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Resumo: Mapas são subdivisões de espaços topológicos em regiões simples, e triangulações são um tipo específico de mapa em que cada elemento é um simplexo (aresta, triângulo, tetraedro, etc). Neste trabalho, tratamos o problema de representação da topologia de triangulações e mapas de dimensão arbitrária. Estudamos a utilização de uma representação baseada em grafos de arestas coloridas, já utilizada como ferramenta teórica, mas nunca empregada em aplicações práticas. A principal limitação desta representação é a relativa inflexibilidade imposta sobre a manipulação da topologia. Há porém grandes vantagens em sua utilização, como a simplicidade de representação e a generalidade. Este trabalho consiste na especificação teórica de uma estrutura de dados baseada nestes grafos coloridos e de operações topológicas para construção e manipulação da estrutura. A utilização desta estrutura é ilustrada através de algoritmos para resolução de problemas em geometria computacional

Resumo: Em computação gráfica, diversos problemas consistem na análise e manipulação da geometria de superfícies. O operador Laplace-Beltrami apresenta autovalores e autofunções que caracterizam a geometria de variedades, proporcionando poderosas ferramentas para o processamento geométrico. Nesta dissertação, revisamos as propriedades espectrais do operador Laplace-Beltrami e propomos sua aplicação em computação gráfica. Em especial, introduzimos novas abordagens para os problemas de segmentação semântica e geração de atlas em superfícies

Resumo: A exploração e monitoramento de um reservatório de petróleo ou gás natural exige conhecimento bastante detalhado das estruturas geológicas da região de interesse. A representação matemática e computacional desse conhecimento é um modelo geofísico. Nesta tese descrevemos um sistema geral para modelagem geofísica baseado em elementos finitos polinomiais de graus arbitrários. Adotamos uma abordagem comum na indústria, em que a geometria e as propriedades das formações geológicas são representadas por funções definidas por partes, ou splines, que consistem da justaposição de tais elementos. Neste contexto, apresentamos contribuições teóricas e computacionais. A principal contribuição teórica é uma teoria unificada dos elementos simploidais de Bézier, que incluem os tipos de elementos finitos mais comuns na modelagem por malhas - tais como arcos de Bézier, retalhos de Bézier triangulares e retangulares, blocos de Bézier tetraédricos, prismáticos e hexaédricos, e suas generalizações para dimensões arbitrárias, com graus independentes em cada eixo e cada componente. Como parte testa teoria, desenvolvemos fórmulas genéricas explícitas para conversão entre estes vários tipos de blocos, bem como diferenciação, reparametrização afim e elevação de grau. As contribuições computacionais desta tese incluem a implementação dessa teoria na forma de uma biblioteca (BezEl) que permite a representação e manipulação eficiente de malhas de elementos de Bézier simplodais com dimensões e graus arbitrários. Outra contribuição original desta tese é uma metodologia para realizar o traçado eficiente de raios em malhas de elementos simploidais

Resumo: A geração de imagens fotorrealisticas e um desafio importante em computação gráfica. Um ingrediente critico para a obtenção do realismo esta o modelo de iluminação. Em 1986, Jim Kajiya apresentou uma equação integral que define o fluxo de luz (radiosidade) num ambiente de maneira precisa; contudo, ate recentemente, os métodos conhecidos para a resolução dessa equação tinham custo computacional e complexidade de implementação elevados. Em 2008, Jaako Lehtinen desenvolveu uma técnica relativamente simples e eficiente para o calculo da iluminação global em cenas virtuais, usando elementos finitos definidos por pontos de amostragem. Neste projeto de Mestrado, implementamos esse método, e comparamos o resultado usando três tipos diferentes de bases: uma base radial, uma base radial normalizada e uma base de Shepard. Alem da comparação visual, calculamos a radiosidade "exata" para uma cena simples e comparamos quantitativamente esse resultado com os resultados do método de Lehtinen com cada uma das três bases.