O documento descreve a evolução da computação gráfica e da animação 3D desde os anos 1960, cobrindo melhorias em hardware, algoritmos, jogos e filmes. Progressos chave incluem o desenvolvimento de GPUs, ray tracing, renderização baseada em física e captura de movimento.

1. PÓS-GRADUAÇÃO EM GRÁFICA
DIGITAL
EVOLUÇÃO DOS GRÁFICOS DE
COMPUTADOR E DA ANIMAÇÃO 3D
Prof. Dr. Carlos A. P. Campani

2. BOEING MAN (ANOS 60)

3. COMO FAZER GRÁFICOS MAIS
RÁPIDOS E MELHORES?
●
Progresso nos algoritmos de manipulação de
gráficos;
●
Hardware mais rápido e com mais memória de
vídeo.

4. SOLUÇÃO DE HARDWARE: GPU
●
Processamento paralelo massivo (atualmente
mais de 1000 processadores);
●
Melhor gerenciamento do paralelismo;
●
Processamento especializado (direcionado a
gráficos);
●
Aumento da velocidade do barramento de
memória de vídeo.

5. PROGRESSO NA ARQUITETURA
DE GPU
1998: 16-bit de
profundidade de
cor e texturas
1999: Texturas múltiplas,
renderização de 32 bits
2000: T&L, mapas em
cubo, compressão de
texturas, filtro
anisotrópico
2001: Texturas 3D,
shadow maps
2002: Z-buffer,
Monitor duplo
Fontes: Tony Tamasi. The Evolution of Computer Graphics. NVIDIA, 2008.
NVIDIA GEFORCE RTX. url: https://www.nvidia.com/en-us/geforce/20-series/
2003: Compressão de cor
2005: Antialiasing
de transparência
2007: Precisão dupla
2018: NVIDIA RTX
(ray tracing)

6. MAPAS EM CUBO
Panoramas de melhor qualidade
que com o uso de mapas em esfera

7. FILTRO ANISOTRÓPICO
Melhora na qualidade de linhas oblíquas

8. SHADOW MAPS

9. Z-BUFFER
Problema da superfície oculta

10. ANTIALIASING DE
TRANSPARÊNCIA
Sem Com

11. RAY TRACING

12. PROGRESSO NA VELOCIDADE
DE GPU
Fonte: Tony Tamasi. The Evolution of Computer Graphics. NVIDIA, 2008.

13. RENDERIZAÇÃO: EFEITOS DA
LUZ

14. RENDERIZAÇÃO: EFEITOS DA
LUZ

15. PHYSICALLY-BASED
RENDERING (PBR)
●
Usa algoritmos de renderização que simulam o
comportamento físico da luz;
●
Computacionalmente exaustivo.

16. PHYSICALLY BASED
RENDERING
●
Reflexão e difusão;
●
Transparência;
●
Conservação de energia;
●
Metalicidade;
●
Reflexão de Fresnel.

17. PHYSICALLY BASED
RENDERING: FRESNEL

18. PHYSICALLY BASED
RENDERING: RESULTADOS
●
Renderização em tempo real;
●
Fotorrealismo.

19. PHYSICALLY BASED
RENDERING: RESULTADO

20. EVOLUÇÃO EM JOGOS DE
COMPUTADOR
Microsoft Flight Simulator 1.0 (1992)

21. EVOLUÇÃO EM JOGOS DE
COMPUTADOR
Commodore Amiga Alcatraz (1992)

22. EVOLUÇÃO EM JOGOS DE
COMPUTADOR
Doom (1993) – id Tech 1 engine

23. EVOLUÇÃO EM JOGOS DE
COMPUTADOR
AssaultCube (2006) – Cube engine

24. EVOLUÇÃO EM JOGOS DE
COMPUTADOR
Max Payne 3 (2012) – RAGE engine

25. EVOLUÇÃO EM JOGOS DE
COMPUTADOR
Anthem (2019) – Frostbite 3 engine

26. COMPARAÇÃO RENDERIZADOR
BLENDER E CYCLES
Cycles render
Blender render
Cycles render
com emissão

27. USANDO SHADERS NO CYCLES

28. COMPARAÇÃO RENDERIZADOR
CYCLES E EEVEE
Cycles render Eevee render

29. COMPARAÇÃO RENDERIZADOR
CYCLES E EEVEE
Cycles render Eevee render

30. ANIMAÇÃO
●
Percebemos uma série de imagens exibidas de
forma rápida como movimento;
●
Cada imagem difere levemente da anterior;
●
Estas imagens são chamadas de fotogramas,
quadros ou frames;
●
Animação é a criação destas imagens.

31. ANIMAÇÃO: FRAMES OU
QUADROS

32. ANIMAÇÃO

33. ANIMAÇÃO: VELOCIDADE
●
24 frames por segundo;
●
Taxa de fusão de cintilação.

34. ANIMAÇÃO TRADICIONAL
Branca de Neve e
os Sete Anões
Ollie Johnston
Câmera multiplanar

35. ANIMAÇÃO 3D
●
Stop Motion e Claymation;
●
Captura de movimento (MOCAP);
●
Animação procedural (via código)
●
Animação de modelos 3D usando computador.

36. STOP MOTION E CLAYMATION
King Kong (1933)
Claymation

37. CAPTURA DE MOVIMENTO
(MOCAP)

38. ANIMAÇÃO USANDO
COMPUTADOR

39. ANIMAÇÃO USANDO
COMPUTADOR
●
Keyframe – software interpola frames a partir de
frames chamados de keys;
●
Rigging – animação de personagem usando
uma estrutura hierárquica de partes com juntas
chamada de esqueleto.

40. ANIMAÇÃO USANDO
COMPUTADOR: KEYFRAME
●
A, B, C, D e E são keys
●
2, 4,6,7 e 9 são inbetweens
(interpolações)

41. ANIMAÇÃO USANDO
COMPUTADOR: RIGGING

42. TRON (DISNEY, 1982)
Primeiro filme feito com uso de animação por computador

43. TOY STORY (PIXAR, 1995)
Primeiro filme produzido completamente com uso de animação por computador

44. TOY STORY 3 (PIXAR, 2010)
Sem pelagem Com pelagem
Fonte: Art and Technology at Pixar, from Toy Story to today. SIGGRAPH ASIA 2015. Org. Ryusuke Villemin.

45. COMPARAÇÃO TOY STORY 2
(1999) E TOY STORY 3 (2010)
Fonte: Art and Technology at Pixar, from Toy Story to today. SIGGRAPH ASIA 2015. Org. Ryusuke Villemin.

46. BRAVE (PIXAR, 2012)
Cabelos
Fonte: Art and Technology at Pixar, from Toy Story to today. SIGGRAPH ASIA 2015. Org. Ryusuke Villemin.

47. SHREK (DREAMWORKS, 2001)

48. KUNG FU PANDA 2
(DREAMWORKS, 2011)

49. AGENT 327 (BLENDER
ANIMATION STUDIO, 2017)

50. NEXT GEN (NETFLIX, 2018)