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Introdução ao Computer Graphics

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Vídeo:

Olá a todos. Bem-vindo aos nossos cursos de certificação online sobre Engenharia de Engenharia e Gráficos de Computação. Estamos cobrindo o módulo número 7 que é sobre Computer Graphics.
(Consulte O Tempo De Deslizamento: 00:29)

Em computação gráfica, nós cobrimos principalmente uma visão geral dos gráficos de computador, como eles têm origem e quais são os softwares comumente usados; um pouco sobre o AutoCAD e em detalhes sobre o SolidWorks. Estes são os módulos o que vamos cobrir em computação gráfica.

(Consulte O Tempo De Deslizamento: 00:50)

Em termos de visão geral; assim, até agora aprendemos como desenhar o desenho técnico em folhas utilizando dimensões, bússola, divisores, escalas, protrator e outros objetos que utilizamos; tente construir objetos bidimensionais e talvez tridimensionais em visões isométricas. Agora, em diante vamos tentar usar computadores, como construir tais tipos de objetos tridimensionais ou talvez as visões seccionais cortadas de objetos tridimensionais.
Para começar com isso primeiro analisaremos alguma visão geral dessas gráficas de computador. Por isso, os modernos designs de engenharia de dias sempre envolvem objetos tridimensionais e modelagem sólida 3D.
Por exemplo aqui estas são as opiniões, mas geralmente nós construímos na folha, nossas folhas de desenho; talvez vistas laterais direito, vistas laterais esquerdas, vista superior, a visão frontal que construímos. Tente imaginar como um objeto se parece em 3D e tente representar isso em visualizações isométricas.
A vantagem dessas gráficas computacionais é que elas parecem agradáveis e sobre aquelas dimensões precisas que podemos usar sempre. Sempre que você estiver desenhando esquetes sempre haverá a menor contagem enquanto que, em computação gráfica, você terá informações precisas.

(Consulte O Tempo De Deslizamento: 02:31)

Apesar de, a porção sombreada como cores vivas, cores escuras, cores escuras este tipo de coisas dá um apelo agradável aos olhos. O verdadeiro poder é sobre descrição precisa e inequívoca do objeto. E, toda essa informação podemos armazená-la no computador; mesmo depois de 10 anos se alguém gostaria de recuperar essa informação, estaremos em condições de usar isso. Enquanto que, desenhando folhas e outras coisas o que manualmente nós fazemos eles têm uma vida inteira.
(Consulte O Tempo De Deslizamento: 03:09)

E, mais adiante, se quisermos compartilhar essa informação com outros que podem ser também possíveis para a cadeia de suprimentos. Por isso, desenhos técnicos serão preparados em um só lugar e que serão fornecidos para

equipes diferentes. E, esta é a maneira mais fácil de transferir informações de um local para outro local da cadeia de suprimentos.
(Consulte O Tempo De Deslizamento: 03:41)

Usualmente, essa computação gráfica envolve o uso efetivo de gráficos como uma ferramenta para visualização de ideias de design. Tentamos primeiro construir sobre a folha bidimensional, interpretar que e a partir daí, finalmente, construir esses objetos 3D.
(Consulte O Tempo De Deslizamento: 04:11)

A outra vantagem dessas gráficas de computador é se uma gostaria de preparar rapidamente um protótipo é bem fácil usar esses desenhos; hoje em dia as pessoas vão com 3D e o avanço é como

Impressão 4D. Na impressão 3D, se você puder fornecer a este computador gráficos, o design completo desse objeto; a máquina estará em condições de imprimir esse objeto de uma forma muito eficaz.
Por isso, se um está interessado em preparar um protótipo muito rápido, o software típico como AutoCAD e SolidWorks; há outros softwares também como CATIA. Estes são aqueles que um pode vir como à mão. Até agora aprendemos sobre desenhos 2D, principalmente aqueles desenhos em 2D são úteis em termos de compreensão da cinemática e para verificar a posição de elementos de circuito ou talvez para o ponto de plantas.
Estes são apenas documentação para nos dar informações fáceis, as informações detalhadas que obteremos somente através de modelagem tridimensional.
(Consulte O Tempo De Deslizamento: 05:38)

Especialmente, a modelagem tridimensional consiste em três variedades diferentes: uma é o modelo wireframe, a outra é um modelo de superfície, a terceira é o modelo sólido.
Antes, olhando para este software, uma visão geral sempre nos ajuda a lembrar de certas palavras-chave deste desenho técnico; para esse efeito, estamos cobrindo esta breve visão geral de gráficos de computador.
O primeiro modelo de wireframe é usado como dados de geometria de entrada para fácil análise do trabalho. Aqui uma foto da ponte é mostrada, se você olhar com cuidado ele contém muitos elementos de linha, ele parece um wireframe. Por isso, o esqueleto do objeto sempre obtemos deste wireframe e este wireframe tem que ser fornecido, se um estiver interessado em projetar um objeto.

Por exemplo todos esses problemas de engenharia civil, problema de engenharia aeroespacial, engenharia química, mecânica, engenharia elétrica; eles trabalham principalmente em princípios de mecânica continuada. Haverá campos, informações sobre estresses, estirpes, temperatura talvez as informações sobre a corrente e muitas outras coisas, geralmente representamos como campos.
Isso significa que, em cada ponto do sistema, estaremos em condições de identificar essa informação específica. Para essa finalidade, geralmente quando estamos escrevendo programas ou talvez resolvendo equações diferenciais parciais, para entender aquelas questões essenciais de física temos que suprimos o objeto em um modelo de wireframe. Por exemplo, como se você tivesse um celular; pode haver um processador de chip. Ela está continuamente trocando energia com os arredores.
Pode estar superaquecido. Agora, qual pode ser a distribuição de temperatura disso? Talvez, sobre isso, possa haver uma ligeira ponte está acontecendo. Então, certo tipo de condições de limite estão lá; agora, se eu gostaria de entender esse tipo de problema o que eu tenho que fazer é, antes de tudo, construir um desenho de engenharia baseado em onde exatamente o chip está localizado, onde o resistor está presente.
E quais são os outros componentes envolvidos nisso, que tipo de condições de limite em termos de campo de temperatura eu tenho que aplicar? Esse tipo de coisa, eu tenho que fazê-lo sobre o determinado objeto; e, essa informação que temos para ensiná-lo ao computador em cada ponto e para esse fim, geralmente este wireframe designs ou desenhos serão úteis.
(Consulte O Tempo De Deslizamento: 08:49)

O outro é modelos de superfície. Esses modelos de superfície são usados principalmente para visualização dos campos e eles removem quaisquer linhas ocultas desse objeto. Você gostaria de visualizar um objeto ou talvez a distribuição de temperatura na superfície; em vez disso, apesar de fornecermos um modelo de wireframe que soluciona as equações nesses pontos. Mas, suas informações de superfície como um contorno colorido de distribuição de temperatura ou campo eletromagnético o que você vai ver, isso dá um agradável apelo por esses modelos de superfície.
Embora a informação esteja disponível em níveis discretos em um ponto, dois pontos podem ser centenas de pontos, mas deveria haver uma reconstrução supostamente para acontecer de ponto a ponto. Sendo assim, qualquer conceito de modelagem superficial envolve esse tipo de interpolação a partir das informações discretas.
Por exemplo, este corpo de carro qualquer que estes nós estamos olhando, ele parece agradável aos olhos, mas as informações essenciais sobre contraste de cor ou talvez a curvatura desse objeto; esse tipo de coisas estão disponíveis em informações discretas. Usando essa informação discreta, vamos com técnicas de renderização, tente construir um objeto agradável apelado; esse tipo de processo o que chamamos de modelagem superficial.
Pois e esses modelos de superfície não possuem espessura, são infinitesimalmente pequenos em espessura, seu comprimento, amplitude, essa altura, esse tipo de coisas importa, mas não a espessura. Se temos tais tipos de objetos, chamamos de superfície a construímos usando modelagem de superfície; há certos objetos onde a espessura são as outras dimensões também são importantes.
(Consulte O Tempo De Deslizamento: 10:51)

Por exemplo, há uma turbina a gás pode ser para um motor a jato, você pode estar tendo algo como lâminas de turbina, compressores e bocais, ventiladores e outros tipos de coisas estão lá. Algumas das partes

(Consulte O Tempo De Deslizamento: 17:55)

Para ensiná-lo ao computador, temos que armazenar não só que informações de vértices mas informações quais são os dois vértices conectados.
Então, aqui para quatro vértices, temos uma combinação como 1 2 3 4 5 6 combinações que temos; é uma combinação em entre dois pares de fora de 4 temos que construir. É dessa forma que o ensinamos ao computador ou armazenamos para dizer que é desse determinado cuboide.
(Consulte O Tempo De Deslizamento: 18:28)

Da mesma forma, haverá estruturas de árvores uma tem que ter cuidado, algo como o que é o objeto, quais superfícies estão conectadas e cada uma superfície quantas bordas estão lá. E, nessa bordas que são os vértices e nesses vértices o que são as informações x y. Então, uma estrutura hierárquica detalhada um tem que ir com isso. Por isso, lá a sua programação básica um conceito entra em cena; às vezes, definir aula também é um conceito útil para isso conectando esses pontos.
(Consulte O Tempo De Deslizamento: 19:15)

E, também uma rede estará envolvida quando você estiver conectando esses pontos. Por exemplo, os ponteiros de dados naturalmente entram na figura, algo como uma superfície que está tendo as bordas E 1, E 4, E
6. Então, para construir o E 1 talvez você possa estar usando 1 e 2 pontos; assim, estes estão naturalmente conectados como uma variável pontada.
(Consulte O Tempo De Deslizamento: 19:49)

Usualmente, cada vértice tem 3 coordenadas x, y, z e cada borda é delimitada por dois vértices; se eu estou dizendo algo como borda; ambos os fins supostos para ter esses vértices. E, geralmente o mínimo de 3 bordas deve se intersecar em cada vértice. Algo, como se eu estiver dizendo que este é o vértice talvez possa haver uma borda, outra borda está chegando, outra borda está indo; dessa forma uma rede será construída.
Até para definir algo como um rosto você necessita de 3 bordas.
(Consulte O Tempo De Deslizamento: 20:35)

Por exemplo, aqui temos um rosto triangular. Esta é a primeira borda, segunda borda, terceira borda talvez os vértices sejam V 1, V 2 e V 3.

(Consulte O Tempo De Deslizamento: 20:51)

Como eu disse esses modelos de wireframe são uma representação dimensional baixa de um objeto tridimensional; este é o modo minimalista que um pode representar um objeto 3D. Ele tem suas vantagens como quando você está carregando a geometria ou talvez analisando a geometria ou talvez pós-processamento a geometria não só em termos de você, até mesmo para a perspectiva de design de engenharia. Esses modelos de wireframe são fáceis de carregá-lo no computador e limpar a memória também.
Eles podem ser rápida e eficientemente transmitir informações e teremos múltiplas visões também podemos construir facilmente. Quaisquer linhas o que estamos vendo esta suposta ser a interseção de superfícies; isso significa, temos uma ideia sobre quais são as superfícies conectadas; para qualquer análise continuada como projetar os objetos, um dos métodos numéricos populares o que chamamos de análise de elemento finito de engenharia.
Esses modelos de wireframe são a etapa inicial para analisar os dados. Até hoje em dia as pessoas usam máquinas controladas por computador, máquinas CNC; este tipo de máquinas para as quais se pode afastar a oferta esta informação de modelos de arame. Então, as operações necessárias como virar e outras coisas podem ser facilmente formadas. Qualquer modelo de ordem superior que gostaríamos de construir, um wireframe é a etapa básica.

(Consulte O Tempo De Deslizamento: 22:36)

Eles têm certas desvantagens também se não tivermos cuidado com esta lista que as bordas estão conectadas, não é assim, fácil identificar que tipo de objeto 3D estamos olhando. Por exemplo, vamos olhar para isso. Temos estes são os vértices, caso somente esses vértices de pontos de dados estejam disponíveis e haja uma incompatibilidade em termos de vértices que estão conectados como bordas.
Então o objeto pode ser representado dessa forma, ele pode ser representado mesmo dessa forma e ele pode ser representado dessa forma também ou de qualquer outro objeto que possa ser observado. Então, uma tem que ser cuidadosa em termos de uso de modelos de wireframe. Então, sempre há ambiguidade em termos de construção de superfície e ela não define nada sobre volumes e superfícies do objeto.
Usualmente, a ambiguidade é difícil de adivinhar ou interpretar é difícil. E, eles não têm qualquer capacidade de determinar informações computacionais como a linha de interseção entre duas faces ou modelos de cruzamento. Quando se tem dois, três modelos que se cruzam entre si; eles representam esses contatos de curvas torna-se um pouco difícil.

(Consulte O Tempo De Deslizamento: 24:40)

Agora, olharemos para outro modelo de superfície de nome de objeto. Então, aprendemos sobre existem três variedades: um modelo de wireframe, modelos de superfície e modelos sólidos; então, agora, vamos para esses modelos de superfície. Um modelo de superfície representa a pele de um objeto, essas peles não têm espessura ou o material. E, geralmente essas superfícies nós a definimos por funções matemáticas. Utilizamos variação paramétrica para definir algo como uma superfície.
E, esses modelos de superfície eliminam qualquer ambiguidade ou não exclusividade presente em modelos de wireframe por linhas escondidos não são vistos. E, melhor visualização e visualização e renderização são possíveis apenas em modelos de superfície e os objetos parecem mais realistas nesta rede. Por exemplo: como os designs de mofo, die design este tipo de coisas pode ser facilmente construído por esses modelos de superfície.
Mesmo superfícies livres de forma livre como cascos de navio, fuselagens de avião e corpos de carro; podemos utilizar esses modelos de superfície. E qualquer coisa sobre rugosidade, cor, refletividade; podemos facilmente atribui-lo em modelos de superfície.

(Consulte O Tempo De Deslizamento: 26:35)

Este conceito de modelos de arame surgiu por volta de 1900 quando as pessoas tentam olhar para a discretização finita e tentar entender que representam as superfícies, conectam as superfícies; para recapturar as pessoas usadas para ir com esses pontos como wireframes. Em seguida, em torno das pessoas do 1930s-40 começaram a olhar para algo chamado modelos de superfície porque estão mais interessados em conhecer drag, levantar sobre os objetos. Por exemplo, aqui estamos mostrando uma aeronave, qual deve ser a superfície? Porque sempre há interna, a aeronave dos dias de olden sempre estará tendo uma estrutura interna; sobre isso, você estará cobrindo-a com superfícies. Ora, como aquela superfície deveria ser virada naquele aeroplano tal que um vai estar a ter menos arrasto e mais ascensor sobre esse objeto; porque a construção do dia anterior não estava em utilizar materiais compósitos típicos.
Então, eles têm que deformar o objeto de forma genial e que deveria ser apoiado pela estrutura de esqueleto interno. Então, deformar, rivar esse tipo de processo requer informações de superfície e conceito de modelagem de superfície inteiro veio naqueles dias 1940's. E, a maneira como eles se desenvolveram mais usando variações paramétricas, especialmente por meio de Coons maneira de superfícies que vamos aprender sobre as aulas posteriores.
Há um tipo diferente de superfícies como superfícies de Bezier, superfícies spline e em algum sentido, a ambiguidade em termos de intersecção de superfícies será removida por esta superfícies de Coon.
Então, onde informações paramétricas sobre curvas utilizaremos; isso significa, pode haver uma curva, há outra curva, há outra curva, há outra curva. Como juntar essas curvas para representar algo como uma superfície? Há uma maneira que esta modelagem de superfície inteira funciona na variação paramétrica.

(Consulte O Tempo De Deslizamento: 28:44)

Especialmente, esse tipo de modelagem de superfície é usada para conchas como balas que você gostaria de vê-lo sobre essa casca, conchas externas ou doma esse tipo de objetos. Painéis de carroceria de carro, fuselagens de aviões, talvez as lâminas de ventilador, as lâminas de torcedores retorcidas e talvez as lâminas de turbina eólica.
Esses tipos de coisas têm surgido, superfícies complicadas; como fazer esse tipo de coisa requer conceito de modelagem superficial. E, eles são disseminados em termos de construção naval e o outro é indústrias de calçados também é bastante popular. Se você está olhando para as indústrias mecânicas, as operações de forjamento e de fundição geralmente envolvem esses princípios de modelagem da superfície.
(Consulte O Tempo De Deslizamento: 29:43)

Nós popularmente utilizamos uma palavra nome CAD: Computer-Aided Drafting e também Computer Aided Designing. Esse tipo de conceitos requer construção de superfície. Há pacotes de computadores que estão disponíveis para construir que e o que vamos aprender é como este software, o pano de fundo dessas obras de software. Então, primeiro começa com a construção de curvas que chamamos de splines, a partir das quais as superfícies 3D então varridas ou enroladas. Algo como, se eu quiser fazer um pote, as informações essenciais o que eu exivo é algo como uma curva e eu poderia estar exigindo algo como um eixo. Se eu girar toda essa esplina em torno desta, eu estarei em condições de construir um copo. É uma superfície o que gostaríamos de construí-la, de 0 de espessura.
Então, usando esses tipos de splines um estará em uma posição para construí-lo. Por isso, haverá um programa de computador onde definiremos com base nos pontos. Então, o software o que vamos aprender é quando você vai tocar a tela ou talvez clique no ponto, seu fronte leve essa informação e envie para o seu final de volta dessa programação.
Leva esse bordas, vértices, conectá-lo, encaixar algo como uma esplina; depois, lhe pergunta informações sobre qual eixo você gostaria de girar, te pedir esses pontos, você escolhe isso; então ele se revolve e constrói esses objetos. Então, haverá muita informação vai ao fundo e a frente acaba com o que vamos aprender nas próximas turmas.
(Consulte O Tempo De Deslizamento: 31:56)

O outro método é diretamente construção de superfície por meio da manipulação dos polos de superfície e pontos de controle. Especialmente, as superfícies são categorizadas em superfícies planares, outra são superfícies cilíndricas ou cônicas e superfícies escultóricas que chamamos. Se for uma superfície planar, as costas terminam como funciona é; uma superfície de avião que passa por três pontos P 0, P 1, P 2 é dada.

Quando você estiver construindo superfície no computador, talvez possamos ter que dar pontos P 1, P 2, P 3; x, y, z coordena ou nós o digitamos usando stylus toca a tela ou talvez com um clique de mouse sobre essa superfície, onde daremos informações x, y, z. Uma vez que tenhamos essa informação x, y, z; construirá ao fundo uma variação paramétrica P de u, v; qualquer ponto sobre essa superfície pode ser interpolado utilizando as informações do primeiro ponto P 0, segundo ponto P 1 e terceiro ponto P 2.
Porque, queremos construir superfície a partir desses vértices; assim, uma vez que os vértices não são, uma superfície que passa por esses três pontos pode ser construída usando tal tipo de variação paramétrica.
E, nós gostaríamos de porque é uma superfície que pode estar tendo uma forma curva. Por isso, os vetores normais também são importantes. Pode ser um tipo planar de superfícies, pode ser um tipo levemente curvado de superfícies ou talvez a orientação dessa superfície também nós exigimos .Então, normal da superfície também nós exigimos, mas temos apenas informações sobre três pontos. Não conhecemos informações completas sobre superfície que estamos pretendidos ou interessados em construir. Por isso, nesse caso, utilizamos novamente vetor normal em termos de P 1, P 0; levando um produto cruzado com P 2, P 0 pontos.
Da mesma forma, P 1, P 0; P 2, P 0 produtos cruzados que construiremos. Usando isso, estaremos em condições de construir o que pode ser o normal para a superfície, com base nesse mapeamento de cores que faremos certo.
(Consulte O Tempo De Deslizamento: 34:24)

E, nas próximas turmas, vamos aprender mais sobre modelos de superfície e diferentes tipos de superfícies de spline.
Muito obrigado.