Curso Online de Computação grafica com VPython

Computação grafica com Vpython

Uma forma simples e inteligente de criar e modelar objetos 3D

Computação Gráfica com VPython

Nesta vídeo aula você vai aprender o básico de uma das mais completas, didáticas e simples ferramentas de modelagem 3D, O VPython.

Completa: porque você até movimenta os objetos usando o mouse como a maioria dos softwares de modelagem 3D mas com um detalhe, você cria os objetos totalmente com scripts ou seja, usando códigos de linguagem de programação.

Didática: porque você irá descobrir como usar formulas matemáticas para a criação e animação de objetos.

Simples: porque ela usa o Python que é uma linguagem de programação extremamente poderosa e fácil de aprender.

Computação Gráfica com VPython

Vamos dividir esta video aula em 6 partes:
Introdução: onde daremos um breve resumo da história da linguagem Python, da ferramenta VPython e de seus criadores e colaboradores.

Instalação: onde deixaremos os links para download e explicaremos como proceder para instalar para as principais plataformas.

Python: faremos uma introdução a esta linguagem sem se ater aos detalhes mas de maneira a servir tanto a conhece de programação, quanto aos novatos na área.

Uma bola na caixa: você verá nesta parte que com apenas duas linhas de código já poderá criar sua primeira modelagem. Falaremos também sobre posicionamento de objetos na cena e customização com uso de cores e texturas.

Animação: nesta parte vamos dar movimento aos nossos objetos e fazê-los interagir uns com os outros.

Fisica: vamos deixar nossa aula de matemática da escola mais interessante com o uso de conceitos como inércia, velocidade, aceleração, gravidade entre outros.

Computação Gráfica com VPython

Antes de mais nada quero deixar claro que o VPython é uma ferramenta simples para se aprender mas pode-se conseguir animações e modelagens muito complexas e difíceis se este for o caso.
O uso desta ferramenta na area didática, em especial matemática e física é bem amplo, mas podemos ver seu uso na area da engenharia também.
Por este motivo é que quero ressaltar a abrangência desta nossa video aula que seria muito extensa se fôssemos contemplar todos os detalhes da ferramenta, porém, eu garanto que assistindo as aulas e fazendo os exercicios, você aprenderá tudo o que é necessário para construir programas simples, mas muito poderosos,
Vamos pôr a mão na massa e imergir no mundo da computação gráfica de verdade.

Fabio dos Santos é empresário, autodidata e estudante de Análise e Desenvolvimento de Sistemas pela Fatec – RL.

Computação Gráfica com VPython

A ferramenta VPython tem três componentes que você vai lidar diretamente: • Python, uma linguagem de programação inventada em 1990 por Guido van Rossem, um cientista da computação holandês. • Visual, um módulo de gráficos 3D para Python criado em 2000 por David Scherer, enquanto ele era um estudante de graduação na Universidade Carnegie Mellon • IDLE, um ambiente de edição interativa, escrito por van Rossem e modificado por Scherer, e mais tarde por outros, e que permite que você digite o código de computador e obtenha resultados em tempo real.

1 – Introdução
1.1 - Componentes

Computação Gráfica com VPython

A modelagem computacional, hoje em dia, joga um papel fundamental em praticamente todos os campos da ciência e da engenharia. Na física é um instrumento essencial de pesquisa tanto em física teórica como experimental.
Criar modelos computacionais simples, baseados em princípios físicos fundamentais, permite que vejamos mais claramente como esses princípios governam o comportamento dos sistemas reais.
Esses modelos permitem ainda que apliquemos esses princípios a sistemas muito mais complicados (e realistas) que aqueles poucos que podemos resolver analiticamente com o auxílio do cálculo diferencial e integral.
Ferramentas computacionais adequadas permitem ainda que visualizemos a evolução temporal e o comportamento de sistemas em 3D, o que ajuda a entender o significado físico de grandezas vetoriais como velocidade e momento.

1 – Introdução
1.2 - motivação

Computação Gráfica com VPython

A mecânica clássica, teoria proposta por Newton e que descreve como e por que os corpos se movem, está ligada de forma indissolúvel a um ramo da matemática conhecido como cálculo diferencial e integral. O “cálculo” – como geralmente é chamado – foi desenvolvido (entre outros) pelo próprio Newton que precisava dessa matemática para escrever sua teoria.
Derivadas e integrais complicadas, porém, podem ser resolvidas facilmente no computador, com noções de computação mais simples de ensinar e aprender que as de cálculo, permitindo que se discuta desde o primeiro dia problemas do
mundo real, que é tridimensional, com forças variáveis e complicadas.
Portanto, resolver no computador problemas complicados é rotina em qualquer área de fronteira da física (EDISCIPLINAS, 2016).

1 – Introdução
1.2 - motivação

Computação Gráfica com VPython

O desenvolvimento inicial de Python começou no instituto de pesquisa em Amsterdam chamado CWI, uma sigla holandesa para uma frase que se traduz em português como Centro para Matemática e Ciência da Computação. CWI era um local interessante; financiado pelo Departamento de Educação do governo holandês e outros fundos de pesquisa, conduzia pesquisa acadêmica em ciência da computação e matemática. Sob esse nome, provavelmente o centro ganhou fama pela invenção da Algol 68.
No Natal de 1989, Guido van Rossum estava com muito tempo de sobra e resolveu criar uma linguagem de programação que fosse melhor do que tudo que ele tinha visto até então. Nessa época ele estava trabalhando no projeto do sistema operacional Amoeba. A equipe desenvolvia uma linguagem de programação em paralelo a este sistema chamada ABC. Tentando suprir as deficiências da ABC, Guido propôs a adoção da recém-nascida Python em 1990. A aceitação de Python foi tão boa que em 1991 Guido lançou sua cria na Internet.

1 – Introdução
1.3 – História (python)

Computação Gráfica com VPython

O nome, segundo o próprio autor é uma referência a um grupo de comédia favorito dele, o Monty Python’s Flying Circus, ou seja, diferentemente do que a maioria das pessoas pensam, o nome Python não é por causa da cobra python.
O simbolo da cobra se deve ao fato do primeiro livro sobre a linguagem ter sido lançado pela O’Reilly, editora que publica livros, websites e organiza conferências sobre temas de informática, e que tem por tradição usar animais nas capas de suas publicações. Guido disse que “Por muitos anos eu resisti à tentação de associar a linguagem com cobras. Finalmente desisti quando O'Reilly queria colocar uma cobra na capa de seu primeiro livro de Python "Programming Python“ e, se deveria ser um animal, que fosse uma cobra”.

1 – Introdução
1.3 – História (python)

Computação Gráfica com VPython

Em 1998, David Scherer entrou na universidade como um calouro e inscrito em uma das aulas de física introdutórias que usavam a linguagem de programação cT. Embora a cT oferecesse uma programação ambiente de gráficos 2D relativamente fácil, Scherer viu a possibilidade de criar uma ferramenta ainda melhor. Na primavera e no verão de 2000, com a ajuda de David Andersen, Ruth Chabay, Ari Heitner, Ian Peters, e Bruce Sherwood, Scherer criou a Visual, um módulo para Python que não só era mais fácil de usar do que a linguagem de programação cT, mas também rendeu objetos em três dimensões . A combinação de Python mais Visual é chamado VPython. Por conta disso a manutenção da linguagem de programação cT foi encerrada e o recém-criado VPython foi utilizado em seu lugar. Desde a criação da VPython, várias versões foram liberadas para o público.

1 – Introdução
1.3 – História (vpython)

Computação Gráfica com VPython

Antes de mais nada, se você possui alguma versão mais antiga do que a 6.x do VPython instalada no seu computador, é uma boa idéia desinstalar e reinstalar a mais nova.
Para rodar o VPython 6 no seu computador você precisará instalar a versão 2.7.9 do Python. Vou deixar os links para download:
Windows
http://www.python.org/ftp/python/2.7.9/python-2.7.9.msi versão 32 bits
http://python.org/ftp/python/2.7.9/python-2.7.9.amd64.msi versão 64 bits
Linux
http://www.python.org/ftp/python/2.7.9/python-2.7.9.msi versão 32 bits
http://python.org/ftp/python/2.7.9/python-2.7.9.amd64.msi versão 64 bits

2 – Instalação
2.1 Python