resumo
o desenvolvimento praticado na área de computação gráfica permitiu aspirar pela
modulação de cenas sem recurso aos dados concretos sobre a geometria da mesma.
vários métodos foram criados e aplicados por diversos investigadores, sendo de realçar
os métodos de light fields e lumigraph. este trabalho apresenta o percurso efectuado
pela comunidade científica para se conseguir atingir este patamar de investigação, na
qual se insere a técnica de image based rendering analisada: os light fields.
para compreender a técnica light field foi essencial contextualiza-la apresentando
conceitos físicos e matemáticos que permitiram justificar os pressupostos de
simplificação da plenoptic function. esta função traduz o mundo observável, sendo a
sua dimensão composta por sete variáveis. deste modo são compreensíveis os
caminhos alternativos que foram criados para simplificar e reduzir o seu número de
variáveis.
com a utilização da parametrização da técnica de light fields, foi possível atingir a
dimensão quatro para esta função. a diminuição do número de variáveis implica
algumas desvantagens, na medida em que a qualidade da imagem, flexibilidade e
realismo são também reduzidas. contudo, a diminuição da qualidade poderá não ser
um obstáculo para a utilização da técnica dos light fields, desde que os fins a atingir
não necessitem de uma elevada qualidade de imagem. no trabalho e ainda
apresentado um estudo teórico de light fields: a definição, a geometria básica
necessária, a descrição das parametrizações possíveis e dos planos utilizados.
o conhecimento da técnica dos light fields não e intuitivo e é pouco explorado pela
comunidade cientifica ligada a computação gráfica. com base nesta constatação
pretendeu-se investigar se seria possível, através da criação de um sitio web e do
desenvolvimento de uma aplicação de visualização de light fields, transmitir, de modo
eficiente, o conhecimento teórico e prático da técnica a indivíduos com bons
conhecimentos de informática. a investigação baseou-se no pressuposto de que o
progresso da multimédia e a sua utilização em aplicações didácticas são fortes aliados
para o incremento dos conhecimentos e aceleração do processo de aprendizagem, na
medida em que através de imagens, hipertexto, gráficos e vídeos, entre outros, se
obtêm uma maior exploração dos conceitos e aumento da motivação dos utilizadores.
na construção do sitio web foi prevista a aplicação destes elementos multimédia e, ao
introduzir este modo de divulgação de conhecimento, foi previamente estabelecido o
modelo educacional a utilizar, sabendo a partida, que o utilizador seria, em grande
parte, autónomo no processo de aprendizagem. o desenvolvimento da aplicação de
visualização de light fields foi realizado usando como base componentes criados
previamente por marc levoy e pat hanrahan na universidade de stanford, auxiliando a
enriquecer a componente didáctica do sistema.
a vertente didáctica de divulgação da técnica dos light fields foi alvo de estudo através
da realização de um inquérito tendo em vista a pesquisa de informação sobre o nível de
conhecimento adquirido por utilizadores, com diferentes conhecimentos de computação
gráfica, após a análise do sitio web e aplicação de visualização. o estudo procurou
obter informação adicional sobre as características do utilizador e o nível de
desenvolvimento das suas competências após a aprendizagem dos conceitos
averiguando a diferença no processo de aprendizagem para indivíduos com e sem
bases na área de computação gráfica. uma serie de dados foi retirada, analisada,
utilizando a ferramenta spss, e aplicando a teoria subjacente a estatística inferencial,
em particular, aos testes de hipóteses, de forma a ser possível a obtenção de
evidencias estatísticas quanto as melhorias notadas num conjunto de utilizadores que
tiveram contacto com o sitio web e aplicação de visualização dos light fields.
os resultados obtidos permitem concluir que o nível de conhecimento sobre light fields
aumentou após o acesso ao sitio web. apesar de esta conclusão ser relativamente
esperada a partida, foi de certo modo interessante verificar que o grupo de indivíduos
com conhecimentos em computação gráfica (cg) beneficiou e compreendeu muito
melhor os conceitos após a utilização da aplicação de visualização do que o grupo sem
conhecimentos nesta área. na realidade, o grupo sem conhecimentos em computação
gráfica viu os seus conhecimentos aumentarem significativamente relativamente ao
conceito de light field e outros conceitos directamente associados enquanto que no
grupo com bons conhecimentos de informática mas fracos conhecimentos em cg não
se observou este fenómeno com um nível de significância estatisticamente valido,
concluindo-se que a aplicação desenvolvida e apropriada, sobretudo, a indivíduos com
conhecimentos em computação gráfica, grupo para o qual a mesma era originalmente
destinada.
abstract
the recent developments in the computer graphics area enabled to aspire developing
scene modeling without its concrete geometric data. several methods were developed
and applied by distinct researchers in the field with emphasis on light fields and
lumigraph methods. this work presents the scientific community research to achieve
this research goal in which the analyzed image based rendering technique of light
fields is included.
in order to fully understand light fields it was necessary to contextualize this technique
and to present its main physical and mathematical concepts that enable to justify the
plenoptic function simplifying conditions. this function translates the observable world in
a seven dimensional function. in this way it is possible to understand the alternative
ways to simplify this function reducing its number of variables. with the use of light
fields it was possible to reduce to four the number of variables. however, this reduction
implies also some disadvantages such as the reduction of the image quality, flexibility
and realism. depending on the desired image quality of the application this may or may
not be a serious disadvantage. in the work it is also presented a theoretical study of
light fields from its definition, necessary basic geometry, possible parameterizations
and image planes used.
the light field technique knowledge is not intuitive and as such it is not deeply explored
by the computer graphics scientific community. having this conclusion as basis a study
was developed in order to investigate the possibility of efficient knowledge transmition,
of this technique, to users with good knowledge in computer science, by using a web
site and an associated light fields visualization application.
the research was based on the idea that multimedia progress and its use in didactic
applications are strong allies to the knowledge increase and learning process
acceleration, by using images, hypertext, graphics and videos, among other, in order to
achieve deeper concept exploration and increased motivation. the web site was built
having in consideration this concerns and using an educational model based on user
autonomous learning. the light field visualization application was based on
components created by marc levoy and pat hanrahan at the university of stanford,
enabling to increase the autonomous didactic potential of the global system.
the light fields didactic component was investigated through an inquiry aiming to
research the knowledge increase achieved by users with previous good knowledge in
computer science and distinct level of expertise in computer graphics after analysing the
web site and the associated visualization application. the data gathered was analysed
using spss tool applying the underlying inferential statistics and hypotheses test
methodologies, in order to understand the knowledge evolution of the users after
analysing the web site and application.
the results achieved enable to conclude that the global level of knowledge about light
fields and all related concepts increased after a short period of study of the web site.
although this conclusion was expected, it is somewhat surprising to verify that the group
with good knowledge in computer graphics could benefit and learn a lot more than the
group with reduced knowledge on this area, by using the light field visualization
application. this enables to take the conclusion that the developed multimedia learning
system is appropriate for individuals with good knowledge in computer graphics as it
was its original objective.