitudes representativas de distribuições Gaussianas. O Mipmapping também é utilizado para avaliar de maneira efetiva integrais Gaussianas em diferentes tamanhos posicionadas ao longo do eixo principal do cone, adaptando uma estratégia de circle packing in a circle. Nos resultados, é demonstrado que o método proposto obteve um melhor balanço entre performance e qualidade, comparado com trabalhos propostos anteriormente, com a vantagem de combinar oclusão de ambiente direcional e sombras utilizando o mesmo framework. Em seguida, exploramos três estratégias de visualização volumétrica para reservatórios de petróleo, representados por malhas irregulares contendo distorções geométricas e descontinuidades. Estes algoritmos foram implementados a partir de uma representação compacta que guarda o modelo em GPU. Testes comparativos de performance e qualidade foram feitos utilizando diferentes modelos de reservatório. Por fim, investigamos o ganho de percepção ao adicionar a nossa proposta de oclusão de ambiente direcional. Os algoritmos foram todos implementados utilizando programação de shaders para capacitar a geração de visualizações interativas. / [en] Volume rendering is a widely used technique to visualize 3D scalar data. To enhance visual shape and depth perception, distinct illumination techniques have been proposed, adding different types of lighting effects. In this thesis, we explore a new strategy to compute directional ambient occlusion and shadows for volume ray casting. Our algorithm computes occlusion of traced cones by evaluating Gaussian integrals at discrete samples along the cone axis. The computed occlusion is then used to add directional ambient occlusion effects and to generate shadows. Given the extinction coefficient data volume, we create one extra volume computing representative amplitudes of Gaussian functions. Mipmapping is then used to effectively evaluate Gaussian integrals with different sizes placed along the cone axis, adapting a circle packing approach. We demonstrate that the proposed method delivers a better balance between quality results and performance when compared to previous specialized procedures, with the advantage of combining directional ambient occlusion and shadow generation under the same framework. We also explore three volume rendering algorithms for black oil reservoir models, represented by irregular hexahedral meshes with geometry distortions and discontinuities. These algorithms were implemented under a compact representation that stores the model in the GPU. We compare performance and image quality delivered by each strategy by running a set of experiments with different models. We then investigate the gain in perception when applying our technique to compute directional ambient occlusion effects. The algorithms were entirely implemented on graphics card to produce interactive visualizations.