Modelado de Sólidos y Bump Mapping

Notas de estudio

•  El tema 6 de Informática Gráfica del Grado en Diseño de Videojuegos (curso 2024-2025) trata sobre el texturizado.
•  Hay una gran variedad de acabados superficiales que se pueden otorgar a las figuras en la computación gráfica.
•  Es necesario ser capaz de imitar todas las posibilidades de acabados superficiales utilizando la computación gráfica.
•  Las figuras poseen diferentes propiedades que deben ser reproducidas.
•  El color es una propiedad superficial fundamentalmente percibida por nuestros ojos.
•  Las variables que intervienen en el color incluyen la dispersión o difusión de la luz, que permite controlar la cantidad y el color que un objeto puede dispersar.
•  También influye el color ambiente, que afecta la sensibilidad de la figura a la luz ambiental.
•  La specularidad controla los brillos de la figura.
•  A mayor specularidad, mayor brillo y al contrario, menor specularidad, mayor apariencia mate.
•  La reflectividad controla los reflejos del entorno en la figura, apreciando el color que refleja el objeto, no el que posee.
•  La transparencia, a mayor valor de característica, mayor capacidad de ver el otro lado de la figura.
•  La refracción, es la deformación resultante de una interacción, como el aumento de tamaño de un objeto bajo una lupa.
•  La luminancia también es una característica superficial importante a tener en cuenta.
•  La causticidad es otra característica de gran importancia.
•  Las texturas son fundamentales para la representación realista.
•  El texturizado es el proceso que modifica la apariencia de una superficie mediante imágenes, funciones o datos.
•  Las texturas se utilizan también para almacenar una gran cantidad de datos que se envían a los shaders.
•  A través de las texturas, se pueden agregar detalles a las figuras sin necesidad de agregar más polígonos.
•  El texturizado puede modificarse con ecuaciones de shading, como la de Phong.
•  Los valores de la textura se modifican en base a la posición de la superficie.
•  Cada píxel de la imagen de la textura se denomina texel.
•  El proceso del texturizado, se resumen en establecer una posición, aplicar una función proyector para obtener coordenadas de textura, aplicar funciones para transformar las coordenadas de textura a texture-space, obtener valores de textura usando las coordenadas, transformar los valores obtenedos y modificar las propiedades de la superficie como material o shading.
•  Tema 7: Vistas en 3D:
•  La proyección es una transformación que convierte una representación tridimensional de una escena a un plano bidimensional, la pantalla.
•  La proyección se define por la intersección entre el plano de proyección y el rayo que une un punto con el centro de proyección.
•  Los tipos de proyecciones incluyen la geométrica planar, que a su vez se divide en paralela y perspectiva.
•  La proyección paralela ortográfica es el caso más sencillo. El plano de proyección es uno de los planos principales (ej. XY) y la dirección de proyección es un eje perpendicular (ej. Z).
•  En la proyección paralela se pierde la información sobre la profundidad y los ángulos solo se mantienen en las caras paralelas al plano de proyección, Mientras que la perspectiva, se representa mejor el comportamiento del ojo humano, pero no es útil cuando se requiere determinar longitudes o formas.
•  Tema 8: Representación de sólidos
•  Las aplicaciones CAD/CAM requieren el trabajo con elementos tridimensionales para calcular propiedades como volumen, dimensiones, tensiones y temperaturas, y realizar operaciones como unir objetos, calcular intersecciones y detectar colisiones.
•  El modelado de sólidos incluye teorías, técnicas y sistemas para una representación completa del sólido real.
•  El modelado de sólidos también permite calcular propiedades físicas y simular procesos físicos, como la transmisión de calor.
•  Dos enfoques para el modelado de sólidos incluyen el modelo topológico y el modelo algebraico.
•  El modelo topológico define un sólido como un conjunto de puntos, considerando condiciones como cerradura, acotación y rigidez.
•  En el modelo topológico, el interior de un conjunto es el subconjunto de sus puntos que no están en la frontera, mientras que la clausura de un conjunto es el conjunto formado por todos sus puntos y sus puntos adherentes, y se dice que un conjunto es regular si es igual a su regularización.
•  El modelo algebraico define un sólido por medio de su frontera, considerando que la frontera es una superficie 2-manifold.
•  Tema 9: Estructuras espaciales de aceleración:
• Estructuras de datos espaciales
• El objetivo principal de las estructuras de datos espaciales es el de organizar la geometría para un procesamiento más rápido en procesos como el renderizado en tiempo real, las intersecciones, la detección de colisiones o ray tracing.
• Tipos de volúmenes de inclusión:
  • Esferas.
  • AABB (ejes axis-aligned bounding boxes).
  • OBB (oriented bounding boxes).
  • 8-DOP (Discrete Oriented Polytopes).
  • Convex Hull.
• Bounding Volume Hierarchies (BVHs).
• kd-trees.
• Grafos de escenas.
• Tipos de nodos en los grafos de escenas:
  • Nodo de geometría.
  • Nodo grupo.
  • Nodo nivel de detalle.
  • Nodo de transformación afín.
  • Nodo de cambio.
• Volúmenes de inclusión
• División espacial:
• Árboles de partición espacial binaria (BSP Trees)
  • Alineados a los ejes (se centra en el plano de partición).
  • Alineandos a los polígonos.
• kd-trees
•  Tema 10: Renderizado
•  El renderizado es el proceso de generar imágenes digitales a partir de modelos tridimensionales mediante software específico, incluyendo simulaciones de proyecciones 3D con elementos como espacio, materiales , luces y objetos.
•  Hay dos tipos de renderizado principales: renderizado en tiempo real y renderizado fuera de línea (offline).
•  El renderizado en tiempo real se caracteriza por su alta velocidad, mientras que el renderizado offline se prioriza la calidad visual.
• Técnicas de renderizado en tiempo real:
  • Forward Shading
  • Deferred Shading
• Técnicas de renderizado offline:
  • Z-Buffer.
  • Scan line
  • Ray casting
  • Ray tracing
  • Radiosidad
  • Portal Culling
  • Occlusion Culling.
•  Tema 11: Tarjetas gráficas
• Descripción de las principales partes de una tarjeta gráfica como VRAM, RAMDAC, disipador, ventilador y la GPU (Unidad de procesamiento gráfico).
• Diferenciación entre tarjetas gráficas integradas (GPU integrada) y dedicadas.
• Descripción de las seis componentes principales, y su descripción
• Referencias a diferentes arquitecturas de GPU, como Ampere (Nvidia) y RDNA2 (AMD).
• Comparativa de las arquitecturas en base a diferentes características (eficiencia energética, compatibilidad con DirectX, velocidad de trazado de rayos, etc.)
• Tipos de programación en una GPU
• Lenguajes como CUDA y OpenGL.

Este cuestionario explora el sistema de coordenadas usado en bump mapping y las características del modelado de sólidos. A través de preguntas específicas, se abordan conceptos como offset vector bump map, efectos en la superficie y operaciones en modelos de sólidos. Fortalece tu comprensión de técnicas avanzadas en gráficos por computadora.