1. O que é a matriz de visualização (ou câmera)? Qual sua função no pipeline gráfico?

Passo 1

O enunciado pergunta: o que é a matriz de visualização (ou câmera) e qual seu papel no pipeline gráfico. O conteúdo aqui é transformação de coordenadas em computação gráfica: precisamos entender como levamos pontos do espaço-mundo para o espaço-da-câmera antes de projetá-los na tela.

Passo 2

A matriz de visualização é uma matriz 4\times4 que representa a posição e orientação da câmera. Ela faz a mudança de base do espaço-mundo para o espaço da câmera (view space), de modo que a câmera sempre fique na origem olhando, por convenção, para o eixo –Z.

Passo 3

Na prática, construímos a matriz de visualização como a inversa da transformação rígida (rotação + translação) que posiciona a câmera no mundo. Se a câmera tem base ortonormal formada pelos vetores \mathbf{u},\mathbf{v},\mathbf{w} e está no ponto C, então
V = \begin{pmatrix} u_x & u_y & u_z & -\,\mathbf{u}\cdot C \\\ v_x & v_y & v_z & -\,\mathbf{v}\cdot C \\\ w_x & w_y & w_z & -\,\mathbf{w}\cdot C \\\\ 0 & 0 & 0 & 1 \end{pmatrix}
essa é a matriz que, quando aplicada a um ponto em coordenadas homogêneas, faz primeiro a rotação para alinhar os eixos da câmera e depois a translação para colocar a câmera na origem.

Passo 4

No pipeline gráfico, a matriz de visualização entra após a transformação de modelo (model matrix) e antes da projeção (projection matrix). Ou seja, a sequência típica é:
modelo \to mundo \xrightarrow{V} câmera \xrightarrow{P} recorte/projeção \to NDC \to janela de visualização.
Sua função é preparar todos os vértices para a etapa de projeção, garantindo que “vejamos” a cena do ponto de vista da câmera.

Resposta

A matriz de visualização é a transformação que leva coordenadas do espaço-mundo para o espaço da câmera (view space), colocando a câmera na origem e orientando seus eixos para o eixo –Z. No pipeline gráfico, ela vem depois do model/world transform e antes da projeção, preparando a cena para ser projetada na tela.

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