Avaliação de Eletrônica - 01

1)a) Descreva o algoritmo Z-buffer para eliminação de superfícies escondidas.

b) Por que essa técnica se mostra tão eficiente quando aplicada em conjunto com a técnica de varredura, para rasterização de polígonos?         .

2) Qual a diferença metodológica entre as abordagens propostas por Gouraud e por Phong para colorização de malhas poligonais? Compare esses métodos do ponto de vista de eficiência e do ponto de vista dos resultados visuais?

3) A transformação de instanciação foi definida como o produto de uma translação, uma rotação e uma escala. É possível obter o mesmo efeito aplicando esses três tipos de transformações em outra ordem? Justifique sua resposta

4) Dados os vértices de dois triângulos A e B e a posição do observador, defina um teste para verificar se o triângulo A está totalmente situado do lado oposto ao do observador, em relação ao lano do triângulo B.

5) Descreva um algoritmo eficiente para recorte de segmentos de reta em relação ao volume de visualização. Destaque os aspectos que determinam sua eficiência.

6) Quais são os vetores relevantes para os cálculos envolvidos no modelo de iluminação de Phong? Como esses vetores são determinados?

7) Como se calcula a contribuição difusa para a cor de um ponto de uma superficie no modelo de iluminação de Pong?! Explique o significado dos parâmetros envolvidos?

 

R: A quantidade de luz difusa refletida é independente da direção da qual a superfície é vista. A intensidade dessa reflexão varia apenas com o cosseno do ângulo entre a normal e a superfície e a fonte de luz, essa intensidade é dada pela equação

Id = IL Rd (VL x Vn)

Onde IL é a intensidade da fonte de luz, Rd é o coeficiente de refletividade difusa da superfície que determina quanta luz é refletida pela superfície, VL é o vetor normalizado apontando para a fonte de luz e V n é a normal da superfície.

8) Quais as implicações de considerar que a fonte de luz e o observador estejam situados a uma distância infinita de uma cena constituída por objetos descritos por superficies poligonais??

R: Fontes de Luz no infinito (a distribuição da intensidade dos raios luminosos é ignorada). A geometria, excepto a normal à superficie, é ignorada (fontes de luz e o observador encontram-se no infinito): vectores L e V passam a ser considerados constantes em toda a cena (não há variação de intensidade numa superf. planar e a forma dos "highlights" altera-se).

9) o Algorítmo de Bresenham é usado para rasterização de segmentos de retas. Descreva o algoritmo.

R: O algoritmo de Bresenham baseia-se no argumento de que um segmento de reta, ao ser plotado, deve ser contínuo, ou melhor, os pixels que compõem um segmento de reta devem ser vizinhos.

Uma vez que o algoritmo também é pensado para o PRIMEIRO OCTANTE,

discutiremos o caso de O <= m <= 1

Aqui, o ponto de partida é a seguinte pergunta: se O <= m <= 1, e dado um ponto de um segmento de reta (x,y) o próximo pixel a ser pintado será o (x+1,y) ou o (x+l,y+l)? O algoritmo de Breseham responde esta questão calculando uma variável de teste (p no algoritmo dado abaixo) para cada pixel, e passando para o pixel seguinte, até alcançar o último pixel do segmento de reta.

[pic 1] - Quais aspectos você destaca como determinantes para o seu desempenho?

R: Como vantagens altamente desejáveis do algoritmo de Bresenham podemos citar: o uso de aritmética inteira, o que o toma rápido na execução e mais facilmente tratável em nível de linguagem de máquina, e preciso, ou seja, ele rigorosamente começa no pixel inicial e termina no pixel final, possibilitando uma concatenação limpa de polilinhas, sem superposições e duplicação de pixels.

10) Culling - Importante recurso para remoção de superfícies escondidas: Descreva culling.

R:  Os diferentes algoritmos deverão realizar as seguintes tarefas:

• Ler as coordenadas tridimensionais do objeto, e armazená-las em forma de matriz.
• Localizar no espaço 3D a posição do observador, através da qual definirá os parâmetros de visibilidade.
• Calcular o vetor normal 3D de cada face do objeto.
• Calcular o vetor da linha de visibilidade para cada face do objeto. Esse vetor é definido pela ligação de algum ponto da face ao observador.

Realizar o teste de visibilidade. Isso é feito verificando a magnitude do ângulo formado pela normal, a face em consideração e a linha de visibilidade. Esse é o ângulo identificado com a letra grega beta fi. Se o valor absoluto do ângulo fi estiver entre 90° e 180°, a superfície estará invisível. A superfície estará visível se esse ângulo estiver entre -90° e 90°. O teste de visibilidade através do ângulo em um dos lados de um cubo. O teste de visibilidade é o ponto central do algoritmo de culling.

• Definir os vértices (ou cantos) das faces do objeto e armazená-los de forma matricial (raster) .
• Verificar os vértices (ou cantos) visíveis, com seus respectivos posicionamentos.
• Traçar as arestas das faces visíveis, que revelarão o objeto como enxergado de um determinado ponto de vista. Se desejado, é possível traçar também as linhas nãovisíveis (tracejadas ou não) naquele ponto de vista.

11) Qual é o melhor momento para aplicar o culling???         

R: O culling pode ser feito em qualquer estágio do pipeline gráfico. Entretanto, pode-se pensar que quanto antes um polígono for descartado, melhor. Desta maneira, o melhor momento para se realizar o descarte de polígonos indesejados é no estágio de aplicação. Ressalte-se que um método de culling não anula outro: podem-se ter os efeitos somados em muitos casos.

12) Como o modelo de iluminação de Phong considera a distância da fonte luminosa aos objetos da cena no cálculo de cor? Explique a influência dos parâmetros envolvidos.

R: o modelo de Phong considera a distância de uma fonte luminosa aos objetos da cena para fazer a suavização do contraste dos objetos da cena. Os parâmetros envolvidos nessa suavização são coeficientes de uma equação de segundo grau, da forma: (a + bD + CD^2) ^-1. Se fornecermos valores adequados para estes coeficientes (a,b,c) podemos suavizar mais, ou menos o contraste das cores

13) O que é metamerismo? Em que se baseia? Qual sua importância em CG?

R: é a sensação de visualizarmos duas cores em um ambiente e acharmos as cores iguais e observamos em outro ambiente e acharmos as cores diferentes. O metamerismo é capacidade do aspectral de cores ser igual independente do ambiente. Por isto a importância da iluminação padronizada.