Introducao a Modelagem3D

Introdução Conteúdo Programático Introdução à CG 3D Conteúdo Digital Imagens 2D vs. Imagens 3D Fluxo de Trabalho Softwares de Efeitos

Introdução Conteúdo Programático Introdução ao 3DS Max Interface do Usuário Tamanho e Layout da Viewport Painéis de Comandos Manipulação de Arquivos Organização de Arquivos Abrir e Salvar Arquivos Mesclar Arquivos Padronização de Unidades

Introdução Conteúdo Programático Introdução ao 3DS Max Criar e Modificar Objetos Geometria de Malhas Criação de Primitivas Alteração de Parâmetros de Obj.

Introdução Conteúdo Programático Introdução à Modelagem 3D Tipos de Modelagem Box Modeling NURBS Fund. Modelagem Low Poly Superfícies Malhas Polígonos Patches

Introdução Conteúdo Programático Introdução à Modelagem 3D Objetos e Subobjetos Transformações Manipulação de Faces Extrusão Chanfro Divisão de Bordas Corte de Bordas União de Vértices

Introdução Conteúdo Programático Transformações de Objetos Sistemas de Coordenadas Introdução às Transformações Modificadores Transformações em Eixos Pilha do Modificador 3D Snap / 2D Snap / 2.5D Snap Dicas de Transformação

Introdução Conteúdo Programático Materiais Princípios do Material Editor Layout do Material Editor Visualização de Amostras Parâmetros Básicos Tipos de Materiais Material Padrão Projetores de Sombras UVW Map

Introdução Conteúdo Programático Iluminação Cores Subtrativas Cores Aditivas Propriedades da Luz Tipos de Luz Luzes Diretas Luzes Omni Luzes Free Area Luzes Target Area

Introdução Conteúdo Programático Iluminação Parâmetros de Luz Sombras

Introdução Conteúdo Programático Câmeras e Renderização Fundamentos de Câmera Ângulos da Câmera Utilização de Lentes na Cena DOF (Profundidade de Campo) Tipos de Câmeras Tipos de Renderizadores Parâmetros de Renderização

Introdução Conteúdo Programático Introdução à Animação Animação Frame a Frame Animação Interpolada Timeline e Principais Controles Passeio com Câmeras

Introdução Metodologia Aulas expositivas e reflexivas com análise e estudo de casos em laboratório Vídeo para Debates Exercícios Práticos no 3DS Max

Introdução Avaliação MS = ( NP1 x 4) + (PIM x 2) + (NP2 x 4) 10 Sendo que: NP2 = P2 (8,0) + Trabalho (2,0)

Introdução à CG 3D O Paleolítico, também conhecido como Idade da Pedra Lascada, é a primeira fase da Idade da Pedra. Vai de 2 milhões a.C (época aproximada em que o homem fabricou o primeiro utensílio) até 10.000 a.C (início do Período Neolítico). Este período da Pré-História se caracteriza pela fabricação de ferramentas (machados, lanças, cajados, facas) e outros utensílios de pedra, ossos e madeira, utilizados principalmente para as tarefas e desafios diários , além de ídolos para representar divindades. Mas havia, em alguns artesãos, uma outra motivação: a busca da arte em seus trabalhos, que se revelava tanto em entalhes mais cuidadosos, quanto na criação de objetos sem aplicação objetiva – como utensílios e armas – mas com valor subjetivo. Desde então, essa motivação aplicada à modelagem de materiais tem se desenvolvido sob o nome de escultura – a arte de esculpir . Modelar em três dimensões com um programa de computador tem uma íntima relação com a escultura e, da mesma forma que acontece com a modelagem tradicional de objetos, há tantos métodos para se modelar em computação gráfica tridimensional quanto artistas, pois cada um adota, desenvolve e aperfeiçoa suas próprias técnicas , métodos e estilos de modelagem ao longo da vida, constantemente . Isso significa, basicamente, que nenhum curso, disciplina ou apostila (incluindo esta) farão de você um artista. Somente você pode . Aqui você encontrará conceitos básicos que o farão compreender a prática da modelagem, será estimulado à busca por referências e outros materiais para desenvolver o aprendizado. Depois, você decidirá quais caminhos irá seguir e quão longe irá em cada um deles.

Introdução à CG 3D Mas é importante ter em mente que o ser humano é capaz de fazer qualquer coisa. Sim, meus jovens, QUALQUER COISA. Jogar futebol, basquete, nadar, voar, tocar piano, violino, cantar, dançar, pintar, administrar, criar… as opções são infinitas. E é muito comum ouvirmos alguém dizer: “Fulano é que teve sorte. Resolveu jogar futebol e ficou milionário”. Ou, ainda: “Sicrano tinha um dom divino para a música, por isso fez tanto sucesso”. Pois eu lhes digo: não existe sorte nem dom. Não existe. E nada cai, assim, do céu. Um talento é formado ao longo do tempo e, quando bem estimulado e bem disciplinado, pode levar à genialidade. Duvidam? Então analisem comigo algumas histórias. Aos 3 anos, Pelé já acompanhava as partidas de seu pai, que jogava no time do São Lourenço, em Minas Gerais. Desde então, o futebol jamais deixou de fazer parte de sua vida. Iniciou em um time infanto-juvenil com 11 anos, montou seu próprio time logo em seguida, chegou ao Santos e à Seleção Brasileira, formou-se em Educação física. E, enquanto atuou como jogador profissional treinou diariamente, durante horas e horas. Assim como Zico, que treinava faltas insistentemente, mesmo depois dos treinos. Michael Jordan, eleito e melhor jogador de basquete de todos os tempos, inspirou-se no irmão Larry, que era mais alto e o desafiava. Jordan treinava obsessivamente para superá-lo. Já no Chicago Bulls, treinava com mais intensidade e por muito mais tempo que os outros jogadores, pois acreditava que isso o tornaria mais competitivo. Chegou a jogar várias partidas com o tornozelo fraturado e sempre se declarou apaixonado pela prática do basquete. Wolfgang Amadeus Mozart era de uma família musical burguesa e seu pai, Leopold Mozart, era compositor. Com 5 anos, Mozart começou a compor minuetos para cravo e

Introdução à CG 3D com 12, em uma viagem que fez com o pai e a irmã à França e à Inglaterra, conheceu Johann Christian Bach, filho de Johann Sebastian Bach, que exerceu grande influência em suas primeiras obras. Esses são alguns breves exemplos que ilustram o que disse no primeiro parágrafo deste texto: Um talento é formado ao longo do tempo e, quando bem estimulado e bem disciplinado, pode levar à genialidade. Entretanto, nesta jornada em busca do sucesso, o passo mais difícil é identificar qual atividade lhe cativa, a ponto de você querer executá-la o resto de sua vida, muitas e muitas vezes. Nos séculos anteriores, era mais fácil. Não havia tantas opções quanto existem hoje e os pais impunham suas vontades. Atualmente, o mundo é efêmero, somos impacientes e executamos diversas tarefas ao mesmo tempo. A genialidade se tornou algo bem mais difícil de se alcançar. Talvez as novas gerações se adaptem melhor a isso e, com poderes semelhantes aos dos X-Men, consigam se tornar geniais através da habilidade de absorver informação de diversas fontes diferentes simultaneamente e, a partir daí, desenvolver seus talentos com maior rapidez. Mas, se todos puderem ser geniais, a própria genialidade deixa de fazer sentido, não é? Se você não é da geração Z (um Z-Men), existem algumas outras coisas que você pode (e deve) fazer para ser dar bem no mundo profissional :

Introdução à CG 3D 1) Networking. Procurar estar sempre em contato com pessoas que se interessam e que podem trocar informações e conhecimento sobre a sua área de atividade. Muitas vezes, a conquista de uma boa vaga no mercado de trabalho parte de uma indicação e sua rede de contatos é peça chave nesse processo. 2) Experiência. É treino. Fazer, fazer, fazer. E quando já tiver feito muito, faça ainda mais. Continue enquanto tiver forças. Quando errar, aprenda com seus erros. Se você ainda não está na área que deseja, aproveite as horas livres para aprender e praticar aquilo que você gosta. 3) Atualização. As coisas se renovam e se modificam rapidamente e manter-se atualizado é crucial para obter sucesso no mercado de trabalho. Compre revistas, acesse sites, assine feeds, leia jornais e procure livros atualizados sobre o assunto. 4) Cultura. Conheça coisas novas sempre que possível. Busque novas referências visuais e estéticas. Aproveite os momentos de lazer para absorver novas informações e tente compartilhá-las e transformá-las em novos conhecimentos. Ninguém chega ao topo sem uma boa base cultural. 5) Paciência. Vá com calma no começo. Procure realizar coisas mais simples. Se tentar realizar coisas muito complexas no início, pode não conseguir e, por isso, desanimar. 6) Liberte-se da Matrix. Não tome como verdades indubitáveis tudo o que lhe dizem. Questione. Busque respostas, não fique parado. Há um mundo à sua volta que necessita ser descoberto. E são nessas descobertas que as fichas caem e novas perspectivas se abrem, revelando novos caminhos que nos façam crescer.

Introdução à CG 3D Modelar em três dimensões, como qualquer outra arte, exige estudo e dedicação, e sempre haverá algo novo para se aprender . Se continuar praticando e evoluindo, perceberá, um dia, que se tornou um bom modelador 3D. E vai continuar percebendo isso outras e outras vezes, em níveis cada vez mais elevados. Paciência você não tem? Jedi você não pode ser!

História Introdução à CG 3D Tron, 1982 Um dos primeiros filmes a utilizar Computação Gráfica de forma ampla.

Introdução à CG 3D História ORIGENS DA COMPUTAÇÃO GRÁFICA Geometria Euclidiana (300 – 250 AC) Euclides foi um dos maiores matemáticos gregos da antiguidade. Não se sabe com certeza a data do seu nascimento, talvez tenha sido por volta do ano 325 antes de Cristo. Sabe-se que ele viveu na cidade de Alexandria, no atual Egito, quase certamente durante o reinado de Ptolomeu I (323 BC–283 BC) e morreu, de causas desconhecidas, no ano 265 antes de Cristo. Por essa razão ele é citado como Euclides de Alexandria . Euclides deixou um conjunto de livros de matemática, os Elementos , que pode ser considerado um dos mais importantes textos na história da matemática. Nesse monumental conjunto de 13 volumes Euclides reuniu toda a geometria conhecida em sua época ou seja, os vários resultados originalmente obtidos por outros matemáticos anteriores a ele e seus trabalhos originais. O fato importante é que Euclides apresentou esses resultados dentro de uma estrutura logicamente coerente e simples. Ele até mesmo apresentava provas de teoremas matemáticos que haviam sido perdidos. O sistema geométrico apresentado por Euclides nos livros que formam os Elementos durante muito tempo foi considerado "a" geometria. Era a única disponível e podia ser usada na vida diária sem contradições aparentes. Os "Elementos" de Euclides foram os fundamentos do ensino de geometria praticamente até o início do século XX. Hoje a geometria apresentada por Euclides é chamada de "geometria Euclidiana" para distingui-la das outras formas de "geometrias não-Euclidianas”, descobertas no século XIX.

Introdução à CG 3D História Filipo Brunelleschi e a Perspectiva Linear (séc XV) As bases da estética renascentista foram lançadas por dois artistas florentinos: Masaccio, na pintura, e Brunelleschi, na arquitetura, considerados os pioneiros da nova linguagem. Filippo Brunelleschi nasceu em Florença em 1377 e iniciou a carreira artística como ourives e escultor. Em 1401 participou, com o painel "O sacrifício de Abraão", ponto alto de sua carreira de escultor, do concurso para a realização dos relevos em bronze da porta do batistério de Florença. Decepcionado com o resultado do concurso, ganho por Lorenzo Ghiberti, decidiu dedicar-se à arquitetura. Acredita-se que nesse mesmo ano tenha viajado com o escultor Donatello para Roma, onde estudaram os princípios da escultura e arquitetura clássicas. Na primeira fase de sua carreira de arquiteto, Brunelleschi redescobriu os princípios da perspectiva linear , que, conhecidos por gregos e romanos, ficaram esquecidos durante toda a Idade Média. Restabeleceu na prática o conceito de ponto de fuga , e a relação entre a distância e a redução no tamanho dos objetos . Seguindo os princípios ópticos e geométricos enunciados por Brunelleschi, os artistas da época puderam reproduzir objetos tridimensionais no plano com surpreendente verossimilhança.

Introdução à CG 3D História Em 1418 ganhou o concurso para a finalização da catedral de Santa Maria del Fiore, em Florença. As dificuldades para a construção da abóbada sobre uma enorme base octogonal tinham desafiado várias gerações de arquitetos. Brunelleschi pôs em prática um método original para a sustentação da cúpula, inventou as máquinas necessárias à construção e executou o projeto sem utilizar o cimbre, armação de madeira que servia de molde e suporte a arcos e abóbadas e era retirada depois de completada a obra. Entre outros trabalhos importantes de Brunelleschi está o pórtico do hospital dos Inocentes, cujas características mais notáveis são a proporção , o emprego da coluna como elemento sustentador e a sucessão rítmica de elementos modulares para criar perspectiva . Construiu ainda as igrejas de San Lorenzo e Santo Spirito, esta última concebida segundo o modelo de planta basilical, com cúpula em cruzeiro, e desenho de proporções estritamente matemáticas . A última de suas grandes obras foi a capela Pazzi, na igreja de Santa Croce, em Florença. Brunelleschi morreu em 15 de abril de 1446 em Florença.

Introdução à CG 3D História René Descartes e a Geometria Analítica (Séc. XVII) Descartes é um dos grandes matemáticos de todos os tempos. Ele foi um dos fundadores da geometria analítica: a geometria passou a se beneficiar da linguagem da análise, mais fácil de manejar e, por outro lado, a análise ganhou com o suporte intuitivo fornecido pela geometria. Foi no decorrer do ano de 1637 que Descartes concluiu o Discurso do Método acompanhado de três anexos, o último dos quais A Geometria . Escrita com a intenção de ilustrar matematicamente as considerações filosóficas gerais do Discurso do Método relativamente ao método científico, A Geometria é a única obra matemática publicada pelo filósofo e matemático, ocupando uma centena de páginas. Foi Descartes quem, imaginando o sistema de coordenadas de um ponto, construiu as bases da Geometria Analítica. Para dar a sua justa relevância e homenagear esse fato, denominam-se ainda hoje de cartesianos os referenciais em que se representam graficamente as funções.

Introdução à CG 3D História James Joseph Sylvester e a Notação Matricial (Séc. XIX) Há pouco mais de 150 anos, as matrizes tiveram sua importância detectada e saíram da sombra dos determinantes. O primeiro a lhes dar um nome parece ter sido Cauchy, 1826 : tableau ( = tabela ). O nome matriz só veio com James Joseph Sylvester , 1850. Seu amigo Cayley, com sua famosa Memoir on the Theory of Matrices , 1858, divulgou esse nome e iniciou a demonstrar sua utilidade. Transformações geométricas (translação, escalonamento e rotação) envolvem operações com vetores e matrizes, do tipo soma e multiplicação, além dos conhecimentos básicos de álgebra e geometria.

Introdução à CG 3D História Em 1885 iniciou-se o desenvolvimento da tecnologia do tubo de raios catódicos, ainda hoje usada em monitores de computador e televisões Em 1926 Baird constrói a primeira televisão Em 1927 a indústria do cinema define os seus regulamentos, entre os quais se inclui a taxa de refrescamento de 24 imagens/segundo Em 1930 P. e W. Mauchly constroem o primeiro computador ENIAC Em 1938 Valensi propõe um sistema de televisão a cores Entre os anos 40 e 50, dois projetos militares norte-americanos incluem elementos básicos de Computação Gráfica: O Whirlwind (construção de um simulador de vôo) e o SAGE (Sistema de Defesa Aéreo Contra Ataques Nucleares) Em 1941 iniciam-se as emissões regulares de TV nos EUA Em 1947 os Bell Labs inventam o transistor Em 1950 Wiener publica o livro “Cybernetics and Society”, no qual especulava sobre os efeitos dos computadores na sociedade

Introdução à CG 3D História Em 1950 Laposky cria as primeiras obras de arte com raiz tecnológica, usando para esse efeito um osciloscópio Em 1956 no MIT constrói-se o primeiro computador totalmente transistorizado Em 1957 é fundada a empresa de computadores Digital Equipment Corporation (vulgarmente conhecida por DEC) Em 1958 no MIT liga-se um monitor com capacidades gráficas ao computador de médio porte TX-1. Algumas universidades americanas dispõe de acesso a centros de computação com os computadores mais evoluídos da época. Nas universidades e em empresas, alguns privilegiados utilizam o computador para investigar idéias e aplicações emergentes. Nessas organizações lançam-se as sementes das atividades de investigação e desenvolvimento que conduziriam ao aparecimento da Computação Gráfica (assim batizada por W. Fetter da Boeing) No início da década de 60, os computadores da época possuem alguns kbytes de memória, não existem sistemas operacionais nem dispositivos gráficos de saída Em 1960 é lançado o computador comercial DEC PDP-1 Em 1961 no MIT é criado um dos primeiros jogos de computador (Spacewars) para o computador DEC PDP-1

Introdução à CG 3D História Whitney Sr. cria efeitos especiais para o filme Vertigo (Hitchcock) Em 1963 Sutherland apresenta um sistema de desenho interativo de primitivas gráficas 2D baseado em caneta luminosa, chamado SketchPad (imagem ao lado) Em 1963 Englebart inventa o dispositivo de interação “mouse” Zajac produz nos Bell Labs o primeiro filme gerado por computador (imagens formadas de linhas e texto) Em 1963 surge o primeiro sistema comercial de CAD (Computer Aided Design), o DAC-1, da General Motors (imagem ao lado) Em 1966 é lançado no mercado o console caseiro de jogos Odissey É criada a empresa MAGI , pioneira na produção computacional de animação e efeitos especiais Em 1967 Rougelet cria um simulador interativo de vôo (NASA) Em 1968 é fundada a INTEL

Introdução à CG 3D História Surgem várias empresas da área da Computação Gráfica, com destaque para a Evans & Sutherland (estações gráficas de trabalho) Em 1969 Bushnell lança comercialmente a plataforma de vídeo game Computer Space (a precursora das máquinas de arcade modernas) A empresa MAGI produz, para a IBM, o primeiro anúncio comercial baseado em técnicas de Computação Gráfica É criada a associação internacional de Computação Gráfica SIGGRAPH Nasce a rede ARPANET Em 1963 Coons inventa a teoria de representação de superfícies curvas através de “retalhos” baseados em aproximações polinomiais Em 1965 Roberts cria um algoritmo de remoção de partes invisíveis de segmentos de reta e introduz a noção de coordenadas homogêneas na representação geométrica de objetos Bresenham desenvolve algoritmos eficientes para o desenho de primitivas geométricas 2D (algoritmos incrementais de varredura)

Introdução à CG 3D História A Universidade do Utah cria o departamento de Ciências da Computação, no qual a Computação Gráfica assumirá papel de destaque na investigação científica Em 1967 Appel cria algoritmos de cálculo de visibilidade, sombras e visualização 3D, e um ano depois inventa um método de cálculo de visibilidade precursor do método de traçagem de raios Em 1968 a Univ. de Utah convida D. Evans a formar uma área de Computação Gráfica no departamento de Ciências da Computação Sutherland apresenta um novo dispositivo de visualização: o Capacete HMD (figura ao lado) Em 1969 nos Bell Labs constrói-se a primeira matriz de pixels (cada pixel representado por 3 bits) A. Kay desenvolve, na Xerox PARC, a primeira interface gráfica com o usuário Surgem as primeiras manifestações de arte computacional (Estugarda e Nova Iorque em 1965, Londres em 1968, etc). A investigação centra-se em grupos sediados em universidades americanas e surge uma massa crítica de investigadores

Introdução à CG 3D História A Computação Gráfica 2D desenvolve-se muito rapidamente e aparecem algoritmos fundamentais eficientes. A Computação Gráfica 3D ainda é muito incipiente e não existem algoritmos de visualização satisfatórios. Progressos obtidos nos anos 60:

Introdução à CG 3D História No início dos anos 70, o computador mais avançado da época (IBM 360) possui 64 kbytes de memória, um monitor vetorial e uma caneta luminosa Em 1971 surge a empresa de efeitos especiais Abel & Associates Em 1972 A. Kay, na Xerox PARC, produz o computador gráfico Alto (imagem ao lado) Catmull produz curtas animações por via computadorizada Bushnell funda a empresa ATARI e lança o game Pong Em 1973 Metcalf desenvolve a tecnologia Ethernet É exibido o filme comercial Westworld, que continha grafismos 2D produzidos por computador Em 1974 Shoup e Ray Smith criam o programa de desenho Superpaint (inspirador dos programas modernos de desenho) Kahn e Cerf definem o protocolo TCP

Introdução à CG 3D História O filme comercial Futureworld(na sequência de Westworld) contém imagens 3D simples geradas por computador Em 1975 Gates e Allen fundam a empresa Microsoft Em 1976 Jobs e Wozniak fundam a Apple e um ano depois lançam o computador pessoal Apple II Em 1977 a Academia cria a categoria de Óscar de Efeitos Especiais Em 1978 a DEC lança o computador DEC VAX 11/780 , plataforma muito usada no desenvolvimento de programas gráficos Em 1979 a Disney exibe o filme comercial Black Hole, cuja sequência de abertura é totalmente produzida por computador George Lucas contrata Catmull, Ray Smith e outros para uma nova empresa denominada LucasFilm

Introdução à CG 3D História Sob o aspecto científico, a década de 70 trouxe diversas descobertas fundamentais para a área da Computação Gráfica: Em 1970 Bézier desenvolveu novas formas de representação de superfícies 3D generalizadas (para a indústria automóvel); Gouraud inventou um método de coloração de faces 3D ; Newell e Sancha inventaram algoritmos de cálculo de visibilidade de superfícies 3D baseados em técnicas de ordenação; Em 1974 Catmull desenvolveu um método eficiente de cálculo de visibilidade e coloração de faces 3D (designado z-buffer ); Em 1975 Phong inventou um método de coloração de faces 3D capaz de reproduzir efeitos direcionais de iluminação (reflexões simples); Mandelbrot formalizou a teoria dos fractais ; Newell definiu um objeto geométrico ( bule de chá de Utah – imagem ao lado), muito usado em testes e que viria a tornar-se mundialmente famoso; Em 1976 Catmull cria um programa para geração de imagens intermédias em animação (tweening); Blinn inventa diversos métodos de mapeamento de texturas ;

Introdução à CG 3D História Progressos obtidos nos anos 70:

Introdução à CG 3D História A década de 80 é a década do computador pessoal (IBM PC e Apple Macintosh, incorporando um dispositivo mouse e matrizes de pixels com telas de varredura (desaparecem a caneta luminosa e o monitor vetorial) A tecnologia Ethernet para ligação em rede local difunde-se Em 1980 Carpenter mostra no SIGGRAPH animações 3D realistas com paisagens verosímeis geradas por métodos fractais A Disney usa técnicas de CG na produção do filme Tron (as animações foram criadas pelas empresas MAGI, Abel & Assoc., etc) (ver imagem ao lado) Em 1981 a LucasFilm cria uma aplicação de síntese foto realista de imagem para fins de produção comercial de animações Em 1982 são fundadas as empresas SGI e Adobe A Autodesk lança uma aplicação de CAD chamada AutoCAD

Introdução à CG 3D História O filme comercial The Last Starfighter inclui imagens 3D (ver imagem ao lado) Em 1983 a Industrial Light & Magic(ILM) cria os efeitos especiais 3D do filme Star Trek III -The Wrath of Khan (ver imagem ao lado) Em 1984 a Abel & Assoc. cria o primeiro anúncio comercial totalmente por computador (imagem abaixo)

Introdução à CG 3D História A LucasFilm cria um novo programa de síntese foto realista de imagem baseado no método de traçagem de raios (REYES) (imagens abaixo) Em 1986, Steve Jobs, compra a divisão de computação gráfica da Lucas Film por US$ 10 milhões, estabelecendo a nova empresa como PIXAR . A INTEL e a Texas Instruments desenvolvem processadores gráficos

Introdução à CG 3D História Em 1988 a Pixar tem o filme Luxo Jr (imagem abaixo). nomeado para um Oscar e recebe a patente do programa de síntese de imagem RENDERMAN Em 1988 a Pixar recebe um Oscar pelo filme animado Tin Toy Em 1989 a ILM cria o personagem de “água” do filme The Abyss (imagem ao lado)

Introdução à CG 3D História Sob o aspecto científico, a década de 80 avançou significativamente na área da Computação Gráfica: Em 1980 Whitted inventou o método de traçagem de raios (imagem ao lado); Em 1984 Greenberg desenvolveu um novo método de síntese foto realista de imagem baseado em teorias de transporte ( radiosidade ) (imagem ao lado); Em 1984 Porter e Duff inventam algoritmos sofisticados de composição criativa de imagens 2D ( aplicáveis ao cinema ); Em 1986 Kajiya descreve a equação matemática que governa os fenôimenos de transporte da luz , na base da iluminação global;

Introdução à CG 3D História Progressos obtidos nos anos 80:

Introdução à CG 3D História A plataforma do início dos anos 90 era a estação gráfica de trabalho SGIcom 16 Mbytes de memória, matriz de pixels com 24 bits/pixel, suporte hardware para coloração Gouraud e visibilidade z-buffer (os computadores IBM PC ainda não possuíam hardware gráfico) Em 1991, Tim Berners-Lee cria a World Wide Web O filme Terminator 2 ( Exterminador do Futuro 2 ) inclui um personagem computadorizado, o robot T-1000, com efeitos impressionantes para a época Em 1993 é produzido o filme Jurassic Park (ILM e S. Spielberg) e um ano depois recebe um Oscar de Efeitos Especiais Em 1993 a empresa Cyan lança o jogo 3D Myst Em 1995 a Pixar produz o filme animado comercial Toy Story Em 1998 a Pixar produz o filme A Bug’s Life e em 1999 Toy Story 2

História Introdução à CG 3D Exterminador do Futuro II, 1991 O primeiro filme a utilizar gráficos 3D “acreditáveis”

História Introdução à CG 3D Toy Story, 1995 Primeiro longa metragem feito totalmente por computação gráfica.

Introdução à CG 3D História Sob o aspecto científico, a década de 90 consolidou a Computação Gráfica na indústria do entretenimento, principalmente no cinema e nos games: Em 1992 foi criada a API gráfica OpenGL (SGI); A Universidade do Illinois desenvolveu uma tecnologia de realidade virtual (CAVE); A partir de 1993 a Pixar recebe prêmios sucessivos da Academia; Em 1995 M. Pesce introduz o conceito VRML (standard ISO 1997); Em 1997 a Universidade de Chapell Hill cria um novo sistema computacional paralelo para produção interativa de imagens em cenas complexas; Em 1997 a empresa NVIDIA começa a contratar investigadores para produzir hardware gráfico 3D para computadores pessoais IBM PC; A partir de 1993 G. Ward desenvolve o programa de síntese fisicamente realista de imagem RADIANCE , que se torna uma referência de fato em arquitetura e luminotecnia (imagens abaixo).

Introdução à CG 3D História 1991 foi o ano da virada da indústria de cinema em relação à Computação Gráfica e pouco depois essa participação expandiu-se às indústrias do vídeo , da televisão e do lazer/entretenimento As empresas Pixar e ILM emergem como grandes líderes desta área Os jogos 3D Myst, Doom, Quake e Riven ilustram convincentemente muitos avanços científicos e tecnológicos da Computação Gráfica Surgem empresas dedicadas à fabricação de hardware gráfico 3D para computadores pessoais IBM PC e Apple ( ATI, 3dfx, NVIDIA ) Os consoles de games evoluem rapidamente e transformam-se em computadores especializados em jogos (Playstation e Nintendo64) Apareceram arquiteturas paralelas para produção de imagem e animação computadorizada (a Pixar foi pioneira nesta área) A investigação e desenvolvimento em Computação Gráfica migra para os computadores pessoais IBM PC(Windows e Linux), o que facilita enormemente a sua disseminação mundial e a põe ao alcance de qualquer pessoa

Introdução à CG 3D História A partir do ano 2000, a plataforma mais comum para atividades em Computação Gráfica é o computador pessoal IBM PC com, no mínimo 2 Gbytes de memória RAM, suporte hardware de coloração Phong, visibilidade z-buffer, mapeamento de texturas em tempo real e tela de alta resolução Em 2000 são lançados os videogames Sega Dreamcast e Sony Playstation 2 A Disney exibe o filme animado por computador Dinosaur (imagem ao lado) e a Sony o filme Hollow Man (imagem ao lado) (outras empresas avançam para a produção CG) Em 2001 é exibido o filme Shrek (DreamWorks), que recorre a novos métodos de síntese e animação de personagens “naturais” (imagem abaixo)

Introdução à CG 3D História Em 2001 é lançado o filme Pearl Harbour (Disney), repleto de efeitos especiais ultra realistas em seqüências de combate aéreo e naval.

Mercado e Conteúdo Digital Evolução e barateamento da tecnologia  Aumento da procura Cinema, TV, Games, Design Artístico, Design Técnico, Propaganda Mercado internacional de portas abertas para novos talentos Introdução à CG 3D

Mercado e Conteúdo Digital Disney / Pixar, DreamWorks Nintendo, Sony, Microsoft, Nvidia, ATI, Intel Eletronic Arts, Sega, Capcom, Id, Square Enix Claro, Oi, Tim, Vivo Introdução à CG 3D

Mercado e Conteúdo Digital CINEMA Introdução à CG 3D

Cinema Filmes B dos anos 50 se diziam em terceira dimensão Início dos anos 80  Óculos “especiais” (com uma lente azul e outra vermelha) prometiam mudar os rumos do cinema, mas não obtiveram o sucesso esperado Sexta-Feira 13 – Parte 3D (1982) Tubarão 3D (1983) Terror em Amityville 3d (1983) A Hora do Pesadelo 6 (1991) Introdução à CG 3D

Cinema Os anos 90 foram marcados pelos longa-metragens de animação feitos totalmente em 3D. Toy Story (Disney/Pixar) foi o precursor Introdução à CG 3D

Monstros SA (2001) Disney Pixar

Homem Aranha 2 – Dr. Octopus (2004) Columbia Pictures

Cinema 2009 - Novo 3D (Estereoscópico / Stereoscopic) ADAPTAÇÕES E REMAKES O estranho mundo de Jack (1993) Toy Story (1995) Titanic (1997) Toy Story 2 (1999) Trilogia Shrek (2001 / 2004 / 2007) Trilogia Senhor dos Anéis (2001 / 2002 / 2003) O Expresso Polar (2004) A Casa Monstro (2006) A Lenda de Beowulf (2007) Viagem ao Centro da Terra (2008) A Volta ao Mundo em 80 Dias Alice no País das Maravilhas de Tim Burton (2010) Introdução à CG 3D

Cinema 2009 - Novo 3D (Estereoscópico / Stereoscopic) ROTEIROS “ORIGINAIS” U2 – 3D (2007) Bolt – Supercão (2008) Coraline (2009) A Era do Gelo 3D (2009) Up – Altas Aventuras (2009) Um Conto de Natal (2009) Avatar 3D (2009) Introdução à CG 3D

2012 (2009) Columbia Pictures

Como é possível o 3D Stereoscópico? Porquê e como as imagens saltam da tela? Para isso acontecer é preciso se filmar diferente durante a produção do filme. As imagens são captadas por duas câmeras, colocadas lado a lado, na perspectiva, como se fossem as retinas direita e esquerda do olho humano. Ao serem editadas e reunidas no filme, o projetor exibe as imagens de modo alternado, sincronizando na frequência de 144 quadros por segundo (o normal é de 24 quadros). A alternância supersônica transmite a sensação de profundidade e textura, com uma precisão difícil de alcançar em película comum. As imagens são, então, projetadas em uma tela especial, com a ajuda essencial dos óculos 3D, fazendo com que as imagens saltem da tela. Introdução à CG 3D

Mercado e Conteúdo Digital PUBLICIDADE TV Introdução à CG 3D

Brahma – Tartaruga no Caminhão

Mercado e Conteúdo Digital PRODUTO Introdução à CG 3D

Mercado e Conteúdo Digital Modelagem de Produto Mais próximo possível da realidade Luzes e sombras correspondem fielmente ao ambiente real Alto nível de detalhamento Obedece especificações e padrões fornecidos pelo cliente Introdução à CG 3D

Estudo – Garrafas Ram Pratap

Renault Sandero Stepway – Ilustração Mono 3D

Renault Sandero – Ilustração Mono 3D

Pink Concept Car – Ilustração Ossian Tove

Mercado e Conteúdo Digital MASCOTES Introdução à CG 3D

Fiat Idea - Ed Ventura Mono 3D

Itaucred – Ligeirinho Mono 3D

Dollynho EU SOU O DOLLYNHO, SEU AMIGUINHO!

Bunny 3D Duracell Ponto de Criação

Poderoso – Medley Vivanza Mono 3D

Coca-Cola / Burger King Sharktacos

M&M´s – Ilustração Juan Carlos Jiménez

Mercado e Conteúdo Digital PERSONAGENS Introdução à CG 3D

Scott – Humidus, Grazus e Mofus Mono 3D

Chicco – Personagens Mundo de Fantasia Mono 3D

Kaya – Modelagem Foto-realista

Angelina Jolie – Modelagem Foto-realista

Mercado e Conteúdo Digital AMBIENTES Introdução à CG 3D

Ambiente 3D Hiper-realista Aku Sha Li

Mercado e Conteúdo Digital PERSONAGEM VIRTUAL Introdução à CG 3D

Pernod Ricard - Loro Montila Mono 3D

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Introdução à CG 3D Fundamentos As geometrias não-Euclidianas cresceram a partir de mais de 2000 anos de investigação sobre o quinto postulado de Euclides, um dos axiomas mais estudados em toda a história da matemática. A maior parte dessas investigações envolveram tentativas de provar o quinto postulado, relativamente complexo e presumivelmente não intuitivo, usando os outros quatro postulados. Se eles tivessem sido bem sucedidos teriam mostrado que esse postulado seria na verdade um teorema. Na verdade os "Elementos" consistem de duas partes: a primeira é formada por teoremas que são provados sem o auxílio do quinto postulado e formam o que chamamos de " geometria absoluta " e a parte formada por teoremas que estão baseados no quinto postulado e que formam a "geometria Euclidiana" propriamente dita. Os postulados de Euclides são: 1. dados dois pontos há um intervalo que os une. 2. um intervalo pode ser prolongado indefinidamente. 3. um círculo pode ser construído quando seu centro e um ponto sobre ele são dados. 4. todos os ângulos retos são iguais. 5. se uma linha reta inclinada sobre duas linhas retas faz os ângulos interiores do mesmo lado menores do que dois ângulos retos, as duas linhas retas, se prolongadas indefinidamente, se encontram naquele lado no qual os ângulos são menores do que dois ângulos retos.

Introdução à CG 3D Fundamentos Vemos que o quinto postulado de Euclides tem um enunciado bem mais complicado que os outros. Na verdade ele pode ser colocado de uma maneira bem mais simples: "Através de um ponto C, não localizado sobre uma dada linha reta AB, somente uma linha reta paralela a AB pode ser traçada, ou seja, uma linha situada no mesmo plano onde está a linha reta dada e que não a intercepta.” ou então "Duas linhas paralelas são eqüidistantes“ Por mais de 2000 anos os matemáticos têm tentado demonstrar esse postulado sem sucesso. De qualquer forma, a geometria Euclidiana é aquela que as pessoas comuns usam na sua vida diária. Nessa geometria a soma dos ângulos internos de um triângulo é igual a 180°, como vemos na figura ao lado. Em uma geometria plana, ou geometria euclidiana, a distância entre dois pontos pode ser facilmente calculada. Se considerarmos somente uma dimensão:

Introdução à CG 3D Fundamentos Uma dimensão: a distância entre dois pontos será dada por ds ds = dx 2 – dx 1

Introdução à CG 3D Fundamentos Duas dimensões: a distância será obtida por intermédio do chamado "teorema de Pitágoras" (o quadrado da hipotenusa de um triângulo retângulo e igual à soma dos quadrados dos catetos) ds 2 = dx 2 + dy 2

Introdução à CG 3D Fundamentos Três dimensões: a distância entre os dois pontos será obtida a partir da relação: ds 2 = dx 2 + dy 2 + dz 2

Introdução à CG 3D Fundamentos René Descartes e a Geometria Analítica Descartes é um dos grandes matemáticos de todos os tempos. Ele foi um dos fundadores da geometria analítica: a geometria passou a se beneficiar da linguagem da análise, mais fácil de manejar e, por outro lado, a análise ganhou com o suporte intuitivo fornecido pela geometria. Foi no decorrer do ano de 1637 que Descartes concluiu o Discurso do Método acompanhado de três anexos, o último dos quais A Geometria . Escrita com a intenção de ilustrar matematicamente as considerações filosóficas gerais do Discurso do Método relativamente ao método científico, A Geometria é a única obra matemática publicada pelo filósofo e matemático, ocupando uma centena de páginas. Foi Descartes quem, imaginando o sistema de coordenadas de um ponto, construiu as bases da Geometria Analítica. Para dar a sua justa relevância e homenagear esse fato, denominam-se ainda hoje de cartesianos os referenciais em que se representam graficamente as funções. A seguir, vamos recordar como se constroem esses gráficos:

Introdução à CG 3D Fundamentos Correspondência entre o plano e IR² ( conjunto de todos os pares ordenados de números reais) Traçamos duas retas orientadas perpendiculares que se intersectam num ponto 0, origem dos eixos. Em seguida, escolhemos uma unidade e representamos os números inteiros nas duas retas. No eixo horizontal, os números positivos são representados à direita do ponto 0 . No eixo vertical os números positivos são representados acima do ponto 0 . O eixo horizontal chamamos eixo das abscissas ou eixo dos xx. O eixo vertical chamamos eixo das ordenadas ou eixo dos yy. Designamos este conjunto de eixos por referencial cartesiano ( figura ao lado ). Para determinar o ponto correspondente a um par ordenado, devemos considerar que: a) O 1º elemento é a abscissa do ponto - 1ª coordenada b) O 2º elemento é a ordenada do ponto - 2ª coordenada. c) Os dois elementos constituem as coordenadas do ponto.

Introdução à CG 3D Fundamentos A um par ordenado de números reais (o primeiro no eixo dos xx e o segundo no dos yy) corresponde um ponto do plano que se situa na intersecção da reta paralela ao eixo dos yy que passa no ponto do eixo dos xx de abscissa a, com a reta paralela ao eixo dos xx que passa no ponto do eixo dos yy de ordenada b. Assim, se P for o conjunto dos pontos do plano e IR² o conjunto de todos os pares ordenados de números reais, podemos estabelecer uma correspondência biunívoca entre P e IR²: a cada ponto corresponde um par e reciprocamente . O plano fica dividido em quatro partes - os quadrantes.

Mercado e Conteúdo Digital http://www.educ.fc.ul.pt/docentes/opombo/seminario/descartes/matematica.htm Introdução à CG 3D

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