Técnicas de visualização volumétrica direta são utilizadas para visualizar e explorar volumes de dados complexos. Dados volumétricos provêm de diversas fontes, tais como dispositivos de diagnóstico médico, radares de sensoriamento remoto ou ainda simulações científicas assistidas por computador. Um problema fundamental na visualização volumétrica é a especificação de Funções de Transferência (FTs) que atribuem cor e opacidade aos valores escalares que compõem o volume de dados. Essas funções são importantes para a exibição de características e objetos de interesse do volume, porém sua definição não é trivial ou intuitiva. Abordagens tradicionais permitem a edição manual de pontos de controle que representam a FT a ser utilizada no volume. No entanto, essas técnicas acabam conduzindo o usuário a um processo de “tentativa e erro” para serem obtidos os resultados desejados. Considera-se também que técnicas automáticas que excluem o usuário do processo não são consideradas as mais adequadas, visto que o mesmo deve possuir algum controle sobre o processo de visualização. Este trabalho apresenta uma ferramenta semi-automática e interativa destinada a auxiliar o usuário na geração de FTs de cor e opacidade. A ferramenta proposta possui dois níveis de interação com o usuário. No primeiro nível são apresentados várias FTs candidatas renderizadas como thumbnails 3D, seguindo o método conhecido como Design Galleries (MARKS et al., 1997). São aplicadas técnicas para reduzir o escopo das funções candidatas para um conjunto mais razoável, sendo possível ainda um refinamento das mesmas. No segundo nível é possível definir cores para a FT de opacidade escolhida, e ainda refinar essa função de modo a melhorála de acordo com as necessidades do usuário. Dessa forma, um dos objetivos desse trabalho é permitir ao usuário lidar com diferentes aspectos da especificação de FTs, que normalmente são dependentes da aplicação em questão e do volume de dados sendo visualizado. Para o rendering do volume, são exploradas as capacidades de mapeamento de textura e os recursos do hardware gráfico programável provenientes das plácas gráficas atuais visando a interação em tempo real. Os resultados obtidos utilizam volumes de dados médicos e sintéticos, além de volumes conhecidos, para a análise da ferramenta proposta. No entanto, é dada ênfase na especificação de FTs de propósito geral, sem a necessidade do usuário prover um mapeamento direto representando a função desejada. / Direct volume rendering techniques are used to visualize and explore large scalar volumes. Volume data can be acquired from many sources including medical diagnoses scanners, remote sensing radars or even computer-aided scientific simulations. A key issue in volume rendering is the specification of Transfer Functions (TFs) which assign color and opacity to the scalar values which comprise the volume. These functions are important to the exhibition of features and objects of interest from the volume, but their specification is not trivial or intuitive. Traditional approaches allow the manual editing of a graphic plot with control points representing the TF being applied to the volume. However, these techniques lead the user to an unintuitive trial and error task, which is time-consuming. It is also considered that automatic methods that exclude the user from the process should be avoided, since the user must have some control of the visualization process. This work presents a semi-automatic and interactive tool to assist the user in the specification of color and opacity TFs. The proposed tool has two levels of user interaction. The first level presents to the user several candidate TFs rendered as 3D thumbnails, following the method known as Design Galleries (MARKS et al., 1997). Techniques are applied to reduce the scope of the candidate functions to a more reasonable one. It is also possible to further refine these functions at this level. In the second level is permitted to define and edit colors in the chosen TF, and refine this function if desired. One of the objectives of this work is to allow users to deal with different aspects of TF specification, which is generally dependent of the application or the dataset being visualized. To render the volume, the programmability of the current generation of graphics hardware is explored, as well as the features of texture mapping in order to achieve real time interaction. The tool is applied to medical and synthetic datasets, but the main objective is to propose a general-purpose tool to specify TFs without the need for an explicit mapping from the user.

No contexto de imagens geradas por computador, efeitos multi-fragmento são aqueles que determinam a cor do pixel baseados em informações computadas a partir de mais de um fragmento. Nesse tipo de efeito, a contribuição de cada fragmento é extraída de sua visibilidade com respeito a um determinado ponto de vista. Observando uma sequencia de fragmentos vista através de um pixel, a visibilidade de um fragmento depende da sua relação espacial com os demais fragmentos. Essa relação pode ser reduzida ao problema de ordenação de múltiplos fragmentos. Portanto, ordenação é essencial para correta avaliação de efeitos multi-fragmento. A pesquisa desta tese foca em dois problemas multi-fragmento clássicos: transparência independente de ordem e anti-aliasing de fragmentos transparentes. Enquanto o efeito de transparência necessita de ordenação de fragmentos ao longo do raio de visualização do pixel, anti-aliasing aumenta a complexidade do problema ao adicionar informação espacial do fragmento com respeito à área do pixel. A contribuição desta tese é o desenvolvimento de uma solução para visibilidade de fragmentos que pode tirar proveito do pipeline de transformação e iluminação, implementando nas GPUs de hoje. Nós descrevemos ambos os problemas de transparência e anti-aliasing, discutindo soluções anteriores, além de classificá-las e compará-las. Nossa análise associa soluções a implementações específicas, comparando uso de memória, desempenho e qualidade de imagem. Os documentos resultantes fornecem uma visão geral das áreas abordadas, contendo: qual é o estado-da-arte atualmente, o que ele é capaz de fazer e quais são suas limitações, ou seja, onde melhorias são possíveis. Como parte integrante desta tese, nós propomos duas novas técnicas para processar transparência independente de ordem. Nós mostramos como obter o menor consumo de memória para cálculo exato de transparência, em um número finito de passos de geometria; permitindo aumento da complexidade das cenas representadas e da resolução da imagem final, em relação aos métodos anteriores, dada uma determinada configuração de hardware. Adicionalmente, demonstramos que, para a maior parte dos casos, os fragmentos mais próximos ao observador tem maior impacto sobre a cor final do pixel. Também mostramos como esta perspectiva sobre o problema inspirou novas técnicas. A pesquisa também inclui a investigação de uma nova abordagem para anti-aliasing para fragmentos transparentes. Através do uso de uma única amostra por fragmento, nosso objetivo é reduzir o consumo de memória enquanto melhoramos desempenho e qualidade. Experimentos preliminares apresentam resultados promissores em comparação com a técnica mais usada para anti-aliasing. / Multi-fragment effects, in the computer-generated imagery context, are effects that determine pixel color based on information computed from more than one fragment. In such effects, the contribution of each fragment is extracted from its visibility with respect to a point of view. Seen through a pixel’s point of view, the visibility of one fragment depends on its spatial relationship with other fragments. This relationship can be reduced to the problem of sorting multiple fragments. Therefore, sorting is the key to multi-fragment evaluation. The research on this dissertation is focused on two classical multi-fragment effects: order-independent transparency and anti-aliasing of transparent fragments. While transparency rendering requires sorting of fragments along the view ray of a pixel, anti-aliasing increases the problem complexity by adding spatial information of fragments with respect to the pixel area. This dissertation contribution relies on the work towards the development of a solution for the visibility of fragments that can take advantage of the transformation and lighting pipeline implemented in current GPUs. We describe both transparency and aliasing problems, for which we discuss existing solutions, analyzing, classifying and comparing them. The analysis associates solutions to specific applications, comparing memory usage, performance, and quality. The result is a general view of each field: which are the current state-of-the-art capabilities and in which direction significant improvements can be made. As part of this dissertation, we proposed two novel techniques for order-independent transparency rendering. We show how to achieve the minimum memory footprint for computing exact transparency in a bounded number of geometry passes; allowing increasing scene complexity and image resolution to be feasible within current hardware capabilities. Additionally, we demonstrate that, for most scenarios, the front-most fragments have the greatest impact on the pixel color. We also show how the perspective we propose has inspired recent transparency techniques. The research includes the investigation of a novel anti-aliasing approach for transparent fragments. Through the use of a single sample per fragment, we aim at reducing memory footprint while improving performance and quality. Preliminary experiments show promising results, in comparison with a well established and largely used anti-aliasing technique.

A exploração visual dos dutos biliares é de relevante interesse clínico, pois fornece informação relacionada com a Atresia Biliar (AB). A AB é uma doença cujas causas ainda permanecem desconhecidas e que eventualmente leva a um transplante de fígado ou, nos casos mais avançados da doença, leva a óbito do paciente. A única evidência física conhecida até agora da existencia de AB é a obstrução das vias biliares. No entanto, o estudo desta doença tem sido limitado pela incapacidade de analisar o duto biliar de pacientes em estágios precoces da doença e muito pouco se sabe sobre a estrutura interna do duto biliar. Nos últimos anos, a microscopia confocal, uma técnica que permite a obtenção de conjuntos de dados 3D de amostras biológicas, tem sido utilizada em experiências médicas para estudar a estrutura interna e anatômica dos dutos biliares. Neste trabalho, é objetivo apoiar o estudo dessas estruturas através da visualização volumétrica de imagens dos dutos biliares. É proposto um pipeline de fluxo de dados capaz de processar e "renderizar"conjuntos de dados de imagens confocais utilizando o VTK (do inglês The Visualization ToolKit). O pipeline foi construído em duas etapas principais e consecutivas. Uma primeira etapa tem o objetivo de remoção de ruído e realce das estruturas relevantes por meio de filtragem no domínio da freqüência e difusão anisotrópica. O conjunto de dados assim pré-processado é usado com técnicas diretas de visualização de volumes baseadas em funções de transferência para exibir as estruturas dos dutos biliares. Os resultados mostram que a visualização volumétrica em conjunto com um pré-processamento adequado das imagens confocais permite evidenciar as regiões de interesse nos dutos biliares e melhora detalhes que são dificilmente visualizados nos dados originais. / The visual exploration of bile ducts in the liver is of relevant clinical interest, as it provides information related to the Biliary Atresia, a disease of unknown origin, which eventually leads to a liver transplant or ultimately to death. The only physical known evidence of biliary atresia is the obstruction of the bile ducts. However, the study of this disease has been limited by the inability to observe the bile duct in patients at early stages of the disease. Moreover, very little is known about the internal structure of the bile duct. In recent years, confocal microscopy, a technique that allows to obtain 3D image datasets from biological samples, has been used in medical experiments for studying the anatomical internal structure of bile ducts. We are interested in supporting the study of these structures through volumetric visualization of bile ducts images. In this work, we propose a data flow pipeline capable of processing and rendering datasets of confocal images using The Visualization ToolKit - VTK. The pipeline was built as two consecutive stages. We propose a first stage for denoising and enhancing the relevant structures of sample based on filtering in the frequency domain and anisotropic diffusion. We use the dataset preprocessed in this way for applying a direct volume rendering technique in a second stage based on transfer functions to visualize the bile duct structures. Our results have shown that volumetric visualization together with an adequate pre-processing of the confocal images allow experts to visualize the regions of interest in the bile ducts, improving details that are hardly visualized in the original data.

Placé à la frontière entre l'informatique graphique et la physique, le rendu d'image physiquement réaliste est un domaine qui tente de créer des images en simulant le comportement optique des matériaux. Les applications sont multiples : restauration virtuelle d'oeuvre du patrimoine, simulation d'effets optiques, rendu industriel pour la conception, voire même, conception assistée par ordinateur de la couleur. Cette thèse présente les travaux réalisés au cours du projet Virtuelium, un logiciel de rendu d'image physiquement réaliste dont la quatrième version a été développée dans le cadre de cette thèse. Elle en présente les principes et méthodologies utilisés pour les mesures et la validation des résultats. Nous présentons aussi plusieurs travaux réalisés durant cette thèse avec cet outil : de la restauration virtuelle à la bio-photonique sans oublier un aperçu de rendu de "matériaux à effet", pour des applications industrielles (peintures, encres, cosmétiques, etc.). / Laying between computer graphics and physics, the rendering of physically based images is a domain that attempt to create images by simulating the optical behaviour of materials interacting with light (either natural or not). There are several applications : virtual restoration of cultural heritage artefacts, simulation of optical effects, industrial rendering for design and even computer-aided design of colour. This thesis presents the works realised within Virtuelium project framework, a physically based rendering software. The fourth version was developed during this thesis. Here will be presented the principles and methodologies involved for the measurements and the validation of the obtained results. We present also several works that have been done during that thesis using Virtuelium: from virtual restoration to bio-photonics, including an overview of iridescent pigments rendered for an industrial purpose.

El Rendering No Fotorrealista, o NPR (Non Photorealistic Rendering), es una aplicación del proceso de rendering tradicional que busca generar imágenes con algún grado de abstracción. Una técnica puntual de NPR es la de Hatching, o achurado. El achurado es una técnica de pintado a mano alzada que utiliza trazos de líneas para graficar un objeto. La dirección de las líneas abstrae la forma de éstos, mientras que la cantidad de ellas, denominada densidad del achurado, permite interpretar la intensidad de la iluminación a través de la superficie del objeto. La técnica de achurado que se aborda en esta tesis, propuesta por Praun, Hoppe, Webb y Finkelstein en SIGGRAPH 2001 en un artículo llamado “Realtime Hatching”, solamente está definida para modelos 3D estáticos, por lo que para modelos animados la deformación de la geometría no es considerada en el algoritmo. Esta tesis aborda esa problemática: se propone mejorar esa técnica de achurado, extendiéndola para ser aplicada en objetos animados. La elección del algoritmo mencionado se justifica en la tesis a través de una revisión bibliográfica. También se detalla la implementación realizada de dicho algoritmo, se especifican las componentes del sistema y se muestran las herramientas de software libre utilizadas: OpenMesh como estructura de datos base, Eigen como biblioteca de álgebra lineal y trimesh2 como apoyo para el cálculo de curvaturas y direcciones principales en la superficie. Luego de implementar el algoritmo original, se estudia su extensión para ser aplicado a un modelo 3D que presente animación. Ya que el algoritmo de achurado no está definido para objetos animados, la tesis estudia y define lo que se puede denominar como comportamiento correcto del achurado en modelos animados. Así, se presentan las extensiones necesarias para que el algoritmo de achurado funcione correctamente con modelos animados, junto con detalles de implementación de dichas extensiones. Además, se muestran resultados de la aplicación del algoritmo a conjuntos de datos de animación de captura de movimiento de personas. Estos resultados tienen una apariencia visual satisfactoria respecto a la definición de achurado y presentan un rendimiento adecuado para animaciones en tiempo real, al superar los 60 cuadros por segundo en su renderizado. Finalmente, se realiza una discusión en la que se comentan los resultados del algoritmo, en particular sus cualidades y limitantes. Entre sus cualidades se encuentra un planteamiento sencillo y fácil de entender que permite obtener resultados correctos. Entre sus limitantes se encuentra su aplicabilidad a objetos que mantienen una topología constante durante animaciones y el hecho de funcionar con animaciones preconcebidas, no con animaciones arbitrarias producto de interacción con el usuario. Sin embargo, estas limitantes son analizadas y se proponen diferentes alternativas para enfrentarlas como trabajo futuro.

A falta de uma gestão mais efetiva e de uma visão sistêmica e os baixos níveis de racionalização e industrialização da produção de revestimento de argamassa no Brasil têm sido responsáveis pela alta variabilidade na produção, por índices insatisfatórios de produtividade e perdas e por problemas de qualidade do produto. Uma das etapas desse processo que permanece muito dependente da mão-de-obra é a aplicação de argamassa. Embora alguns autores sustentem que o uso da projeção mecânica para essa atividade introduza aumentos de qualidade do produto em relação ao método convencional, ainda é reduzido o número de empresas que a utiliza. Ao mesmo tempo, poucos são os estudos que abordam de forma sistêmica os possíveis ganhos em eficiência proporcionados pela mecanização dessa atividade. Essa pesquisa tem como objetivo identificar as dificuldades e os benefícios do uso de sistemas de produção de revestimentos de fachada com aplicação mecânica e manual de argamassa através de dois estudos de caso. Para tanto, foi aplicado um método de avaliação da produção, com o qual os dois sistemas foram analisados e obtiveramse índices de produtividade e de perdas, bem como dados referentes aos custos de produção e à qualidade do produto. Além disso, o método possibilitou a identificação de oportunidades de melhoria e de barreiras à utilização de sistemas com aplicação mecânica de argamassa e aspectos relevantes à sua implantação. Os resultados apontaram que o sistema mecanizado gerou ganhos de qualidade do produto e redução nas perdas de argamassa, aumentando a confiabilidade da produção nesses aspectos. Por outro lado, o uso desse sistema não representou ganhos de produtividade na empresa. No entanto, verificou-se ainda a existência de um grande potencial de melhoria de desempenho, que poderia ser obtido com maior esforço na organização do trabalho. Apesar disso, o levantamento de custos revelou que o sistema é viável economicamente em relação ao sistema manual, principalmente em função da redução de perdas de argamassa. Pode-se concluir também que as principais barreiras à utilização de sistemas com aplicação mecânica de argamassa são a falta de visão sistêmica, a ausência ou ineficiência de projeto e de planejamento do sistema de produção e o despreparo da mão-de-obra. / The high amount of production variability and materials waste and the low productivity and quality level of rendering in Brazil are a consequence from the lack of effective management and systemic approach in the production process allied with low levels of rationalization and industrialization. The projection of mortar is still handmade and greatly influenced by labor skills. The mechanical projection has shown a great potential to increase rendering quality when compared to handmade conventional projection. Thus, a few constructors are using mortar pumps, leading to the development of studies about the feasibility and efficiency of mechanized production systems. The case studies shown in this work were done by applying an evaluation method to handmade and mechanical projection systems of rendering production to analyze cost, productivity, waste and quality levels and identify improvement opportunities. Relevant aspects of mechanical projection system implementation and its difficulties were studied. The results show that the best benefits of mechanical projection systems were the potential to increase quality and reduce the waste of mortar, thus contributing to cut the costs. However, better planning of the production system is necessary to improve the production level, even though there was a great potential to increase performance. The barriers to the use of this production technology are the lack of systemic approach, production design and management and well-trained manpower.

O projeto de funções de transferência é um interessante problema que recebe muita atenção da comunidade de visualização. Diversas pesquisas tem sido conduzidas para criar melhores ferramentas e técnicas que trabalham com dados volumétricos. Existem duas grandes classes de dados: volumes estruturados e volumes não-estruturados. A maioria dos trabalhos anteriores apenas se refere a dados estruturados. Este trabalho possui dois grupos de contribuições. O primeiro diz respeito ao problema clássico de especificação de funções de transferência. Primeiramente é desenvolvido o conceito de Ensembles, que são funções de transferência desenvolvidas a partir da combinação de funções anteriores e mais simples. Também é apresentada uma abordagem de key-framing para manipular dados que variam no tempo. O segundo grupo de contribuições é um estudo aprofundado sobre o comportamento de dados não-estruturados. Problemas críticos foram descobertos e tratados para permitir uma integração quase perfeita de ferramentas usadas para dados estruturados em dados não-estruturados. Os resultados mostram a melhoria de qualidade de histogramas, e também o sistema de desenvolvimento de funções de transferência. Trabalhos futuros são sugeridos para utilizar a versão melhorada do histograma de gradiente-magnitude, assim como a exploração de novos modelos de bordas. / Transfer function design is an important problem that receives much attention from the visualization community. Several researches have inspired the creation of better tools and techniques to deal with volumetric datasets. There are two major classes of datasets, namely structured and unstructured grids. Most of the previous work has only addressed structured data. This work presents two groups of contributions of different nature. The first contribution is related to the general problem of transfer function design. It introduces the concept of ensembles, which are complex transfer functions created from standard types. It also presents a key-frame based approach to handle time-varying sequences. The second group of contributions is related with a study on several characteristics of unstructured data. Problems have been discovered and addressed to allow a seamless integration of classical structured grids tools to unstructured data. This work includes results that show improvements on a statistical analysis of the data, as well as the developed transfer function design system. Further work is suggested to take advantage of the enhanced version of the gradient-magnitude histogram, and explore different boundary model.

Le rendu, à la fois réaliste et efficace des scènes complexes, est un défi majeur de l'image de synthèse.Dans le domaine du rendu photo-réaliste, l'image est calculée en simulant les interactions physiques entre la lumière et le contenu de la scène.Mais, aujourd'hui, les studios de production ne créent plus, pour leurs films, de simples scènes, mais des mondes entiers, à la fois gigantesques et détaillés.La complexité a crue de manière exponentielle, entraînant un problème de scalabilité.La masse de données et la complexité des interactions sont telles que le calcul de l'image est devenu déraisonnablement coûteux, et ce, même sur des serveurs de calcul très puissants.Dans le domaine du rendu temps-réel, l'objectif de photo-réalisme est moins poussé.Le problème posé par la complexité est alors celui de la quantité de détails sous-pixel qui sont source d'artefacts visuels comme l'aliasing, le popping, et l'incohérence de l'apparence avec les changements de distance.Les détails sous-pixel ont une influence sur l'apparence au niveau du pixel et ne peuvent donc être simplement omis. De fait, réaliser un rendu multi-échelles en traitant séparément les détails vus de loin comme des matériaux est une solution naturelle à ce problème. Cependant, les modèles multi-échelles existants, souvent empiriques ou analysés avec force approximations, sont peu précis ou, du moins, n'ont pas été conçus pour représenter des situations complexes et échouent à préserver l'apparence des objets et donc à garantir la qualité photo-réaliste de l'image, ce qui les rend inutilisables avec les exigences de qualité en production. Nous soutenons la thèse qu'il est possible, en passant par une modélisation rigoureuse du problème de l'apparence au niveau des pixels, de mettre au point des algorithmes de rendu multi-échelles efficaces qui calculent des images de qualité. Nous explorons cette idée dans le cas des surfaces détaillées pour lesquelles nous utilisons et revisitons la théorie des micro-facettes comme fond théorique.La première partie de ce mémoire est dédiée à la mise au point du modèle physique à micro-facettes qui décrit les interactions entre la lumière et une surface multi-échelles. Nous commençons par revisiter les fondements de la théorie des micro-facettes. En partant de la conservation de l'aire projetée visible des micro-facettes, nous redérivons et unifions les principaux modèles existants. Ensuite, nous étendons la théorie pour la rendre compatible avec un paradigme de rendu multi-échelles. La compréhension acquise sur le modèle nous permet aussi de dériver de nouveaux résultats. En particulier, nous montrons comment certaines propriétés d'invariance permettent de dériver simplement des résultats pour des micro-surfaces anisotropes. Enfin, nous proposons une métrique de validation pour les modèles à micro-facettes, que nous utilisons pour valider les résultats existants ainsi que les nouveaux que nous proposons.Dans la seconde partie, nous montrons comment utiliser ces résultats théoriques pour mettre au point des applications de rendu de surfaces multi-échelles.En pratique, il faut choisir une représentation pour les surfaces multi-échelles et leurs matériaux, et calculer leurs interactions avec l'éclairage.Nous utilisons une représentation mémoire simple et légère pour les surfaces et montrons comment la rendre compatible avec l'animation des modèles, afin de ne pas avoir à la recalculer pour chaque image d'une séquence animée. Lorsque les attributs géométriques et optiques du matériau sont corrélés, ils doivent être représentés et évalués d'une manière qui dépend de leur visibilité, à la fois pour la caméra et pour la lumière. Nous montrons que ce problème peut toujours s'exprimer comme un problème de color mapping dont nous dérivons la solution ainsi qu'une manière efficace de la calculer. Enfin, nous décrivons des algorithmes d'intégration numérique de l'éclairage incident dédiés au rendu temps-réel et offline. / Efficient rendering of realistic and complex scenes is a major challenge for image synthesis.In the field of photorealistic rendering, the image is computed by simulating the physical interactions between the light and the content of the scene.Nowadays, production studios don't create simple scenes for their movies, but gigantic and extremely detailed worlds.This exponential rise of complexity is responsible for scalability problems.The amount of data and the complexity of the interactions are such that computing the image has become unreasonably costly, and this even on the most powerful computers.In the field of real-time rendering, the objective of photorealism is less pushed on, but the problem posed by the complexity resides in the amount of subpixel details.They are the source of artefacts like aliasing, popping and inconsistent changes of appearances.Subpixel details influence appearance at the level of the pixel and cannot just be removed.Indeed, the transition from pixel to subpixel during a zoom requires recovering the emerging visual effects with high accuracy.Hence, using a multi-scale strategy, in which subpixel details are represented like surface material, is a natural solution to this scalability problem.However, existing multi-scale models are mostly empirical and approximate.They are not designed to handle complex scenes and fail at recovering the correct appearance; they don't satisfy the requirements for photorealistic quality demanded in production.We claim that it is possible to design efficient and high-quality multi-scale rendering algorithms.This can be done by modeling rigorously the problem of filtering the appearance at the level of the pixels.We explore this idea in the case of detailed surfaces, for which we use and revisit the theoretical background provided by microfacet theory.In the first part of this manuscript, we design the physical microfacet-based model, which describes the interactions between light and a multi-scale surface.We start by revisiting the foundations of microfacet theory.Starting from the conservation of the visible projected area, we derive and unify existing results.Then, we extend the theory and make it compatible with multi-scale rendering paradigms.The understanding acquired from the model also allows us to derive new results.For instance, we show how invariance properties can be used to derive results in the case of anisotropic microsurfaces, for which anisotropy is due to stretched micro-geometry, the typical case which occurs with animated surfaces.We also propose a metric that we use to validate microfacet-based models.In the second part, we show how to use these theoretical results to design multi-scale rendering applications for detailed surfaces.In practice, one needs to choose a representation for multi-scale surfaces and their materials, and compute how they interact with the incident light.We use a lightweight memory representation and show how to make it compatible with the animation of the models, so that there is no need to initialize it again for each image of an animated sequence.When the geometrical and optical attributes of the material are correlated, they have to be represented and evaluated in a way that depends on their visibility for the camera and the light source directions.We show that this problem can always be expressed as a color mapping problem. We derive its solution and an efficient way to evaluate it.Finally, we describe numerical integration schemes for the incident light dedicated to real-time and offline rendering.In particular, we propose a new importance sampling technique for microfacet-based materials that can be used in a typical Monte Carlo renderer.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The present study evaluates: the performance of tensile adhesion and water and vapour permeability of mortar rendering systems.The study can highlight the following conclusions: the traditional cement, lime and sand mortars presented the lower adherence values and the highest water absorption values independent of the substrate used - loadbearing ceramic masonry block, nonbearing block with smooth surface and nonbearing block with rugged surface; through the results of the experiments it can be recommended the use of the corse mortar as the basis of the coating system to increase the adhesion and water permeability; the presence of the coarse layer elevated the adherence capacity of all mortars tested but no significant change was noticed in the water absorption; Generally the loadbearing ceramic masonry blocks presented the lower values of water absorption; the nonbearing rugged blocks showed higher adherence levels than the smooth surface blocks; the water vapour permeability coefficient was determined using a test cup with 100mm and worked well with mortar specimens with 20mm thickness; the industrialized mortars presented scattered results in the water vapour permeability test, prooving that the internal pore structure has influence in the vapour transmission; it was also verified that the ceramic material has a great restriction to vapour transmission because of its microstructure; it was also possible to notice the presence of salts in the surface of the samples, that occurred because the water vapour flow is continuous when interacting with the saline solution of lithium chloride; it was also verified that the mortars present different internal arrangements with pores that have distinct geometries. / Neste estudo foram avaliados: o desempenho de aderência à tração e permeabilidade à água no estado líquido e ao vapor de sistemas de revestimento argamassados. Como conclusões gerais do trabalho, podem destacar as seguintes: argamassa tradicional de cimento, cal e areia apresentaram os menores valores de resistência de aderência e os maiores valores de absorção de água para os diferentes substratos bloco cerâmico estrutural, bloco de vedação liso e bloco de vedação ranhurado; a partir dos resultados experimentais recomenda-se o uso da base do sistema de revestimento (chapisco) para aumentar o desempenho de aderência à tração e permeabilidade a água das argamassas de revestimento; a presença do chapisco aumentou o nível de resistência de aderência para todas as argamassas avaliadas e não se observou mudança significativa no nível de absorção de água produzido pela presença do chapisco; de uma forma geral, os blocos cerâmicos estruturais foram os que produziram os menores níveis de absorção de água; os blocos de vedação ranhurados apresentaram níveis de resistência de aderência maiores do que os blocos de vedação lisos; a determinação do coeficiente de permeabilidade ao vapor de água utilizando o copo teste de 100 mm mostrou-se favorável para as amostras de argamassas estudadas com espessura de 20 mm; as argamassas industrializadas apresentaram coeficientes de permeabilidade ao vapor de água dispersos, ficando evidente que existe a influência da estrutura interna de poros na transmissão de vapor; foi verificado que a cerâmica tem uma grande restrição ao fluxo de vapor, devido a sua microestrutura; visualmente foi observado a presença de sais na superfície das amostras, isso ocorreu pelo fato de que o fluxo é contínuo interagindo com a solução salina de cloreto de lítio; verificou-se que, as argamassas apresentam diferentes arranjos internos, com poros de diferentes geometrias.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:03Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2004Bitstream added on 2014-06-13T20:38:11Z : No. of bitstreams: 1 castro_mf_me_assis.pdf: 234156 bytes, checksum: 0809a086189b34f6906cc84ba0009b51 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O objetivo desta pesquisa consistiu em investigar o sofrimento psíquico dos indivíduos que se encontram trabalhando como mototaxistas, buscando a compreensão das questões subjetivas na construção da relação de trabalho. Levou-se em consideração a articulação, realizada pelos sujeitos, entre os conteúdos subjetivos, produzidos internamente durante suas histórias de vida, e os conteúdos objetivos, decorrentes do contexto material, social e histórico. O referencial teórico fundamentou-se, principalmente pela Psicodinâmica do Trabalho, enfatizando o autor Dejours (1986, 1992, 1993, 1999), bem como Pellegrino (1987), Gaulejac (2001). Em termos metodológicos, foram coletados os dados, por meio de entrevistas semidirigidas, com os mototaxistas da cidade de Assis (S.P.). O resultados apontaram que os trabalhadores apresentam indícios de sofrimento patogênico, pois a relação dos sujeitos entrevistados com a atividade que executam não propicia uma boa manutenção da saúde mental. Tal situação se apresenta como um grande círculo vicioso: dificuldade financeira, falta de identificação com o trabalho, falta de apoio dos órgãos competentes, falta de reconhecimento social e uma perigosa condição de trabalho. Os motoqueiros são obrigados a recorrer a algumas estratégias de defesa para lidarem com as dificuldades cotidianas que surgem no exercício laboral. O trabalho é encarado, por muitos, como a única maneira de promoverem a sua subsistência e a subsistência de suas famílias. / This research was carried out to study the psychic suffering undergone by motorcycle taxidrivers in their daily routine, in short an attempt to understand the subjective content developed along their personal lives and the objective content derived from their material, social, and historical context. Its theoretical foundation rests mainly on Labor Psychodynamics found in writers such as Dejours (1986, 1992, 1993, 1999), as well as Pelegrino (1987), and Gaulejac (2001). The data were collected by means of semidirected interviews held with the motorcycle taxidrivers of Assis-SP. The results seem to confirm that such workers show signs of pathogenic suffering due to the fact that their relation to their work is not propitious to sustain mental health. A vicious circle is kept: financial problems, lack of identification with their work, lack of competent public agency support, lack of social recognition, and a dangerous labor condition. As a consequence, such workers have to resort to some defense strategies to deal with their daily difficulties. They view such an occupation as the only means available to provide subsistence to them and to their families.