[pt] As Técnicas de visualização volumétrica apresentam dois clássicos problemas computacionais: necessidade de longo tempo de execução e grande consumo de memória. A popularização das aplicações distribuídas tem despertado um crescente interesse no tratamento dos problemas de grande consumo de memória. Esse problema é fundamental também para garantir o acesso às técnicas de visualização volumétrica em máquinas com pequena capacidade de memória. Nesta tese, propomos um método para a compressão de dados volumétricos baseado na utilização da transformada do cosseno local.Esse método é apropiado ao desenvolvimento de técnicas de visualização volumétrica basedas na estrutura do dado comprimido.A transformada do cosseno local apresenta a capacidade de possibilitar altas taxas de compressão com a minimização do erro de reconstrução, possibilitando a reconstrução local do volume. Neste trabalho, são apresentados os resultados obtidos com a compressão de volumes reais, estimando a influência dos parâmetros dométodo de compressão, investigando as possibilidades de adptação da partição do volume às suas características de frequencias e estimando a capacidade de compressão e os erros introduzidos neste processo.

[pt] Este trabalho descreve um método para a visualização de terrenos e objetos por meio da combinação de dois algoritmos, um para terrenos e um para objetos. Nosso propósito é gerar, eficaz e rapidamente, imagens aéreas de um terreno com objetos como casas, veículos e linhas de transmissão e assim permitir um vôo simulado. Para os objetos, descritos por linhas e polígonos, é usado o algoritmo de Z-Buffer; para o terreno, descrito através de mapas de alturas, é usado o algoritmo de lançamento de raios aperfeiçoado, chamado de algoritmo de Horizonte Flutuante.

[pt] Neste trabalho apresentamos o design e implementação de visualização distribuída e colaboração para um visualizador 3D imersivo. Começamos apresentando, em um alto nível de abstração, nosso design de um visualizador genérico. O design segue a abordagem MVC, isolando todos os objetos de negócios na camada de baixo da aplicação para torná-la modular e extensível, permitindo assim a mais fácil prototipagem de funcionalidades e isolamento de algoritmos complexos da lógica de negócios. Este design como solução surgiu da necessidade real de um visualizador de implementação monolítica, cuja manutenção e aprimoramento se encontravam com alta complexidade devido à mistura entre a lógica de aplicação e os diversos algoritmos de visualização e distribuição. Esperamos que nosso design possa ser reutilizado como inspiração para outros visualizadores que queiram reduzir a complexidade e o custo do desenvolvimento de novas funcionalidades de negócios. Sobre este design, então, apresentamos o design e implementação detalhados de um módulo que provê visualização distribuída e colaboração para o visualizador. Este módulo é não intrusivo porque não requer qualquer mudança na arquitetura da aplicação, e esta pode se tornar distribuída apenas pela inclusão do módulo. Este módulo serve como prova de conceito para o nosso design, por solucionar um problema clássico de distribuição e sincronismo em um visualizador de maneira transparente para a lógica de negócios. Ainda implementamos um visualizador exemplo com este design e nele conectamos o módulo proposto, onde verificamos ambos o sincronismo da visualização distribuída e a consistência da colaboração entre múltiplos nós, avaliamos também o impacto no desempenho causado pela visualização distribuída. / [en] In this work, we present the design and implementation of distributed visualization and collaboration for a, immersive 3D visualizer. We start by presenting, on a high abstraction level, our design of a generic visualizer. The design follows an MVC approach, isolating all the business objects in the lowest level of the application, making it modular and extensible, therefore providing an easier prototyping of functionality and the isolation of complex business logic algorithms. This design as a solution came from the real necessity of a visualizer with a monolithic implementation, whose maintainability and improvement are impaired due to a high complexity because of the coupling between the business logic and the diverse visualization and distribution algorithms. Our hope is that our design can be reused as an inspiration for other visualizers that wish to reduce the complexity and cost of the development of new business functionality. On top of this design, then, we present the detailed design and implementation of a module that provides distributed visualization and collaboration to the visualizer. This module is non intrusive because it requires no changes to the application architecture, and the application can become distributed just by the inclusion of the module. This module serves as a proof of concept for our design as it solves a classic problem of distribution and synchronism in a visualizer in a way that is transparent to the business logic. Also, we implemented an example visualizer with our design and our proposed module, where we veried both the synchronism of the distributed visualization and the consistency of the collaboration among multiple nodes, we also evaluated the performance impact caused by the distributed visualization.

[pt] Este trabalho tem como objetivo apresentar um ambiente computacional integrado para a simulação e visualização tridimensional da dinâmica de veículos, o SVDV. O ambiente está dividido em três módulos: interface gráfica, simulação e visualização gráfica. O módulo de interface, desenvolvido em Visual Basic, gerencia os bancos de dados e serve como ligação entre os módulos de simulação e visualização gráfica. O módulo de simulação permite a inclusão de diferentes modelos de dinâmica de veículos, estando disponíveis atualmente modelos em Matlab/Simulink, Visual C++ e MS Excel. O módulo de visualização gráfica faz uso da poderosa linguagem de programação Maxscript, que emprega scripts do 3D Studio Max (3DS Max). Com esta linguagem é possível incluir inúmeros efeitos de iluminação, texturização e modelagem, disponíveis no 3DS Max, garantindo um elevado grau de realismo na visualização da simulação. / [en] This work presents na integrated computational system for the simulation and visualization of vehicular dynamics, SVDV. The system is divided in three modules: graphics interface, simulation and graphics visualization. The interface module, developed in Visual Basic, manages the databases and behaves as a link between the simulation and visualization modules. The simulation module allows the inclusion of different vehicular dynamics models. At the present stage there are models developed in Matlab/Simulink, Visual C++ and MS Excel. The graphics visualization module makes use of the powerful Maxscript programming language, a script language from 3D Studio Max (3DS Max). Hence, it is possible to incorporate a variety of illumination and texture effects and also modeling techniques from 3DS Max, thus guaranteeing a realistic visualization.

[pt] A visualização de horizontes sísmicos constitui uma importante área de conhecimento amplamente aplicada na prospecção de hidrocarbonetos pela indústria do petróleo. Diferentes técnicas são atualmente empregadas na apresentação destas superfícies, sendo usualmente utilizadas as soluções baseadas na geração de malhas poligonais, que se beneficiam da otimização das placas gráficas atuais no desenho de triiângulos. Este trabalho faz uma avaliação do uso da renderização baseada em pontos, no lugar de polígonos, para a visualização de horizontes sísmicos. Para isso as técnicas de cada etapa do processo são avaliadas, levando-se em conta a natureza específica dos dados de interpretação de horizontes em volumes sísmicos e o resultado final esperado para a visualização deste tipo de dados. O algoritmo utilizado baseia-se no método conhecido como Surface Splatting para a renderização dos pontos originais, sendo estudados a estruturação apropriada para os dados a serem visualizados, a técnica para obtenção de normais, a abordagem adequada para o cálculo da iluminação e mecanismos adicionais necessários ao processo. Resultados da aplicação do método em dados reais são, ao final do trabalho, analisados e comparados à renderização tradicional para os horizontes avaliados. / [en] Seismic horizon visualization stands as an important knowledge area used to support exploration on the oil industry. Different techniques currently employed to render this kind of surfaces are usually based on polygonal meshes generation, which benefits from graphics boards optimization on drawing triangles. This work is an evaluation of Point Based rendering techniques to replace polygonal approaches in seismic horizons visualization. To do so, this study revisits each stage of the seismic visualization process. The algorithm adopted here is based on the Surface Splatting with the EWA filter. This work also presents a study on normal evaluation and data structures to store points and normal. Special care is taken in shading techniques. The implementation yielded results that are used to support the evaluation of the Point Based Techniques on real 3D Seismic data. Traditional triangle based rendering is also presented to compare results.

[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] Encontrar manualmente uma boa função de transferência para visualização volumétrica é uma tarefa difícil que exige um conhecimento prévio sobre os dados sendo visualizados. Por isso, muitas pesquisas têm sido desenvolvidas nos últimos anos, com o objetivo de facilitar esse processo. No entanto, poucos trabalhos se esforçaram em obter métodos automáticos para a detecção de funções de transferência. A grande maioria busca melhorar o controle do usuário sobre a função de transferência indicando regiões potencialmente interessantes em histogramas e facilitando sua manipulação através de interfaces. Além disso, os resultados encontrados são geralmente apresentados na área médica, buscando melhorar a visualização dos exames de ressonância magnética, tomografia computadorizada ou ultrassom. Assim, visando mostrar que os conceitos utilizados nesses trabalhos podem ser explorados na área de petróleo e gás, este trabalho propõem um novo método para detecção automática de funções de transferência com o intuito de visualizar as interfaces entre regiões de um reservatório de petróleo. A abordagem proposta também é avaliada na detecção de fronteiras entre diferentes materiais de volumes médicos e outros volumes científicos amplamente utilizados. / [en] Finding a good transfer function for volume rendering is a difficult task that requires previous knowledge about the data domain itself. Therefore, many researches have been developed in the past few years aiming to overcome this barrier. However, only a few of them have concentrated forces into obtaining an automatic transfer function detector. Most of them focus on improving user control over transfer function domain, indicating potentially interesting regions and easing its manipulation through different histograms. Also, the results are often presented in medical field, through MRI, CT scan or ultrasound images. Thus, with the purpose of showing that the concepts used in these works can be exploited on oil and gas research field, this work proposes a novel method to automatically detect transfer functions, aiming to visualize the interfaces between different regions in the reservoir. The proposed approach is also tested in detecting boundaries between different materials of medical datasets and other datasets widely used.

[pt] Esta pesquisa analisa o campo do design especialmente no que tange à produção de visualização de informação para meios digitais no âmbito do jornalismo, com o olhar voltado para a retórica visual dessas imagens. Relacionada com o advento das novas mídias - que trouxe a viabilidade de representações visuais a partir de bases de dados dinâmicas - a pesquisa visa contribuir para uma discussão ainda incipiente em nível global (e especialmente nacional) dado o cenário tecnológico contemporâneo, caracterizado pela multimidialidade e pela crescente popularidade de novos dispositivos computacionais, interativos e portáteis. Para tal, empreende uma reflexão teórica que passa pelo estabelecimento da sociedade de informação no último século; apresenta a transição das velhas para as novas mídias, bem como seu impacto no jornalismo e, por consequência, na visualização de informação produzida para esses meios; e investiga ainda, o campo da imagem e da compreensão de informação através da retórica visual. A partir dessa moldura teórica, esta dissertação apresenta uma proposta de organização do uso da retórica visual de forma consciente por designers, através de uma taxonomia baseada em estudos anteriores. E finalmente, com base nessa proposta, analisa determinados casos de uso, classificando visualizações de informação produzidas por alguns veículos de mídia, do Brasil e do exterior. / [en] This research investigates the Design domain especially on information visualization (InfoVis) production to digital media through journalism, focusing on images’ visual rhetoric. Concerned with the advent of new media - that brought the viability of dynamic data onto visual representations – this study wants to contribute to an initial global debate (and particularly in Brazil) in view of the contemporary technologic scenario characterized by multimediality and growing popularity of new interactive and portable computational devices. For that, it does a theoretical study on information society; it presents the transition between old and new media, as well as the impact on journalism and, in consequence, on information visualization production by new media; and also, investigates the image field and information comprehension through visual rhetoric. Within this theoretical frame, the dissertation proposes a conscious and organized use of visual rhetoric for designers, with a taxonomy based on earlier researches. Finally, based on this proposal, this study analyses some usage cases, classifying information visualization produced by some brazilian and international media companies.

[pt] O principal objetivo deste trabalho é apresentar um novo método para visualização de variedades implícitas de dimensão 3 mergulhadas no R4. Esse método consiste primeiramente de um pré-processamento em CPU utilizando uma árvore 16-Tree e a Aritmética Intervalar para encontrar as regiões do domínio onde a variedade se encontra. Esses dados são posteriormente processados em GPU para efetuar a visualização, e para isso foi utilizada uma generalização da técnica Ray Casting. / [en] The main objective of this work is to present a new method for the visualization of implicit 3-manifolds in R4. This method consists primarily of a preprocessing in the CPU using a 16-tree and Interval Arithmetic to detect regions of the domain where the variety is present. These data are then processed in the GPU to perform the visualization, and for this a generalization of Ray Casting technique was adopted.

[pt] A visualização volumétrica é uma importante técnica para a exploração de dados tridimensionais complexos, como, por exemplo, o resultado de análises numéricas usando o método dos elementos finitos. A aplicação eficiente dessa técnica a malhas não-estruturadas tem sido uma importante área de pesquisa nos últimos anos. Há dois métodos básicos para a visualização dos dados volumétricos: extração de superfícies e renderização direta de volumes. Na primeira, iso-superfícies de um campo escalar são extraídas explicitamente. Na segunda, que é a utilizada neste trabalho, dados escalares são classificados a partir de uma função de transferência, que mapeia valores do campo escalar em cor e opacidade, para serem visualizados. Com a evolução das placas gráficas (GPU) dos computadores pessoais, foram desenvolvidas novas técnicas para visualização volumétrica interativa de malhas não-estruturadas. Os novos algoritmos tiram proveito da aceleração e da possibilidade de programação dessas placas, cujo poder de processamento cresce a um ritmo superior ao dos processadores convencionais (CPU). Este trabalho avalia e compara dois algoritmos para visualização volumétrica de malhas não-estruturadas, baseados em GPU: projeção de células independente do observador e traçado de raios. Adicionalmente, são propostas duas adaptações dos algoritmos estudados. Para o algoritmo de projeção de células, propõe-se uma estruturação dos dados na GPU para eliminar o alto custo de transferência de dados para a placa gráfica. Para o algoritmo de traçado de raios, propõe-se fazer a integração da função de transferência na GPU, melhorando a qualidade da imagem final obtida e permitindo a alteração da função de transferência de maneira interativa. / [en] Volume visualization is an important technique for the exploration of threedimensional complex data sets, such as the results of numerical analysis using the finite elements method. The efficient application of this technique to unstructured meshes has been an important area of research in the past few years. There are two basic methods to visualize volumetric data: surface extraction and direct volume rendering. In the first, the iso-surfaces of the scalar field are explicitly extracted. In the second, which is the one used in this work, scalar data are classified by a transfer function, which maps the scalar values to color and opacity, to be visualized. With the evolution of personal computer graphics cards (GPU), new techniques for volume visualization have been developed. The new algorithms take advantage of modern programmable graphics cards, whose processing power increases at a faster rate than the one observed in conventional processors (CPU). This work evaluates and compares two GPU- based algorithms for volume visualization of unstructured meshes: view- independent cell projection (VICP) and ray-tracing. In addition, two adaptations of the studied algorithms are proposed. For the cell projection algorithm, we propose a GPU data structure in order to eliminate the high costs of the CPU to GPU data transfer. For the raytracing algorithm, we propose to integrate the transfer function in the GPU, which increases the quality of the generated image and allows to interactively change the transfer function.