Um dos algoritmos para cálculo de sombras mais eficientes existentes atualmente é o Shadow Mapping de Williams. Ele é simples, robusto e facilmente mapeável para o hardware gráfico existente. Este algoritmo conta com duas etapas. A primeira é responsável pela geração de um depth buffer (Shadow Map) a partir do ponto de vista da luz. Na segunda etapa a imagem final da cena é gerada a partir do ponto de vista da câmera. De maneira a determinar se os pixels da imagem final estão iluminados ou em sombra, cada pixel é transformado para o espaço da luz e testado contra o Shadow Map. Shadow Maps tradicionais armazenam apenas um valor de profundidade por célula, fazendo com que os testes de sombra retornem valores binários. Isso pode ocasionar o surgimento de aliasing nas bordas das sombras. Este trabalho apresenta uma nova abordagem capaz de produzir melhores resultados de suavização que, em conjunto com o algoritmo de PCF (Percentage Closer Filtering), reduz o serrilhado das bordas das sombras através do uso de filtros de menor tamanho. O novo algoritmo estende os conceitos de Shadow Map e de teste de sombra de forma a suportarem múltiplos valores de profundidade. Esta nova abordagem apresenta potencial para implementação em hardware, e também pode ser implementada explorando a programabilidade das recentes placas gráficas. / William’s Shadow Mapping is one of the most efficient hard shadow algorithms. It is simple, robust and can be easily mapped to the actual grapics hardware. It is a two-pass technique. In the first pass a depth buffer (Shadow Map) is created from the light’s view point. In the second pass the final image is rendered from the camera’s view point. In order to decide whether each pixel in the camera’s view is lit or in shadow with respect to the light source, the pixel is transformed into the light space, and tested against the Shadow Map. Shadow maps store a single depth value per cell, leading to a binary outcome by the shadow test, and are prone to produce aliased shadow borders. This work presents a new approach that produces better estimates of shadow percentages and, in combination with percentage closer filtering (PCF), reduces aliasing artifacts using smaller kernel sizes. The new algorithm extends the notions of shadow map and shadow test to support the representation of multiple depth values per shadow map cell, as well as multi-valued shadow test. This new approach has the potential for hardware implementation, but can also be implemented exploiting the programmable capabilities of recent graphics cards.

Um dos algoritmos para cálculo de sombras mais eficientes existentes atualmente é o Shadow Mapping de Williams. Ele é simples, robusto e facilmente mapeável para o hardware gráfico existente. Este algoritmo conta com duas etapas. A primeira é responsável pela geração de um depth buffer (Shadow Map) a partir do ponto de vista da luz. Na segunda etapa a imagem final da cena é gerada a partir do ponto de vista da câmera. De maneira a determinar se os pixels da imagem final estão iluminados ou em sombra, cada pixel é transformado para o espaço da luz e testado contra o Shadow Map. Shadow Maps tradicionais armazenam apenas um valor de profundidade por célula, fazendo com que os testes de sombra retornem valores binários. Isso pode ocasionar o surgimento de aliasing nas bordas das sombras. Este trabalho apresenta uma nova abordagem capaz de produzir melhores resultados de suavização que, em conjunto com o algoritmo de PCF (Percentage Closer Filtering), reduz o serrilhado das bordas das sombras através do uso de filtros de menor tamanho. O novo algoritmo estende os conceitos de Shadow Map e de teste de sombra de forma a suportarem múltiplos valores de profundidade. Esta nova abordagem apresenta potencial para implementação em hardware, e também pode ser implementada explorando a programabilidade das recentes placas gráficas. / William’s Shadow Mapping is one of the most efficient hard shadow algorithms. It is simple, robust and can be easily mapped to the actual grapics hardware. It is a two-pass technique. In the first pass a depth buffer (Shadow Map) is created from the light’s view point. In the second pass the final image is rendered from the camera’s view point. In order to decide whether each pixel in the camera’s view is lit or in shadow with respect to the light source, the pixel is transformed into the light space, and tested against the Shadow Map. Shadow maps store a single depth value per cell, leading to a binary outcome by the shadow test, and are prone to produce aliased shadow borders. This work presents a new approach that produces better estimates of shadow percentages and, in combination with percentage closer filtering (PCF), reduces aliasing artifacts using smaller kernel sizes. The new algorithm extends the notions of shadow map and shadow test to support the representation of multiple depth values per shadow map cell, as well as multi-valued shadow test. This new approach has the potential for hardware implementation, but can also be implemented exploiting the programmable capabilities of recent graphics cards.

Um dos algoritmos para cálculo de sombras mais eficientes existentes atualmente é o Shadow Mapping de Williams. Ele é simples, robusto e facilmente mapeável para o hardware gráfico existente. Este algoritmo conta com duas etapas. A primeira é responsável pela geração de um depth buffer (Shadow Map) a partir do ponto de vista da luz. Na segunda etapa a imagem final da cena é gerada a partir do ponto de vista da câmera. De maneira a determinar se os pixels da imagem final estão iluminados ou em sombra, cada pixel é transformado para o espaço da luz e testado contra o Shadow Map. Shadow Maps tradicionais armazenam apenas um valor de profundidade por célula, fazendo com que os testes de sombra retornem valores binários. Isso pode ocasionar o surgimento de aliasing nas bordas das sombras. Este trabalho apresenta uma nova abordagem capaz de produzir melhores resultados de suavização que, em conjunto com o algoritmo de PCF (Percentage Closer Filtering), reduz o serrilhado das bordas das sombras através do uso de filtros de menor tamanho. O novo algoritmo estende os conceitos de Shadow Map e de teste de sombra de forma a suportarem múltiplos valores de profundidade. Esta nova abordagem apresenta potencial para implementação em hardware, e também pode ser implementada explorando a programabilidade das recentes placas gráficas. / William’s Shadow Mapping is one of the most efficient hard shadow algorithms. It is simple, robust and can be easily mapped to the actual grapics hardware. It is a two-pass technique. In the first pass a depth buffer (Shadow Map) is created from the light’s view point. In the second pass the final image is rendered from the camera’s view point. In order to decide whether each pixel in the camera’s view is lit or in shadow with respect to the light source, the pixel is transformed into the light space, and tested against the Shadow Map. Shadow maps store a single depth value per cell, leading to a binary outcome by the shadow test, and are prone to produce aliased shadow borders. This work presents a new approach that produces better estimates of shadow percentages and, in combination with percentage closer filtering (PCF), reduces aliasing artifacts using smaller kernel sizes. The new algorithm extends the notions of shadow map and shadow test to support the representation of multiple depth values per shadow map cell, as well as multi-valued shadow test. This new approach has the potential for hardware implementation, but can also be implemented exploiting the programmable capabilities of recent graphics cards.

Orientador: Pelópidas Cypriano de Oliveira / Resumo: Durante o desenvolvimento da civilização humana surgiram os mais variados estilos de representação visual e, de acordo com os registros de História da Arte, as primeiras imagens criadas pelo homem encontram-se gravadas em paredes e tetos de cavernas. A evolução da sociedade possibilitou o surgimento de diversas culturas cujos padrões de representação visual ainda influenciam as criações artísticas da atualidade. Movimentos com o Renascimento, o Impressionismo e o Cubismo, revolucionaram os conceitos relacionados à produção de obras de arte, bem como inseriram novas técnicas e materiais, amplamente explorados até os dias atuais. Durante a segunda metade do século XX, o computador eletrônico e a computação gráfica revolucionaram os conceitos e os processos artístico-criativos, bem como os paradigmas até então utilizados para a definição do que poderia ser considerada uma obra de arte. Através de uma descoberta pessoal, experimentei uma nova mídia com o objetivo de descobrir suas possibilidades técnicas e explorá-las na criação de uma obra artística digital. Paralelamente, busquei descobrir quais as modificações que se sucederam em relação à produção de imagens após o surgimento da computação gráfica e de maneira o artista plástico que utiliza uma mídia digital idealiza, percebe, interpreta e concretiza suas obras. / Abstract: In the course of development of human civilization the most varieted styles of visual representation appeared and, according the records of the History of Art, the first images created by Man are to be found engraved on the walls and ceilings of caverns. Society's evolution made possible the appearance of various cultures whose standards of visual representations today still influence artistic creations. Movements such Renaissance, Impressionism and Cubism, revolutionized the concepts related to the production of works of art, as well as introducing new techniques and materials, amply explored up to the present days. During the second half of the 20th century, the eletronic computer and computer graphics revolutionized the concepts of artistically-creative process, as well as the paradigms used until then, to define what could be considered a work of art. Through a personal discovery, I tried a new media with the purpose of finding out its technical possibilities and explore them in the creation of an artistic digital piece of work. Simultaneously I endeavored discovering which modifications followed in the relation to the production of images, after the appearance of computer graphics and the ways a plastic artist, who uses a digital medium, idealizes, perceives and accomplishes his work. / Mestre

Orientador: Ana Maria Osorio Araya / Banca: João Ricardo Neves da Silva / Banca: Moacir Pereira de Souza Filho / Resumo: Neste trabalho é apresentada uma Sequência Didática para o ensino de Cinemática, utilizando como ferramenta simuladores para auxiliar na aprendizagem de Gráficos dos movimentos Uniforme (MU) e movimento uniformemente variado (MUV). O objetivo principal é apresentar aos professores e alunos simulações e roteiros para trabalhar com eles em sala de aula e analisar o ganho ou não dos alunos. Foram escolhidos três simuladores que serão utilizados como ferramentas dentro de uma sequência didática deste conteúdo. A pesquisa foi realizada com um grupo de 28 alunos da primeira série do Ensino Médio de uma escola privada localizada na cidade de Descalvado. Após a análise do roteiro inicial este foi modificado para uma melhor compreensão do simulador e se elaborou uma versão para o Professor, para analisar a intencionalidade de cada tarefa pedida nos roteiros que tinham a finalidade de explorar as características e as relações entre os gráficos, do MRU e do MRUV. Os resultados mostram que de entre os recursos que os alunos apontaram como importantes para sua aprendizagem estão experimentos e uso do laboratório de informática. Eles indicaram que o uso das simulações ajuda a entender a prática pois podem visualizar e rever a teoria. / Abstract: In this work, we present a Didactic Sequence for the teaching of Kinematics, using simulators as a tool to aid in the learning of Uniform (MU) and Uniformly Variable Movement (MUV). The main objective is to present to teachers and students simulations and scripts to work with them in the classroom and analyze the students gain or not. Three simulators were chosen that will be used as tools within a didactic sequence of this content. The research was carried out with a group of 28 students of the first grade of the High School of a private school located in the city of Descalvado. After the analysis of the initial script, it was modified for a better understanding of the simulator and a version for the Teacher was elaborated to analyze the intentionality of each task requested in the scripts that had the purpose of exploring the characteristics and relations between the MRU and MRUV. The results show that among the resources that the students pointed out as important for their learning are experiments and use of the computer lab. They indicated that the use of simulations helps to understand the practice because they can visualize and review the theory. / Mestre

Desenvolveu-se um modelo algorítmico e sua respectiva implementação com o objetivo de se obter o modelamento por facetas triangulares planas de superfícies 2D convexas e de superfícies 3D convexas. O modelo desenvolvido permite também a obtenção da normal a cada faceta, a envoltória convexa, a área e uma lista de bordas. Vários tipos de superfícies e com distribuição de pontos diferentes foram estudados. Para validar o método de modelamento, calculou-se o diagrama de espalhamento de superfícies refletoras típicas modeladas por facetas triangulares. O método utilizado consiste em resolver a integral de radiação considerando a contribuição individual de cada triângulo. O método baseia-se no modelo de Ludwig e no uso de coordenadas de área. Obteve-se diagramas de radiação para as superfícies parabólicas, hiperbólicas, esféricas e para o disco circular. Os resultados obtidos são comparáveis com os resultados conhecidos, mostrando que o modelo de triangulação é eficiente e ainda que pode-se obter o diagrama de radiação para superfícies arbitrárias. Também, os resultados indicam ser possível avaliar quantitativamente um conjunto de modelos para uma dada superfície original, com base nas propriedades extrínsecas à superfície facetada.

O presente trabalho trata do desenvolvimento de Software para Maquinas de Comando Numérico, com ênfase em Pos processadores e Simulação de Trajetória de Programas CN. Apos evidenciar as técnicas existentes e discutir suas desvantagens, e apresentada uma nova concepção para desenvolvimento de pos processadores. O projeto e implementação dessa nova concepção e discutida considerando-se as três partes do sistema: Interfaceamento com o Ambiente Computacional; Biblioteca de Recursos Basicos e Aplicativos e Customização de Maquina CN. Também esta sendo apresentado um Simulador de Trajetória de Ferramenta, o qual foi desenvolvido e interfaceado com o pos processador no sentido de conferir uma visualização gráfica animada do Programa CN. Nos apêndices são ilustrados exemplos de utilização do Pos processador e Simulador de Trajetória.

A representação da arquitetura através da perspectiva, plantas, cortes e fachadas não são suficientes para mostrar sua essência, onde o ser humano, como parte integrante, age e a modifica ao longo do tempo. Os recursos de computação gráfica, realidade virtual e descrição semântica possuem potencial para retratar outras essências da arquitetura, como as relações temporais e a agregação de valores sociais, econômicos, culturais, históricos, dentre outros. Este trabalho apresenta um modelo de representação espaço-temporal em reconstruções tridimensionais de espaços arquitetônicos, onde o usuário pode explorar os ambientes virtuais através do espaço e do tempo, e visualizar anotações textuais complementares, estendendo a realidade da cena observada. O objetivo foi investigar a representação da dimensão temporal e as atualizações dos elementos gráficos de acordo com o tempo em cenários que retratam reconstruções digitais tridimensionais de espaços arquitetônicos. Para gerenciar as atualizações das cenas nos seus diferentes momentos incorporou-se semântica aos elementos gráficos. Uma ontologia, no domínio da arquitetura, foi associada ao modelo tridimensional para descrever as relações temporais utilizadas nestas transições. A mesma ontologia fornece informações para as anotações textuais complementares à representação gráfica. O modelo tridimensional utilizou-se de recursos de reuso de elementos gráficos e semânticos visando à otimização do desempenho gráfico na renderização das cenas. Para testar a viabilidade do modelo foi elaborada uma aplicação que representa tridimensionalmente um espaço reduzido do Edifício Mackenzie e que serviu de prova do conceito. Devido a sua modularidade e flexibilidade, o modelo tridimensional permite acréscimo de períodos e objetos semânticos e a ontologia permite a descrição de outros espaços arquitetônicos, podendo integrar-se a outras representações tridimensionais tornando o ambiente vivo para retratar outras situações. A associação com a ontologia tem como potencial o uso por mecanismos de busca retornando ambientes tridimensionais que representem espaços arquitetônicos. O modelo pode ser utilizado como alternativa virtual à documentação e catalogação de patrimônio arquitetônico na preservação de sua memória. Acredita-se que as representações espaço-temporais em reconstruções digitais abram possibilidades de experimentação de outras formas de interação e do retrato de outras dimensões da arquitetura.

visão estereoscópica é uma ferramenta antiga da Computação Gráfica, porém pouco explorada na geração de ambientes virtuais. Ela mostra ser extremamente poderosa para gerar imersões e visualização de objetos em 3D. Neste trabalho foram investigados os conceitos de estereoscopia para imagens estáticas, utilizando a técnica de pontos aleatórios. Através desta investigação, pôde-se extrair informações para auxiliar no desenvolvimento de sistemas não estáticos, utilizando-se esse técnica. Para verificar os resultados obtidos, foi gerado um protótipo para a confecção de estereogramas, onde é permitido, ao operador, alterar algumas configurações, de modo a melhor adaptar as características individuais dos usuários.

Este trabalho apresenta uma ferramenta computacional para a visualização de volumes anatômicos em procedimentos de morfometria de estruturas cerebrais, visando o auxílio computadorizado ao diagnóstico e avaliação clínica da epilepsia do lobo temporal. As estruturas de interesse são segmentadas manualmente corte a corte produzindo volumes que são segmentados de forma que os cortes estejam paralelos em x e y sendo isotrópicos em z. A visualização volumétrica é realizada utilizando o algoritmo Marching Cubes capaz de gerar polígonos para aproximar as superfícies do modelo gerando um volume 3D de alta resolução. O algoritmo oferece uma interface ao usuário para que ele interaja com os volumes reconstruídos a fim de detectar assimetrias laterais ou variações significativas em relação a padrões populacionais pré-estabelecidos ou em relação a volumes de exames anteriores.