Curso de Computação Gráfica

Aula 1 • Modelos e Espaços de Cor

Apresenta os modelos de cores RGB, HSV e perceptuais usados em pipelines gráficos. Os alunos aplicam conversões de espaço de cor relevantes para fluxos de trabalho de exibição e renderização.

Aula 2 • Sistemas de Coordenadas e Transformações

Define espaços cartesianos 2D e 3D, coordenadas homogêneas e transformações básicas. Constrói o vocabulário matemático usado em todos os capítulos subsequentes.

Aula 3 • História e Escopo da Computação Gráfica

Traça a evolução desde os primeiros displays raster até a renderização moderna orientada por GPU. Contextualiza a amplitude do campo em jogos, cinema, simulação e visualização.

Aula 4 • Visão Geral do Pipeline Gráfico

Mapeia os estágios desde a entrada de geometria até a saída final de pixels em um pipeline padrão. Fornece um modelo mental que ancora cada tópico abordado nos capítulos seguintes.

Aula 1 • Anti-Aliasing e Amostragem

Explica artefatos de aliasing e soluções baseadas em supersampling, MSAA e filtros. Conecta a teoria de amostragem às decisões de qualidade de imagem em todo o pipeline.

Aula 2 • Algoritmos de Desenho de Linhas

Aborda os algoritmos de Bresenham e DDA para rasterização eficiente de linhas baseada em inteiros. Conecta a precisão no nível do pixel ao estágio mais amplo de rasterização do pipeline.

Aula 3 • Algoritmos de Clipping

Apresenta os algoritmos de Cohen-Sutherland e Sutherland-Hodgman para clipping de viewport. Garante que apenas a geometria visível seja processada, otimizando o desempenho da renderização.

Aula 4 • Técnicas de Preenchimento de Polígonos

Ensina métodos de preenchimento por scanline, flood fill e edge-table para renderização de polígonos sólidos. Prepara os alunos para a rasterização de triângulos usada em pipelines 3D.

Aula 1 • Quatérnios para Rotação

Apresenta a álgebra de quatérnios como uma representação de rotação livre de gimbal lock. Aborda a interpolação SLERP para transições suaves de animação entre orientações.

Aula 2 • Representação de Malha e Estruturas de Dados

Aborda vertex buffers, index buffers, estruturas half-edge e winged-edge meshes. Prepara os alunos para armazenar e percorrer geometria 3D de forma eficiente em código.

Aula 3 • Visualização e Projeção

Constrói matrizes de visualização usando formulações look-at e deriva projeções perspectiva e ortográfica. Conecta a matemática da câmera ao estágio de transformação de vértices.

Aula 4 • Vetores e Matrizes em 3D

Revisa produto escalar, produto vetorial e operações com matrizes essenciais para gráficos 3D. Estabelece o kit de ferramentas de álgebra linear usado em todos os cálculos 3D subsequentes.

Aula 1 • Fontes de Luz e Propriedades

Define tipos de luz direcional, pontual, spot, de área e suas representações matemáticas. Estabelece as entradas de iluminação consumidas por todos os modelos de shading.

Aula 2 • Shading Ambiente, Difuso e Especular

Deriva os modelos de reflectância Phong e Blinn-Phong componente por componente. Os alunos implementam esses modelos em código de shader e ajustam parâmetros de material.

Aula 3 • Técnicas de Sombra

Aborda shadow maps, shadow volumes e percentage-closer filtering para sombras suaves. Conecta algoritmos de sombra aos conceitos de depth buffer do capítulo de projeção.

Aula 4 • Fundamentos de Renderização Fisicamente Baseada

Apresenta o BRDF de microfacetas, conservação de energia e o fluxo de trabalho metallic-roughness. Ponteia o shading clássico para pipelines PBR modernos usados na produção.

Aula 1 • Mapeamento Normal e Bump

Deriva o mapeamento normal em espaço tangente e o compara com variantes em espaço de objeto e espaço mundial. Estende o detalhamento da superfície sem aumentar a contagem de polígonos da malha.

Aula 2 • Fundamentos de Mapeamento de Textura

Aborda coordenadas UV, amostragem de textura e modos de wrap para aplicar imagens 2D a superfícies 3D. Conecta as consultas de textura ao estágio de fragment shader.

Aula 3 • Mapas de Superfície Avançados

Aborda mapas de deslocamento, oclusão ambiente, rugosidade e emissivos em fluxos de trabalho PBR. Integra múltiplos canais de textura em uma definição de material coesa.

Aula 4 • Mipmapping e Filtragem

Explica geração de mipmap, filtragem trilinear e filtragem anisotrópica para superfícies distantes. Aborda artefatos de aliasing causados pela minificação de textura.

Aula 1 • Programação de Vertex Shader

Aborda entradas de atributos de vértice, uniform buffers e implementação da transformação MVP em código de shader. Os alunos produzem geometria em espaço de clipe corretamente transformada.

Aula 2 • Compute Shaders e GPGPU

Apresenta dispatch de compute shader, memória compartilhada e barreiras de sincronização. Permite que os alunos descarreguem tarefas paralelas não gráficas para a GPU.

Aula 3 • Visão Geral da Arquitetura de GPU

Explica execução SIMD, escalonamento warp/wavefront e hierarquia de memória em GPUs modernas. Fornece o contexto de hardware necessário para escrever código de shader eficiente.

Aula 4 • Programação de Fragment Shader

Implementa equações de iluminação, amostragem de textura e mesclagem de saída em fragment shaders. Conecta modelos de shading do Capítulo 4 a código executável de GPU.

Aula 1 • Traçado de Raios Whitted

Implementa ray tracing recursivo com raios de reflexão, refração e sombra. Demonstra efeitos globais não alcançáveis apenas com modelos de shading locais.

Aula 2 • Traçado de Caminhos Monte Carlo

Apresenta integração de Monte Carlo, importance sampling e a equação de renderização. Os alunos constroem um path tracer unidirecional com iluminação direta e indireta.

Aula 3 • Denoising e Renderização Híbrida

Aborda buffers de acúmulo temporal, denoising baseado em IA e híbridos de rasterização-ray tracing. Conecta a qualidade do path tracing offline à viabilidade em tempo real.

Aula 4 • Fundamentos de Ray Casting

Deriva testes de interseção raio-esfera, raio-triângulo e raio-AABB a partir dos primeiros princípios. Estabelece as operações primitivas principais usadas em todos os algoritmos de ray tracing.

Aula 1 • Nível de Detalhe e Culling

Apresenta alternância de LOD, simplificação de malha, frustum culling e occlusion culling. Mantém a taxa de quadros reduzindo a geometria processada por quadro.

Aula 2 • Efeitos em Espaço de Tela

Implementa SSAO, SSR e SSGI usando buffers de profundidade e normal do G-buffer. Adiciona aproximações de iluminação global a baixo custo computacional.

Aula 3 • Pipeline de Renderização Adiada

Constrói um G-buffer com canais de posição, normal, albedo e material para shading adiado. Desacopla as passagens de geometria e iluminação para suportar muitas luzes dinâmicas.

Aula 4 • Renderização Processual e de Terreno

Aborda geração de terreno baseada em ruído, shaders de tesselação e clipmap LOD para grandes terrenos. Integra técnicas processuais ao pipeline de renderização avançada.