2 Introdução

Computação gráfica (CG) é o conjunto de métodos e técnicas para a construção, manipulação, armazenagem e exibição de imagens por meio de um computador (ISO 2015).

A computação gráfica tem suas origens no desenvolvimento dos primeiros computadores eletrônicos equipados com dispositivos de exibição. A partir do final da década de 1940, o computador experimental Whirlwind I do MIT (Instituto de Tecnologia de Massachusetts) e o sistema SAGE (Semi-Automatic Ground Environment) da Força Aérea dos Estados Unidos, foram os primeiros a utilizar dispositivos de exibição do tipo CRT (cathod-ray tube, ou tubo de raios catódicos) para exibir gráficos vetoriais compostos de linhas e pontos.

O uso do termo “computação gráfica” é um pouco mais recente. William Fetter, projetista gráfico da Boeing, utilizou o termo pela primeira vez em 1960 por sugestão de seu supervisor Verne L. Hudson, para descrever seu trabalho. Fetter utilizava gráficos tridimensionais no computador para criar um modelo estilizado de corpo humano que ficou conhecido como “Boeing Man” (figura 2.1). O modelo, composto de curvas e segmentos, era utilizado em simulações de ergonomia do piloto na cabine do avião.

Figura 2.1: “Boeing Man” desenhado por William Fetter em um IBM 7094 (fonte).

O acrônimo CGI (Computer-Generated Imagery) é frequentemente utilizado para se referir à geração de imagens e efeitos visuais em computador com aplicações em arte, entretenimento, simulação e visualização científica. Uma forma de CGI bastante conhecida e que chama a atenção por suas imagens bonitas é a síntese de imagens fotorrealistas. Um exemplo de imagem fotorrealista gerada em computador é mostrado na figura 2.2. A imagem é uma cena de arquitetura interior produzida com o Cycles Render Engine.

Figura 2.2: Scandinavian Interior, por Arnaud Imobersteg (fonte).

Atualmente, uma imagem como a da figura 2.2 pode ser gerada em qualquer computador pessoal que tenha sido fabricado nos últimos 10 anos. A imagem foi gerada com o software Blender, gratuito e de código aberto, e que tem o Cycles Render Engine como um de seus renderizadores. Entretanto, existe uma máxima em computação gráfica – a chamada 1ª lei de Peddie – que diz:

“Em computação gráfica, demais nunca é o suficiente.”

— Jon Peddie

De fato, mesmo com toda a evolução do hardware gráfico e das técnicas de CG, ainda não é possível gerar em tempo real imagens com o nível de qualidade obtido por renderizadores como o Cycles. Eventualmente, esse dia chegará. Porém, quando isso acontecer, o nível de exigência dos usuários e desenvolvedores será igualmente maior. Desejaremos imagens ainda mais detalhadas, com maior resolução, mais realistas, mais interativas, com mais efeitos cinemáticos, etc. Enfim, demais nunca é o suficiente.

Em computação gráfica, é necessário um cuidadoso compromisso entre a qualidade das imagens geradas e a eficiência com que essas imagens podem ser sintetizadas em um dado sistema computacional. Isso é particularmente importante quando as imagens precisam ser geradas em tempo real. Em jogos digitais, é comum que imagens de alta resolução tenham de ser geradas a uma taxa de, no mínimo, 30 quadros por segundo⁴. Mesmo os jogos que não visam o fotorrealismo exigem imagens em um nível de qualidade que só pode ser alcançado com o uso de técnicas avançadas de sombreamento e iluminação. Essas técnicas visam produzir resultados que, ainda que não sejam necessariamente acurados do ponto de vista físico, sejam suficientemente convincentes para um público cada vez mais exigente.

No decorrer do quadrimestre veremos que a evolução das técnicas e ferramentas de computação gráfica em tempo real é impulsionada pela busca da melhor qualidade de imagem que pode ser obtida de forma eficiente no hardware gráfico disponível no momento. Como resultado, é comum que os métodos adotem simplificações inusitadas, mas ao mesmo tempo muito efetivas, e explorem diferentes aspectos da percepção visual humana para criar uma ilusão de realismo que seja suficiente para chegar ao resultado desejado.

Referências

———. 2015. “Information technology – Vocabulary.” Standard ISO/IEC 2382:2015. International Organization for Standardization. https://www.iso.org/standard/63598.html.

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4. Em aplicações de realidade virtual, a taxa mínima recomendável é de 90 quadros por segundo.↩︎