[pt] A visualização volumétrica direta (volume rendering) aplicada a dados sísmicos é uma técnica ainda emergente. Apenas recentemente alguns software comerciais tornaram-se disponíveis para a indústria de petróleo. Comparado ao método tradicional de interpretação sobre seções bidimensionais, essa técnica representa uma alternativa interessante que possibilita investigar o volume de dados na sua totalidade, dessa forma permitindo um melhor entendimento da geologia estrutural e da estratigrafia da subsuperfície. Este trabalho analisa diversos aspectos da natureza dos dados sísmicos e da forma como eles afetam os resultados obtidos pelas técnicas de visualização volumétrica direta tradicionalmente empregadas. Três aspectos são discutidos em maior detalhe: quantização das amplitudes medidas para representação digital de 8-bit, segmentação do volume e modelos de iluminação. O impacto da quantização é analisado experimentalmente utilizando diferentes algoritmos de quantização de cor adaptados para tratar com amplitudes. A quantização uniforme é selecionada pela sua simplicidade e eficiência. A segmentação dos eventos sísmicos é analisada teoricamente e verificada experimentalmente. São discutidas diversas características dos dados sísmicos que restringem o sucesso da segmentação. A validade da aplicação aos dados sísmicos de modelos de iluminação local comumente empregados em visualização volumétrica é analisada teoricamente. A estimativa dos vetores normais diretamente a partir dos valores de amplitude representa uma alternativa inadequada. Por fim, é identificada uma série de requisitos aos quais um sistema deve atender para que a visualização volumétrica de dados sísmicos seja bem sucedida. / [en] Volume rendering is an emerging technique in the field of seismic data visualization. Only recently commercial software has been made available to the oil industry. Volume rendering is particulary useful for understanding structural and stratigrafhic features present in seismic data in a more natural way than using the tradicional method of interpreting over a set of 2D slices. This work adresses several topics related to the nature of seismic data and to how they interrelate with techniques commonly used in volume redering.Special attention is given to three topics: quantization of acquired seismic amplitudes to 8-bit representations, segmentattion techiniques to highlight seismic events and use of illumination models.The quantatization effects are analyzed by appying different color quantization algorithms adapted to handle seiosmic amplitudes. Uniform quantization is selected due to its simplicity and efficiency. The segmentation of seismic events is studie theorecally and verified experimentally.Several characteristics of seismic data that prevent segmentation frombeing successful are discussed. The significance of shading obtained by applying common illumination models is studie theoretically. The estimation of normal vectors directly from amplitude values is shown to be inadequate. Finally, several basic requisites to be fulfilled by seismic data volume visualization algorithms are identified. / [es] La visualización volumétrica directa (volumen rendering) aplicada a datos sísmicos es una técnica de incipiente desarrollo. A sido recientemente que algunos software comerciales han disponibilizado ésta técnica para la indústria de petróleo. En comparación con el método tradicional de interpretación sobre secciones bidimensionales, esta técnica resulta una alternativa interesante para investigar el volumen de datos en su totalidad, permitiendo así una mejor comprensión de la geología extructural y de la estratigrafía de la subsuperfície. Este trabajo analiza diversos aspectos de la naturaleza de los datos sísmicos; y de la forma como ellos afectan los resultados obtenidos por las técnicas de visualización volumétrica directa, empleadas tradicionalmente. Se discuten tres aspectos importantes: cuantización de las amplitudes medidas para representación digital de 8-bit, segmentación del volumen y modelos de iluminación. Se analiza experimentalmente el impacto de la cuantización, utilizando diferentes algoritmos de cuantización de color adaptados para amplitudes. Se selecciona la cuantización uniforme por su simplicidad y eficiencia. La segmentación de los eventos sísmicos se analiza teóricamente y se verifica experimentalmente. Se discuten diversas características de los actos sísmicos que limitan el éxito de la segmentación. Se analiza teóricamente la validez de la aplicación de los modelos de iluminación local a los datos sísmicos, que comúnmente se emplean em la visualización volumétrica. La estimación de los vectores normales a partir de los valores de amplitud representa una alternativa inadecuada. Finalmente, se identifican una serie de requisitos que un sistema debe tener para una exitosa visualización volumétrica de datos sísmicos.

[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.

[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] Neste trabalho apresentamos os aspectos da visualização volumétrica de horizontes em dados sísmicos 3D. Consideramos as abordagens de visualização volumétrica direta e indireta. Na abordagem direta investigamos o problema da seleção de horizontes usando funções de transferência. Apresentamos a técnica de opacidade 2D, que busca aumentar a capacidade de seleção dos horizontes para visualização. Comparamos a utilização dos atributos de fase instantânea, fase ajustada e fase desenrolada como segunda dimensão, enquanto a primeira é a amplitude sísmica. Ainda na abordagem direta, mostramos que o gradiente da amplitude sísmica não aproxima bem os vetores normais nos horizontes sísmicos. Sugerimos o gradiente da fase instantânea como solução para este problema. Na abordagem de visualização volumétrica indireta introduzimos uma modelagem de otimização para o problema de rastreamento de horizontes. Sugerimos um método heurístico baseado em uma estratégia gulosa para encontrar soluções que são boas aproximações para os horizontes mesmo na presença de estruturas geológicas complexas. / [en] This work presents aspects of volume visualization of seismic horizons in 3-D seismic data. We consider both the direct and indirect approaches of volume visualization. In the direct approach we investigate the problem of selecting horizons using transfer functions. We present the 2-D opacity technique, which seeks to increase the ability to select horizons for visualization. We compare the use of instantaneous phase, adjusted phase and unwrapped phase as the second dimension, while seismic amplitude is the first dimension. Also in the direct approach, we show that the seismic amplitude gradient is not a good approximation for the normal vectors in seismic horizons. We suggest the gradient of instantaneous phase as a solution to this problem. In the indirect volume visualization approach we introduce a new optimization model to overcome the seismic horizon tracking problem. We present a heuristic method based on a greedy strategy to find solutions that are good approximations of the horizon of interest, even for complex geological structures.

[pt] Este estudo pretendeu fazer um levantamento de como e por que Santo Agostinho formulou a noção de interioridade. Parti da hipótese de que a interioridade foi resultado da busca de Agostinho pela verdade, o que o levou a refutar o ceticismo e a formular o proto-cogito, que lhe garante não só a certeza de sua própria existência, mas também a indicação de que é no interior do homem, em sua alma, que a verdade deve estar. Para que a verdade pudesse ser conhecida, porém, Agostinho precisou estabelecer as condições de possibilidade do conhecimento o que ele fez com a doutrina da iluminação, por meio da qual sabe-se que o homem foi criado com uma luz capaz de conhecer as razões eternas e a verdade. Mas no De Trinitate Agostinho irá postular ser no homem interior que se poderá encontrar a imagem de Deus. Desse modo observa-se que se, inicialmente, a interioridade é pensada, em Agostinho, relativamente a questões de ordem epistemológica, ela irá, porém, sendo formulada para dar conta também de questões éticas, de que a salvação faz parte. Nesse sentido, pode-se dizer que ela é, para ele, uma noção que irá sendo repensada e reformulada, sendo revestida de conteúdos novos e vindo a adquirir, em sua obra madura, contornos cada vez mais teológicos. / [en] This study looks into how and why Saint Augustine has formulated the notion of inwardness. I have started from the hypothesis that inwardness is the result of Augustine's search for truth. For this reason he had initially to refute skepticism in order to come to the formulation of the proto- cogito, which has not only assured him of the certainty of his own existence, but it has also indicated that it is in the inner man, in his soul, that truth should be found. For truth to be known, however, Saint Augustine has had to produce the conditions that allowed for the possibility of knowledge, which he has done in his doctrine of illumination. It is believed that through illumination, man has been created with a natural light which is able to know the eternal reasons and truth. But in De Trinitate Augustine will postulate that it is in the interior of man that God's image can be found. So if inwardness is initially thought of by Augustine as relating to epistemological order, it will, however, be formulated in a way that it also tackles ethical questions, of which Salvation is part. It can, thus, be stated that inwardness is for Augustine a notion that will be reformulated, in a way that new contents are enhanced, coming to point that, in his mature work, it acquires more and more theological characteristics.