Geração de sombras em cenas 3D por projeção direta

• Autor(a) principal: Mamede, João Pedro Domingues
• Data de Publicação: 2013
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.6/3699
• topic: Computação gráfica; Computação gráfica - Sombras projectadas; Algoritmo de Blinn; Projecção directa - Sombras em cenas 3D

As sombras têm uma importante contribuição para o aumento do realismo na representação gráfica em tempo real de cenas e objetos. Existem vários algoritmos que permitem adicionar sombras a cenas e objetos 3D, sendo os mais populares o mapa de sombras e o volume de sombras. O trabalho realizado no âmbito desta dissertação de mestrado teve como principal objetivo a criação de um algoritmo de geração de sombras através de projeções diretas mútuas entre facetas dos objetos em cenas 3D. Com esta finalidade foi explorado um algoritmo proposto por Blinn em 1988, o algoritmo de sombras planas. Este algoritmo permite a geração da sombra de um objeto através da projeção dos vértices que o constituem, para o plano base (ou chão) da cena. Porém, este algoritmo apresenta algumas limitações, como é o facto de apenas permitir a geração de sombras em superfícies planares, bem como ignorar as sombras que um objeto faz sobre si próprio. Tem, no entanto, aspetos positivos como a capacidade de gerar sombras livres de efeito de escada (aliasing). Para solucionar as limitações do algoritmo proposto por Blinn, superfícies curvas podem ser aproximadas por faces planas, o que acaba por permitir a aplicação do algoritmo a vários tipos de superfícies. No que respeita à impossibilidade na geração de sombras que um objeto faz sobre si próprio, pode dizer-se que este problema pode ser resolvido analisando cada uma das suas facetas e determinar quais das restantes facetas lhe fazem sombra. Através das soluções apresentadas é possível obter um algoritmo capaz de calcular sombras para vários tipos de cenas. No entanto, o seu desempenho computacional vai estar dependente da complexidade da cena. Por essa razão é feita a paralelização em GPU do algoritmo, de modo a proporcionar uma maior capacidade de resposta em cenas de maior complexidade. Foram por isso projetadas duas versões do mesmo algoritmo, sequencial e paralela, através das quais é possível gerar sombras em cenas de diferentes características. Constatou-se, através dos resultados obtidos, que a versão paralela em GPU garante uma maior desempenho e capacidade de resposta em cenas de maior complexidade do que a versão sequencial.