Computação Gráfica Parte 2

O mundo visual, está sofrendo transformações constantes se considerarmos um
pequeno espaço de tempo. Vídeo, artes, televisão, cinema, enfim, o computador se
torna uma peça fundamental nesse mundo que muitas vezes imperceptível aos olhos
de alguns, faz parte do nosso dia a dia.
Este trabalho vem mostrar de maneira simples um pouco da evolução da computação
gráfica, com um enfoque especial na indústria gráfica. Setor este um dos mais
beneficiados com a evolução da informática e da computação gráfica.
Estamos entrando em uma época totalmente digital, onde a internet tem uma força
cada vez maior, seja em casa, no trabalho, nos estudos… E devemos estar preparados
para um mundo novo, onde muitas vezes a boa apresentação de trabalho por exemplo.
Caso não tenha percebido, a apresentação deste trabalho não seria possível sem uma
boa retaguarda de instrumentos (Computadores e softwares) que fazem parte do
mundo da computação gráfica.
2 OBJETIVOS
Apresentar a computação gráfica de maneira simples, para que aqueles que utilizarem
deste trabalho desenvolvam uma visão mais crítica sobre computação gráfica ao
assistir a um filme, ler uma revista ou até mesmo ao assistir a apresentação deste
trabalho.
Aprimorar o conhecimento sobre a computação gráfica, utilizando de pesquisa
bibliográfica e entrevista, apresentando os principais conceitos referente a área.
Realizar um trabalho estruturado, servindo de preparação e conhecimento da
metodologia científica.
3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Primeiramente, para entender a computação necessitamos saber o que realmente este
termo significa.
Segundo Newman e Sproull (publicação de 1973), computação gráfica significa a
criação e manipulação de imagens com auxílio de computador.. Já segundo Persiano e
Oliveira (publicação de 1989), significa área da Ciência da Computação que estuda a
geração, manipulação e interpretação de imagens por meio de computadores.
A computação é dividida em três áreas relacionadas:
– Computação Gráfica: geração e manipulação de imagens a partir de modelos
geométricos.
Representação geométrica > Imagem
– Processamento de Imagens: transformação de imagens reais captadas e
representadas em computador com a finalidade de facilitar sua interpretação
(filtragem)
Imagem > Imagem
– Visão Computacional: Interpretação de imagens com o objetivo de extração de
informação.
Imagem > Representação na competitividade organizacional.
3.1 A gestão de pessoas nas organizações
Tornou-se possível pela introdução de “dispositivos gráficos’: permitiam trabalhar com
informação não representada por meio de caracteres alfa-numéricos.

1952, MIT (Massachussets institute of Technology, ETJA): monitor gráfico no
computador Whiriwind;
1958, SAGE (defesa aérea, EUA): caneta ótica para indicação sobre imagens obtidas a
partir de informação de radar;
1960, NYIT (New York Institute of Technology): animação por computador, sistema de
pintura;
1962, MIT: tese de PhD de Ivan Sutherland, “Sketchpad” (primeiro sistema gráfico e
interativo para desenho);
1965, CDC (Control Data Corporation, EUA): primeiros sistemas CAD/CAM em
indústria automobilística (General Motors);
Início da década de 70: mesa digitalizadora;
1970: Xerox PARC (Palo Alto Research Center, EUA) inicia pesquisa em interface visual
com símbolos, mouse, cardápios;
1973: primeiro livro sobre Computação Gráfica Interativa, por Newman & Sproull;
1975: Xerox PARC lança primeiro computador com linguagem visual, predecessor, do
Apple Lisa e Macintosh;
1976: Apple IV
1982: IBM PC (popularização de microcomputador com capacidade gráfica)
Década de 80: workstations, dispositivos para interação em três dimensões.
Década de 90: dispositivos para interação em 3D (realidade virtual).
3.2 Sistemas Gráficos
3.2.1 O que são Sistemas Gráficos
Conjuntos de recursos computacionais para implementação de aplicações gráficas.
Características da Computação Gráfica e sua influência nos diversos componentes do
sistema computacional:
– Grande volume de dados (imagens): armazenamento e comunicações;
– Grande volume de cálculos em ponto flutuante: processador especializado;
– Transações rápidas (interação em tempo-real): processador, armazenamento,
comunicações, software;
– Manipulação de informação não estritamente alfa-numérica (figuras): dispositivos de
entrada e saída, software.
3.2.2 Hardware
– Processador central ;
– Processador de operações aritméticas;
– Processador de operações gráficas;
– Armazenamento;
– Dispositivos gráficos de entrada e saída;
– Comunicação;
3.2.3 Software
Tipos de Aplicações Gráficas:
(a)Passivas: os dados são lidos de meios estáticos de armazenamento, sendo o
desenho gerado sem intervenção do usuário. BATCH. Ex: Desenho de um mapa.
(b)Interativas: o desenho é gerado a partir de conversação com o usuário, que pode
observar os resultados de sua intervenção EM TEMPO-REAL, Dois tipos: interação feita
por meio de interface alfa-numérica ou gráfica. Ex: Construção da planta-baixa de
uma casa.

Estruturas de aplicações gráficas interativas, funções principais:
a)Obtenção de comandos e dados: técnicas interativas para um dispositivos gráficos
e/ou alfanuméricos;
b)Modelagem dos objetos: representação geométrica (formato), descrição de aparência
(cor, preenchimento), armazenamento de informações não pictóricas (atributos).
c)Visualização dos objetos: cálculo da imagem (pontos da tela) a partir da descrição
geométrica;
d)Funções específicas da aplicação: análise de dados, simulações, etc.
3.2.4 Dispositivos Gráficos
Tipos:
a)Saída: permitem a apresentação de figuras em tela, papel ou outros suportes;
b)Entrada: permitem a informação de valores não alfanuméricos tais como
deslocamentos, posições sobre um plano, valores reais, etc;
c)Estações gráficas de trabalho: conjunto de processador, disco e dispositivos gráficos
ajustados para a utilização em ambiente de aplicações gráficas;
d)Dispositivos: para a realização de interface em três dimensões.
3.2.5 Tipos de Saída:
Vetorial
a) Plotter ou traçador:
Permite o desenho de vetores, texto, círculos pelo deslocamento de uma caneta sobre
papel ou outro suporte. A qualidade é superior à das impressoras em termos de
desenho devido à maior resolução.
-Tambor: o papel é apoiado sobre um tambor que gira para dar um dos graus de
liberdade; a caneta é presa a um braço que desloca-se para dar o outro grau de
liberdade. O papel é ilimitado numa das dimensões e a impressão é lenta;
-De mesa: o papel é apoiado sobre uma mesa (fixado) e uma caneta presa a um braço
desloca-se com dois graus de liberdade sobre o mesmo, realizando o desenho. As
dimensões do papel são limitadas ao tamanho da mesa;
-Eletrostático: na verdade é um dispositivo matricial, que produz o desenho por pontos
de tinta que aderem ao papel por processo eletroquímico (o papel é preparado
quimicamente: recebe cargas elétricas que atraem o toner). A tinta é fixada ao papel

por calor. Caracterizam-se pela rapidez e baixa resolução.
Matricial
Terminal gráfico: permite desenho em uma superfície coberta por uma matriz de pontos
de fósforos que podem ser individualmente ligados e desligados. Cada ponto é
chamado de “pixel’ (picture element)
-Imagem armazenada: cada ponto de fósforo da tela tem a capacidade de emitir luz
por longo tempo > a imagem permanece na tela;
-Imagem volátil: os pontos de fósforo emitem luz por pouco tempo > a imagem deve
ser ‘refrescada’ de tempos em tempos (1/30 segundo) para que não seja vista piscar;
-Varrimento aleatório (vector scan): o feixe de elétrons pode ser direcionado a
qualquer ponto da tela, em qualquer ordem (na verdade, monitor é vetorial neste
caso);
-Varrimento fixo (raster scan): o feixe de elétrons segue trajetória fixa, linha por linha.
A imagem é armazenada numa memória que é lida a cada passagem do feixe de
elétrons. Cada elemento desta memória indica de forma numérica se o correspondente
ponto da tela está ligado ou desligado.
Cor Luz:
Para cada ponto da matriz, existem três pontos de fósforo na tela que emitem luz
vermelha, verde e azul (tríades). Controlando a intensidade de cada componente
isoladamente obtém-se diferentes cores. EX: branco (100% de vermelho, 100% de
verde, 100% de azul). O sistema para representação de cores é RGD Red, Green, Blue)
que utiliza a adição ele primárias luz.
Na memória de imagem com cores: cada posição representa as componentes RGB do
pixel (true color). E preciso armazenar três valores > muita memória! Solução: tabela
de cores (look-up table, palette), que associa “índices” a descrições completas de cor
(RGB). A memória imagem faz referência a esses índices > redução de espaço para
armazenamento da imagem total.
Número de cores possíveis: combinações possíveis com o número de bits reservado
para cada uma das componentes da cor.
Número de cores simultâneas: número de índices possíveis. “True color”:
monitores/placas que permitem a representação de 256 tons (8 bits) para cada uma
das componentes vermelho, verde e azul (total= 16 milhões de cores). Não trabalha
com índices.
Placa controladora: contém memória com a imagem e gera o sinal de vídeo necessário
pra acionamento do monitor. EX: CGA, EGA, VGA.
b)Impressora gráfica: permitem acesso individual a pontos do papel, organizados na

matriz
Cor Real:
Produzida pela mistura de tinta e representada no sistema CMYK (Cyan, Yellow,
Magenta, Black). Esse sistema representa cores pela subtração de primárias de tinta
(reflexão seletiva), que são ciano (azul), amarelo e magenta (rosa).
-De impacto: caracteres e desenhos são formados por padrões montados com pinos na
cabeça de impressão, dispostos em uma matriz programável. As cores são formadas
por múltiplas impressões (a cada passagem, deposita tinta da cor de urna das
componentes). São lentas e barulhentas, porém baratas;
-Jato de tinta (ink-jet): pequenos pingos de tinta são remetidos ao papel pela cabeça
ele impressão. As cores são misturadas no ar. São silenciosas, rápidas.
-Térmicas: a cabeça de impressão contém pinos que são aquecidos e, ao atingirem a
fita, derretem a tinta em forma de cera, que se fixa ao papel ao resfriar. As cores são
produzidas em várias passagens sobre a folha, cada urna derretendo a tinta e
misturando com a cor depositada anteriormente. São lentas (múltiplas passagens),
mas produzem impressão de excelente qualidade;
-Laser: um raio laser atinge um labor fotosensível que produz pontos com carga
elétrica. Depois o toner é atraído para os pontos e fixado ao papel por meio de calor.
São monocromáticas, silenciosas, rápidas (100 páginas/minuto)
Registrador fotográfico: registra uma imagem em filme (negativo ou diapositivo).
Tipos:
-raster: a fotografia é obtida diretamente da tela;
-vetor: converte a imagem para representação vetorial, melhorando a definição das
linhas.
3.2.6 Tipos de Entrada:
Vetorial
a)Caneta luminosa (light pen):
Permite a identificação de elementos presentes na tela pela detecção de luz: a caneta é
posicionada sobre a tela e, quando um pixel próximo emitir luz, é capaz de identificar
e informar ao nível mais superior do software (ou fimware) qual o objeto foi
identificado. Funciona em associação ao terminal gráfico.
b)Mesa digitalizadora (tablet):
Composta de uma superfície plana associada a uma caneta ou caixinha (cursor) para
identificação de pontos (x,y). Essa superfície é coberta com uma malha sensível
posição da caneta ou cursor; as coordenadas dos pontos identificados são informadas
ao computador hospedeiro por interface serial, em formato ASCII ou DCD. A cobertura
superior da mesa pode ser translúcida para permitir projeção de desenhos a serem

digitalizados. Em geral, uma marca acompanha na tela os movimentos do localizador
sobre a mesa.
c)Alavanca (joystick):
E uma caixa que contém um bastão que pode ser movimentado com a mão. Ao
computador hospedeiro é informado o ângulo e direção de inclinação do bastão. Esta
informação pode ser usada para calcular deslocamentos nos eixos x e y conforme a
direção e velocidade de movimentação do bastão.
d)Trackball:
Consiste numa caixa com uma esfera que pode ser movida com a mão. Informa ao
computador hospedeiro a direção e distância de movimentação da esfera, que podem
ser usadas no cálculo de deslocamentos nos eixos x e y.
e)Rato (mouse):
E um instrumento que pode ser deslocada sobre uma superfície plana e informa o
deslocamento em dois eixos ortogonais. Em geral, uma marca na tela acompanha os
movimentos da mão.
Tipos:
-mecânico: fricção de urna esfera sobre a superfície permite a identificação do
movimento em dois eixos;
-óptico: o deslocamento é identificado sobre uma grade com fundo espelhado
(superfície especial). O mouse emite luz que é refletida pela superfície exceto quando
há o desenho da grade; a interrupção da reflexão é usada para contagem do
deslocamento;
-barramento: o mouse está ligado a uma placa especial, colocada diretamente no
barramento do computador hospedeiro;
-serial: o mouse está conectado ao computador hospedeiro via interface serial.
f)Tela sensível ao toque:
E uma tela revestida com uma grade raios infra-vermelhos (invisíveis). A interrupção
destes raios (com o dedo ou outro objeto qualquer) é detectada e permite a localização
exata do ponto indicado pelo operador. E usado para implementar a escolha de
opções.
g)Painel ou mesa sensível ao toque:
Consiste de uma superfície revestida com uma grade de fios condutores de corrente
elétrica. A interrupção desta corrente (com o dedo ou outro objeto qualquer) é
identificada e permite a localização exata do ponto. Usado para implementar escolha de
opções.Plotter ou traçador:

Permite o desenho de vetores, texto, círculos pelo deslocamento de uma caneta sobre
papel ou outro suporte. A qualidade é superior à das impressoras em termos de
desenho devido à maior resolução.
Matricial
a) Scanner:
Permite a aquisição automática de imagens impressas. A imagem é varrida por um feixe
de luz, sendo a intensidade do reflexo produzido por cada ponto medida e armazenada
digitalmente em memória (preto/branco, tom de cinza). Desta maneira é construída a
representação matricial da figura na memória do computador hospedeiro ou da placa
própria do scanner.
Tipos:
-De mão: o scanner e manualmente deslocado sobre o papel que contém a imagem. Há
problemas de precisão da digitalização, já que o processo é sucetível a mudanças de
velocidade;
-De mesa: a alimentação do papel é automática (maior precisão, imagem maior).
b)Digitalizador de imagens:
Permite a conversão de um sinal analógico (imagem) em digital (matriz de pontos
representados por intensidades de cinza ou cores). Realiza a captura em alta
velocidade (de 1/60 a 1/30 segundos).
Outros
a)Caixa de diais:
Contém um conjunto de diais que podem ser rotacionados pelo usuário. O dispositivo
informa os percentuais de rotação dos botões, que podem ser interpretados como
valores reais quaisquer. E usada para grandezas unidimensionais (ângulos, fator de
multiplicação, etc.).
b)Teclado de funções programáveis
Informa o código de uma tecla selecionada pelo operador. O programa pode livremente
associar diferentes interpretações para cada tecla.
3.3 Estações de Trabalho
Características principais:
-Monitor gráfico de alta resolução (1024 X 768)
-Cores:
rnínimo= 16, 256
rnáximo= 32 Milhões

CPU: no início= MC68020 – hoje= RISC (Reduced Instruction SeI Compuier)
-Processador aritmético especializado em operações de ponto flutuante
-Processador gráfico:
-2D: realização de desenho de retas, curvas, preenchimento de áreas da tela,
movimentação de regiões da tela, cursor, “pick’, etc.
-3D: realização de visualização, preenchimento com sombreado, etc.
-Mouse, caixa de diais
-Ligação em rede (Internet e Intranet)
-Sistema operacional Unix
A descrição de cargos é um processo que consiste em enumerar as tarefas ou
atribuições que compões um cargo e que o torna distinto de todos os outros cargos
existentes na organização.
3.4 Software Bidimensional
3.4.1 Estrutura interna de Aplicações Gráficas
Os principais componentes são:
MODELAGEM
VISUALIZAÇÃO
INTERFACE COM USUÁRIO
3.4.2 Modelagem de Objetos
O formato de um objeto bidimensional pode ser representado por uma figura plana,
que por sua vez pode ser apresentada na tela de um computador sob a forma de
pontos dispostos em unia matriz de x linhas e y colunas (IMAGEM).
É preciso fazer a distinção entre:
-representação de um objeto pela descrição geométrica de seu formato (círculos,
linhas retas, retângulos, etc): VETORIAL
-representação pictórica de um objeto pela sua imagem (matriz de pontos): MATRICIAL.
3.4.3 Matricial
A representação ele urna imagem envolve uma matriz retangular (M linha3, N colunas)
de pontos de cores diferentes. O número de bits necessários para cada porto da matriz
depende do número de cores da imagem.
Este tipo de representação caracteriza-se por não permitir a identificação individual de
elementos dentro do retângulo de pontos, além de atrelar o objeto à resolução
escolhida para armazenamento (tamanho, formato, orientação, definição).
Operações que podem ser realizadas com urna imagem:
– ampliação (1/4,1/16)
– redução com média de cores (4/1, 16/1)
– (filtragem); operações com pontos da vizinhança
Devido ao grande espaço necessário para armazenamento de imagens, sua utilização
geralmente envolve compressão em tempo de execução da aplicação.
3.4.4 Vetorial
A representação vetorial é mais utilizada por ser mais compacta e permitir a realização

de cálculos sobre os elementos armazenados. Alguns conceitos:
-Objeto: é o que se deseja representar graficamente. Exemplo: urna cadeira, uma
parede;
-Universo: é o conjunto de objetos, ou ‘cena”, que se quer representar. Exemplo:uma
sala.
Aspectos importantes:
(a) sistema de referência: origem, orientação e unidade dos eixos para representação
da informação geométrica (pontos, basicamente). Deve ser escolhido conforme a
necessidade de cada aplicação (para efetivamente desenhar na tela, & necessário
realizar urna série de operações, que são tratadas no âmbito da “visualização de dados
2D”);
– SRU = Sistema de Referência do Universo
(b) técnica para representação/armazenamento dos objetos: há várias opções, sendo
urna delas (a mais popular) a representação por arestas. Esta técnica permite a
representação aproximada do contorno do objeto por meio de segmentos de reta
adequada aos dispositivos vetoriais. “Vértices” são os pontos principais do objeto,
representam os cantos vivos; “Arestas” são linhas (cm geral retas) que unem os
vértices. Elementos: TOPOLOGIA e GEOMETRIA.
3.5 Transformações Geométricas
São operações realizadas com as coordenadas dos pontos que representam a figura do
objeto (vértices) e que permitem:
– Mudança de tamanho, deformações (Escala);
– Mudança de orientação (Rotação);
– Mudança de posição (Translação).
4.4 – Visualização de objetos
Para visualizar um objeto bidimensional:
1-percorrer a estrutura de dados, identificando os elementos geométricos (linhas retas,
círculos, arcos).
2-coordenadas dos vértices e/ou pontos de controle;
3-realizar as transformações necessárias para que as coordenadas de tela
correspondentes sejam calculadas;
4-executar ponto a ponto as funções que acionam o dispositivo para que e desenho
apareça na tela.
Transformações de visualização: cálculos que devem ser aplicados os pontos para que
a imagem de um objeto representado em seu sistema de referência (SRU) possa ser
desenhado na tela em proporção compatível com o modelo.
SRLT= Sistema do Referência do Universo
SRD= Sistema de Referência do Dispositivo
Mapeamento: operação de representação de um objeto em outro sistema de
referência. O mapeamento de SRU -> SRD envolve, no mínimo, mudança de escala e
inversão do eixo y. Para que estes cálculos possam ser efetuados automaticamente
pacote, sem considerar o caso particular de cada aplicação, foram estabelecidos alguns
conceitos:

a) Janela ele seleção (window): Permite a definição da região do Universo que deve ser
“mapeada” para a tela. Informada por meio de dois pares de coordenadas no SRU:
canto inferior esquerdo (mínimo) e canto superior direito (máximo).
Para efeito de cálculo de escala, considera-se que este retângulo deve ocupar toda a
área disponível para desenho; os pontos que se encontram dentro do retângulo são
calculados proporcionalmente.
b) Janela de exibição (viewport)
Permite a definição da área da superfície de exibição (tela) que deve ser ocupada pelo
desenho. Possibilita a divisão da área de desenho em “janelas” que podem apresentar
inclusive o resultado de aplicações diferentes, que estejam executando
simultaneamente.
Definida através de um par de coordenadas no SRD: canto inferior esquerdo (mínimo)
e canto superior direito (máximo).
(c) Recorte (clipping)
Operação que elimina do desenho as partes que ficam fora da window -> fora da área
que deve ser vista na tela. Basicamente consiste em verificar as seguintes situações, a
cada elemento (linha, círculo, texto, polígono) que compõe a figura:
-elemento completamente dentro= deve ser desenhado
-elemento completamente fora= deve ser eliminado
-parte do elemento dentro, parte fora= apenas a parte que está fora deve ser
eliminada. Isto é feito pelo cálculo da intersecção do elemento com as bordas da
window.
d) Relação de aspecto (aspect ratio)
No SRU, a unidade em x mede o mesmo que em y. No SRD, os pixels podem não ser
quadrados (as unidades em x geralmente são menores cio que em y).
É necessário corrigir esta distorço para evitar deformações da imagem (ex: um quadro
aparece como um quadrado, se isso não for feito).
e) Operações com window/viewport:
PANNING, PAN, PANORÂMICA: modificação dos limites da window para passear’ pelo
universo (apenas posição, o tamanho não deve ser modificado). A cada instante uma
parte diferente é exibida na viewport.
ZOOMING: modificação do tamanho da window para ampliar ou reduzir a área a ser
exibida na tela. Mantendo-se o tamanho da viewport constante, o desenho aparece
reduzido ou ampliado, respectivamente. Usada para salientar uma porção do universo
na tela.
DEFORMAÇÃO: é observada quando a proporção x/y da window e da viewport são
diferentes. Os objetos podem aparecer “achatados” ou “alongados”, conforme o caso.

3.6 Construção da Imagem
A construção da imagem a partir de informações geométricas como pontos extremos
de um segmento de reta, centro e raio de um círculo, etc. Envolve procedimentos
classificados numa área que trata da “conversão matricial de elementos geométricos”
ou ainda das “técnicas para operações raster”.
Os procedimentos basicamente retomam a equação do elemento geométrico e calculam
todos os pontos do mesmo baseando-se nos parâmetros, que em geral indicam pontos
da tela. Devido ao tempo necessário para a realização desses cálculos, atualmente é
grande a tendência para sua realização em outro processador, o “processador gráfico”.
a) Linhas retas
A equação da reta é y = a.x + b onde a e b são coeficientes que podem ser calculados
a partir das coordenadas das extremidades do segmento de reta.
Problemas:
– tempo
– efeito “escada” (baixa resolução)
Soluções:
– algoritmos mais otimizados: incremental, Bresenham
– alisamento de bordas (anti-aliasing)
b) Círculo
A equação paramétrica do círculo é x(t) = raio . sen (t), y(t) = raio. cos (t) onde “t” é
um ângulo que pode ser variado entre O e 360 para a obtenção de todos os pontos.
Problema:
-tempo
Solução:
-algoritmos mais otimizados: uso de simetria, incremental
3.7 Pipeline para Gráficos 2D
Passos para desenhar um objeto bidimensional:
1-Realizar as transformações geométricas sobre todos os pontos que definem o objeto
(escala, rotação e translação, nessa ordem);
2-Realizar o recorte contra a window (eliminar as partes do desenho que não estão
selecionadas para visualização);
3-Calcular as coordenadas dos pontos no sistema de referência do dispositivo real
(mapeamento window-viewport);
4-Construção da imagem ponto-a-ponto.
3.8 Dispositivo Lógico de Saída Gráfica
O uso de dispositivos gráficos tipicamente envolve:
-endereçamento em uma matriz de pontos (orientação dos eixos e resolução são
importantes);
-desenho de pontos, linhas, círculos, texto, áreas preenchidas,etc. As aplicações
gráficas dificilmente trabalham diretamente com o dispositivo gráfico real, mas sim
num nível mais alto de abstração:
-dispositivo REAL resolução e capacidade gráfica do hardware (às vezes não possui
nem rotina para desenho de linhas, e a resolução da tela depende do dispositivo);
-dispositivo VIRTUAL funcionalidade implementada por um “pacote gráfico” (função de
linha implementada em software, resolução da tela em reais, etc.) Vantagem desta
abordagem: a aplicação trabalha em um nível mais alto, com funções mais sofisticadas.

Além disto, garante portabilidade, pois o dispositivo virtual pode ser emulado em
outros equipamentos.
Desvantagem: as várias camadas de software tornam a execução mais lenta (por
causa da sofisticação) e não se pode aproveitar, funções implementadas em hardware.
3.8.1 Funcionamento Básico
O dispositivo virtual é acessado por meio de um PACOTE GRAFICO, que implementa
um conjunto de funções que permitem o acesso de maneira simplificada. Há pouca
variação entre a utilização de dispositivos como monitor, plotter e impressora, já que
as funções referem-se a um dispositivo lógico “vetorial”.
Os pacotes podem operar em diferentes níveis: meramente funções para acesso ao
dispositivo físico ou implementação de operações mais sofisticadas como
transformações geométricas e recorte.
Funcionamento típico:
-é necessário conectar e desconectar o dispositivo físico à aplicação (“abertura” /
“fechamento”);
-o “estado corrente” do pacote mantém as informações referentes ao uso do
dispositivo pela aplicação (atributos gráficos);
-as funções de desenho recebem parâmetros (coordenadas dos pontos) e executam
conforme o “estado” do pacote gráfico;
-produzem desenho como se estivesse a deslocar uma caneta sobre tela/papel, a
deixar um rastro. A posição dessa caneta faz parte do “estado” e permite a indicação
de desenhos relativos à sua posição corrente. Exemplo de uso: desenho de uma casa;
-“abrir” o dispositivo gráfico;
-escolher cor de desenho = branca;
-desenhar paredes com linhas retas;
-escolher cor de desenho vermelha;
-desenhar telhado com linhas retas;
-“fechar” o dispositivo gráfico.
3.8.2 Tipos de Funções Gráficas
a) Saída ou desenho: permitem a realização de desenho na superfície de exibição pelo
deslocamento de uma caneta virtual. Tipos de funções de saída:
– Ponto (x, y): dimensão de um pixel.
Atributos = cor
– Linha (xi, yi, xf, yf): reta entre dois pontos dados (relativa ou absoluta).
Atributos = cor, estilo, espessura.
– Polígono (n, vértices): múltiplas linhas conexas.
Atributos = cor, estilo, espessura.
– Área (n, vértices): região delimitada por polígono fechado.
Atributos = cor, padrão para preenchimento, orientação, posição inicial e escala para
padrão.
b) especificação de atributos: definem o estado do pacote no que se refere às funções
de desenho (cor, estilo de linhas, tipo de texto, padrão de preenchimento; etc.);
c) controle: permitem o controle do dispositivo pela aplicação no que se refere a
conexão, sistemas de coordenadas, opções de funcionamento, etc;
d) interrogação: retornam a aplicação informações sobre o estado do pacote ou
características do dispositivo físico conectado;
e) transformações: alguns dispositivos mais sofisticados permitem a realização de
operações com as coordenadas dos pontos indicados nas funções de desenho;

f) entrada alguns pacotes fornecem dispositivos de entrada ligados aos de saída.
3.8.3 Turbo C
As funções gráficas do compilador Turbo C são oferecidas juntamente com o ambiente
normal de compilação. Para usá-las, incluir o arquivo “graphics”, que contém definições
de constantes usadas pelas funções. Durante a ligação, deve-se incluir a biblioteca
gráfica.
Alguns conceitos:
-Coordenadas dos pontos são dependentes do dispositivo;
-DRIVER: conjunto de funções específicas para determinado dispositivo gráfico. São
armazenadas em um arquivo com sufixo “BGI” e carregadas na memória em tempo de
execução;
-MODE: determina a resolução e número de cores que devem ser usadas. Cada DRIVER
pode ter diversos MODES;
-PALETTE: tabela de cores. Associa um índice a urna cor real. Pode ser fixa ou
programável, dependendo do modo escolhido;
-VISUAL PAGE: cm alguns modos de algumas placas é possível trabalhar com mais de
uma página de imagem simultaneamente: uma é copiada na tela, e as demais podem
ser usadas apenas para desenho;
-VIEWPORT: região limite da para desenho; as partes que estão fora da mesma são
eliminadas pelo próprio pacote;
-CP (Current Position): posição da caneta virtual.
Funções de desenho:
-Arc: arco de círculo, dado por centro, raio, ângulo inicial e final;
-Bar, bar3D: barra preenchida dada por dois pontos da diagonal;
-Circle: círculo dado por centro e raio (correção de aspecto feita automaticamente);
-Drawpoly, fillpoly: polígono (vazado ou preenchido), dados os vértices;
-Ellipse, fillellipse: elipse (vazada ou preenchida) dada por centro, raios menor e maior
e ângulos inicial e final;
-Floodfill: preenche uma região da tela dados um ponto inicial e a cor da borda;
-Line, linerel, lineto: reta (absoluta, relativa ou a partir da CP);
-Moverel, moveto: só desloca a CP;
-Outtext, outtextxy: desenha texto (na CP ou absoluto).
-Pieslice: fatia de um círculo, dados centro, raio e ângulos inicial e final;
-Sector: fatia de uma elipse, dados centro, raios menor e maior e ângulos inicial e
final;
-Cleardevice, clearviewport: limpa toda a tela ou somente a viewport.
Atributos:
-Setcolor: cor de desenho;
-Setfillstyle: padrão e cor para preenchimento de áreas (pie, sector, fillpolygon,
floodfill, bar);
-Setlinestyle: estilo e espessura de linhas (une, circle, poiygon, arc, elipse);
-Settextjustify: alinhamento, tipo e tamanho dos caracteres para desenho de texto
(outext);
Funções para imagem:
Put/getpixel: acesso a pixel;
Put/getimage: acesso a regiões retangulares da tela;
3.8.4 Projeção
Para desenhar um objeto 3D numa tela 2D é preciso fazer uma projeção. Elementos
que especificam uma projeção:
-Plano.da projeção (em geral, escolhe-se o plano z=0 da câmera sintética);
-direção dos raios projetantes (em geral, escolhe-se a direção do eixo z da câmera
sintética, sentido inverso)
-Tipo da projeção:

-Paralela: raios projetantes são paralelos entre si -> não há deformações;
-Perspectiva: raios projetantes convergem para o “centro da projeção” ou foco ->
objetos mais distantes do plano da projeção aparecem menores;
– Elementos da projeção
Técnicas para apresentação
Depois de projetado, o desenho é produzido na tela da mesma maneira que em 2D
(window, recorte, viewport, conversão matricial).
A apresentação na tela pode ser feita em vários níveis de sofisticação:
a) Wirefrarne: apenas as linhas (arestas) que compõem o objeto são desenhadas,
dando a aparência de “arames”. Esta técnica não possibilita boa compreensão do
formato do objeto, pois há muitas linhas no desenho (mesmo as linhas de trás, que
não seriam vistas, são desenhadas). Além disto, é sujeita a ambiguidades;
b) Depth-cueing: desenho de linhas, porém com utilização de cor para facilitar a
compreensão da profundidade: as linhas ficam mais escuras com o aumento da
distância em relação ao observador. Assim, as partes de trás naturalmente
desaparecem do desenho;
c) Remoção de linhas escondidas: desenha-se apenas linhas, porém considera-se a
superfície do objeto para determinar se uma linha aparece ou não. As linhas “de trás”
são eliminadas do desenho, facilitando a compreensão do formato do objeto;
d) Realismo, foto-realismo: é a técnica que permite a geração de imagens que tentam
reproduzir a realidade em termos de aparência (cor, efeitos de iluminação e de textura
de materiais). Baseia-se em leis da Física, normalmente simplificadas e adaptadas para
o tipo de equipamento disponível. Em geral, imagens com acabamento foto-realístico
consomem muito tempo de processamento (da ordem de horas) devido à necessidade
de cáculos intensos e são modestamente usadas em animação por computador por
este motivo.
Algumas técnicas:
-Sombreamento: simulação do efeito de iluminação, em que as partes que as recebem
mais luz têm cor mais clara. É calculado com base em leis de reflexão da luz;
-Sombras projetadas: simulação da obstrução da passagem de luz por objetos opacos,
escurecendo parcial ou totalmente outros objetos;
-Penumbra: transição gradual e suave entre zonas que estão com e sem iluminação
(na sombra ou expostas à luz);
-Reflexo: objetos do tipo espelho apresentam em sua superfície a imagem de outros
objetos do universo. Isto pode ser simulado pelo acompanhamento dos raios refletidos
para saber a informacão de cor que trazem consigo de outros objetos;
-Refração: objetos transparentes permitem ver através de si outros objetos com

alguma distorção de forma e cor;
-Ray-tracing: técnica para geração de imagens que simula o percurso dos raios
luminosos desde o observador até os objetos que os refletem/transmitem (percurso
inverso ao verificado na natureza). A idéia é simples, a implementação também, mas o
tempo consumido é ainda muito grande;
-Radiosidade: técnica para geração de imagens com realismo que determina as trocas
de energia entre os objetos em cena para calcular sombras e reflexos. Baseia-se em
leis da termodinâmica, utilizando equacionamentos que descrevem a concentração de
energia num ambiente;
-Tempo de exposição: objetos em movimento tendem a parecer borrados quando o
tempo de exposição da fotografia é demasiadamente longo. O efeito é chamado de
“motion blur”;
-Profundidade de campo: a abertura do diafragma utilizada para uma fotografia
influencia a faixa de distância (campo) em que os objetos estarão em foco (mais
fechada, maior faixa).
3.9 Padrões em Computação Gráfica
No início: necessidade de funções para o traçado de linhas e texto em dispositivos
diferentes entre si (terminais e plotters). Foi criado o conceito de “Pacote Gráfico”, que
reunia funções gráficas para acesso a esses dois tipos de dispositivos.
Depois: necessidade de utilizar diferentes terminais, com resolução, número de cores
diferentes.
Hoje: necessidade de desenvolver sistemas portáveis. O custo para adaptação do
sistema a um novo equipamento deve ser muito inferior ao de reescrevê-lo.
3.9.1 O Que Padronizar?
a) Programas: o programa pode ser levado de urna instalação para outra (linguagem
de programação, sistema operacional, base de dados, pacote gráfico);
b) Dispositivos: o dispositivo pode ser instalado em diferentes ambientes com baixo
custo de adaptação dos pacotes gráficos existentes;
c) Informação geométrica: as bases de dados gráficos podem ser levadas de uma
aplicação para outra, na mesma ou outra instalação.
3.9.2 Modelo Conceitual de Aplicações Gráficas
Componentes:
-interface com dispositivos gráficos
-pacote gráfico
-sistema de janelas gestor da interface com usuário
-gestor da base de dados
-aplicação: interface com
-dispositivos gráficos
-base de dados gráficos
3.9.3 Armazenamento de Dados Gráficos
a) CGM (Computer Graphics Metafile)
-Define um formato para armazenamento e recuperação de figuras independentemente
de dispositivo, aplicação ou instalação;
-Permite mais de urna figura por arquivo;

-Informações que podem variar de um sistema para outro (precisão de coordenadas e
cores, conjunto de caracteres usado, etc) são definidas num escritor;
-Figura é descrita por primitivas 2D semelhantes às do GKS;
-Formatos:
-Binário
-Texto legível
-Caracteres codificados (ASCII)
b) IGES (Initial Graphics Exchange Specification)
-Padroniza um formato para armazenamento e recuperação de bases de dados
geométricos independente de aplicação ou instalação;
-Não apenas o desenho, mas toda a descrição geométrica dos sólidos, superfícies, etc,
permitindo análise, simulação ou simplesmente o desenho;
-1980, porém já estável atualmente.
c) PDES (Product Data Exchange Specification)
-Semelhante ao IGES, porém com informações adicionais para manufatura
(especificações de tolerância, material, acabamento da superfície, etc.);
-Ainda em fase de definição.
3.10 Aplicações Gráficas
Algumas justificativas para o uso de Computação Gráfica:
-facilidade para comunicação de idéias ou resultados sintetizados em figuras;
-facilidade para modificação de desenhos existentes;
-simulação de alternativas (de funcionamento, de custo, de aparência);
-visualização do invisível (muito pequeno, muito grande, incolor, ambientes artificiais).
3.10.1 Gráficos para Apresentações
Nessa área estão classificados os programas e equipamentos que permitem a
elaboração de apresentações, fornecendo recursos para:
-construção de gráficos a partir de informações contidas em tabelas (gráficos de barra,
de torta, tridimensionais). Em geral, tal tipo de programa vem associado a urna
planilha eletrônica;
-desenhos e texto para elaboração de transparências e slides para apresentação. Esse
tipo de programa em geral está associado a um dispositivo para registro de imagem em
filme ou plotter (para transparências);
-animações simples para demonstração em exposições. As animações são
bidimensionais e realizadas praticamente na base de substituição de telas previamente
preparadas (efeitos de fade, scroll, etc).
3.10.2 Editoração Eletrônica
Permitem a combinação de desenhos e texto num único ambiente. A edição e
formatação do texto é facilitada, e o resultado pode ser visto na tela antes da
impressão. O fotolito pode ser obtido diretamente a partir do documento em meio
magnético.
Atualmente é grande o interesse neste tipo de aplicação devido à dificuldade (demora,
erros) e realização da mesma tarefa sem auxílio de computador. O ambiente de
concepção do documento, quando integrado ao ambiente de impressão do mesmo
(através do fotolito), elimina a necessidade de provas de fotolito, uma tarefa que
consome muito tempo e recursos.
Tipicamente, os sistemas para editoração eletrônica oferecem ferramentas para
-entrada/edição de texto, com possibilidade de verificação ortográfica, etc;
-apresentação do texto: diversos tipos, tamanhos e estilos de caracteres, que podem
ser posicionados em orientação qualquer;
-inclusão de imagens digitalizadas no texto, com possibilidade de enquadramento;
-construção dc figuras por meio de editores que oferecem linhas, círculos, áreas
preenchidas e texto, além de sofisticadas operações de edição;
-diagramação: formatação automática do documento em colunas, páginas, etc;
-tratamento de cor de impressão, inclusive com separação para elaboração de

fotolitos.
3.10.3 Animação por Computador
Animação por computador é uma área fascinante que permite filtrar o que for
determinado pelo animador, seja algo real ou inexistente. Há dois tipos distintos de
animação por computador: animação do tipo “cartoon” e “modelada”.
Cartoon:
“Cartoon Animation’ permite a elaboração de desenhos animados como os produzidos
pelos estúdios Disney e Hanna-Barbera. Neste tipo de animação, o computador limitase
a auxiliar tarefas como:
-desenho dos quadros-chave;
-interpolação: geração automática de imagens intermediárias;
-pintura dos quadros da animação;
-sincronização com trilha sonora.
Todas as tarefas são realizadas sobre imagens, portanto em duas dimensões.
Modelada:
Na animação modelada, o computador é responsável pela simulação de um modelo
durante certo intervalo de tempo e pela geração das imagens correspondentes.
Normalmente o modelo descreve um universo tridimensional, composto dos seguintes
elementos:
-modelo geométrico (formato) de todos os objetos que aparecem na cena;
-descrição do comportamento dos objetos em cena ao longo do tempo (deslocamento,
rotações, deformações);
-modelo de iluminação da cena (posição, orientação e cor das fontes de luz,
características dos materiais de que são feitos os objetos);
-instruções de filmagem (posição, objetivo e efeitos de uma câmera sintética).
Assim sendo, os sistemas de animação modelada são compostos de módulos com
funções bem distintas:
-modelador de objetos tridimensionais;
-simulador de comportamento, o que pode ser tão simples quanto a interpolação de
duas posições chave, ou tão complexo quanto a simulação da lei de corpos em queda
livre;
-simulador de câmera sintética;
-gerador de imagens com realismo, considerando aspectos de iluminação e de
materiais.
Devido à complexidade das imagens geradas, em geral este tipo de sistema não produz
animação em tempo-real, mas sim quadro-a-quadro, sendo gravada em vídeo ou filme
simultaneamente; a animação só é realmente observada quando os quadros são
projetados em alta velocidade (30 q/s em televisão, 24 q/s em cinema).
Por esse motivo, os sistemas de animação normalmente fornecem também um módulo
capaz de exibir uma versão simplificada da animação em tempo-real, permitindo a
‘depuração” da animação. Este módulo é chamado de “preview” e origina-se de uma
etapa da animação tradicional chamada de “pecil test”.
3.11 CAD / CAE / CAM
Computer Aided Design, Engineering e Manufacture, respectivamente. O projeto de
um novo objeto pode ser completamente realizado com o auxílio de ferramentas que
permitem:
-Especificação da forma do objeto;

-Estrutura interna e material de que o objeto é feito;
-Visualização da aparência do objeto conforme determinadas condições de iluminação;
-Simulação de seu comportamento sob determinadas condições de forças e análise dos
resultados;
-Elaboração automática de informação para engenharia (desenhos, documentação de
projeto);
-Elaboração automática de informações para manufatura (programa para controle
numérico ou acionamento de robôs).
A grande vantagem é que o objeto pode ser testado e mesmo visto sem ser
efetivamente construído.
3.11.1 Visualização de Dados
Nesta área, utiliza-se computação gráfica para facilitar a compreensão de resultados da
simulação de modelos com 4 eixos ou mesmo de fenômenos invisíveis. A grande
vantagem é o controle exercido sobre o experimento, cuja velocidade, dimensão e
apresentação podem ser minuciosamente programados.
Como exemplos pode-se citar a simulação de fenômenos químicos (em geral micros
ópticos), meteorológicos (em geral muito grandes e incolores), físicos (muito rápidos e
de difícil reprodução), médicos (internos ao corpo humano), botânicos.
3.11.2 Realidade Artificial
Aparentemente futurista, a realidade artificial na verdade simplesmente vai ao
encontro das espectativas dos homens em relação à facilidade de uso de
computadores. Aplicações em que a interação homem-máquina é realizada com gestos,
movimentos de olhos e cabeça, etc. ainda são consideradas distantes mas já começam
a tornar-se viáveis pela existência de dispositivos como “data grove”. Neste tipo de
aplicação, o usuário “mergulha’ num ambiente totalmente modelado no computador e
tem a sensação de que este ambiente é “real”. Os dispositivos que garantem a
“imersão” completa do usuário no ambiente artificial são a luva, que permite interação
gestual, e o display montado diretamente sobre os olhos, que restringe a visão .à
imagem sintetizada na tela, em pares estereoscópicos.
3.11.3 Outras
a) Cartografia: permite a visualização facilitada de grande volume de informações, com
possibilidade de selecionar o tipo de informação que deve ser vista a cada instante;
b) Arte: área ainda pouco explorada, permitirá com certeza a introdução de novos
meios de expressão artíticas, como a arte interativa, assim como popularizará a
animação.
3.12 Escrita à Mão x Computação Gráfica
Com o advento de novas tecnologias, como o computador, está sendo deixada de lado
a arte de se escrever a punho e demonstrar a letra bonita, Entre os Séculos XVI e XIX,
a figura do “calígrafo” ocupou lugar de destaque na sociedade, chegando até mesmo a
ser chamado de artista no Oriente. Conforma pesquisas, esta prática tem sido relegada
a segundo plano. Após a reforma do ensino no Brasil, ocorrida em 1950, a caligrafia foi
extinta do currículo das escolas. A determinação do Ministério da Educação é que cada
instituição de ensino escolha, de acordo com o seu projeto pedagógico, a utilização dos
velhos cadernos de caligrafia.
Um dos principais argumentos utilizados por quem defende o ensino da caligrafia é o
de que pessoas com letra ruim estão com 50 % de sua capacidade de comunicação
prejudicada. Tal falha, segundo esta teoria, se reflete em empregos rejeitados,
reprovação em vestibulares e concursos e confusões provocadas por escritas ilegíveis,
como a dos médicos e odontólogos.
Nitidamente percebe-se que o uso do computador muito implica no uso ou não da
escrita a mão. A qualidade e nitidez proporcionada pelos recursos gráficos, tais como
impressoras, softwares e demais recursos, fazem com que o computador se torne peça
chave no local de trabalho, na escola e em casa.
Hoje percebe-se até a queda do número de cartas, já que em era digital a agilidade do
correio eletrônico extingue na maioria das vezes a lentidão da entrega de uma

correspondência.
3.13 Programas Gráficos
3.13.1 Corel Draw
O Corel Draw é um programa gráfico com altíssima capacidade e inúmeros recursos.
Este Software trabalha com vetores e bitmaps, auxiliando e tornando-se peça chave
para a finalização de arquivos com conteúdo gráfico.
Este programa, assim como os semelhantes FreeHand e Quark, acabaram por
substituir o trabalho de dias na criação de simples textos ou até mesmos trabalhos com
cores variadas, utilizando de degrades, preenchimentos sólidos, elaboração de textos
comuns e artísticos. Antigamente para se gerar um texto, era grafada em folhas
transparentes letra por letra no sistema transfer. Hoje em segundos, é gerado um
texto e impresso em papel, poliéster, transparência, banner, ou seja, onde for
necessário.
O Corel Draw é o software gráfico mais utilizado por agências de publicidade, artistas
gráficos, gráficas, birôs de fotolito e demais setores que trabalham com geração e
finalização de arquivos gráficos pela sua precisão e facilidade de uso.
3.13.2 Photoshop
O Photoshop é um programa gráfico especialmente desenvolvido para o tratamento e
manipulação de fotos e bitmaps.
É um software completo para quem utiliza de tratamento de cores em fotos, correção
de imperfeições em imagens e até mesmo a estilização delas. Os arquivos gerados
neste programa possuem compatibilidade com o Corel Draw apenas para a importação
e separação de Layers, e não para a edição. Já os arquivos de Corel Draw não possuem
compatibilidade no programa Adobe Photoshop.
3.13.3 Page Maker
O Page Maker é um programa especialmente desenvolvido para publicações como
jornais e revistas.
É um software que dá mobilidade para o trabalho com quadros de textos e digitação
de matérias e edição das mesmas.
3.13.4 Autocad
O AutoCad é uma das maiores revoluções no meio gráfico quando tratamos de
desenhos arquitetônicos em 2D e 3D.
É um software vetorial, que possui diversas ferramentas para facilitar o trabalho de
arquitetos e também desenvolvedores de embalagens e afins. Apenas não indicado
para a finalização de imagens, sua redenização ainda é pobre, necessitando de
programas auxiliares com maior capacidade de redenização com preenchimentos e
bitmaps (o que dá a realidade virtual ao desenho).
3.13.5 Word
Ao contrário do que muitos pensam o Word também pode ser definido como um
programa gráfico.
É um programa com diversas utilidades, não muito aconselhável para publicações e
artes gráficas mas sim para digitação de textos e correspondências.
É de fácil uso e com inúmeras facilidades, como auto geração de sumários, auto
correção, auto formatação, etc. É muito utilizado por estudantes e escritórios.
4 CONCLUSÃO
Ao término deste trabalho acabamos descobrindo as vantagens e as mudanças que
ocorreram ao longo de poucos anos.
O futuro tende a trazer a computação gráfica com maior intensidade. Hoje já é
essencial ao trabalho em televisão, edição de vídeos, criação de filmes, apresentações,
gráficas. A cada dia que se passa, chegamos mais próximos da perfeição em criação de
imagens e edição de trabalhos, com softwares e hardware cada vez mais potentes e
de alto processamento e armazenamento de dados. Ainda teremos a popularização de
workstations (computadores com recursos gráficos), interfaces gráficas para todas as
aplicações (facilidade de acesso ao computador por leigos, como já está acontecendo),
realidade artificial (Cyberspace, interação por manipulação direta de objetos inclusive
tridimensionais).

Então, fica a nosso cargo utilizar destes novos recursos que a tecnologia nos
proporciona. É importante mantermos atualizados e atentos as mudanças, pois elas
ocorrem em velocidade cada vez maior. A computação gráfica é um exemplo. Para
comprovarmos isso, podemos utilizar de materiais publicados a dez ou vinte anos atrás
e compararmos com os hoje publicados. Mas sabemos que a computação gráfica não
para aqui, pois o futuro trará muitas novidades fascinantes.

 

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