Unidad 1

Línea del Tiempo de la Historia de la Graficación por Computadora

1950

La graficación por computadora tuvo sus inicios con el surgimiento de las computadoras digitales. Una computadora digital como la Whirlwhin de la Mit fueuna de las primeras en utilizar una pantalla capaz de representar gráficos.

1959

Surgió el primer sistema de dibujo por computadora, la DAC1 (Design Augmentedby Computers) Fue creado por General Motors e IBM. LaDAC-1 permitía al usuario describir un automóvil en 3D con la capacidad de rotar 

y cambiar el ángulo de la imagen.”

1960 - 1970.

Ivan Suterland (Estudiante de MIT), creó un programa que llamó Sketchpad,mediante el cual podía realizar trazos en la pantalla de la computadora auxiliándose de una pluma de luz:

1961 otro estudiante del MIT, Steve Rusell creó el primer juego de video, llamado

“Spacewar ” o guerra espacial en español. Escrito para la DEC PDP-1, la guerra espacial fue un éxito inmediato.

1963 E. E. Zajac un científico de la Bell Telephone Laboratory (BTL), creo una película llamada "Simulation of a two-giro gravity attitude control system".

1970 – 1980.

Los años 70 consideraron la introducción de los gráficos por computadora en el mundo de la televisión. Computer Image Corporation (CIC), desarrolló sistemas complejos de la dotación física y de software tales como ANIMAC, SCANIMATE y CAESAR.

APLICACIONES GRAFICAS POR COMPUTADORAS

Después de estudiar la historia de la graficación por computadora ahora debemos enfocarnos a las aplicaciones de ésta. Actualmente existe un sinfín de aplicaciones pero solo mencionaré las más importantes.

Diseño asistido por computadora

Este método, también llamado generalmente como CAD (Computer Assisted Desing) ahora se utiliza de forma habitual para el diseño de construcciones, automóviles, aeronaves, embarcaciones, naves espaciales, computadoras, incluso telas y muchos productos.

Normalmente, los paquetes de software de aplicaciones de CAD ofrecen los diseñadores un entorno con ventanas múltiples; estas diversas ventanas desplegables muestran secciones ampliadas de vistas de diferentes objetos. Estos paquetes de software están dirigidos principalmente para el campo de la arquitectura. Ofrecen a los diseñadores muchas herramientas de simbología para poder crear modelos realistas de sus construcciones.

Además de presentar despliegues de fachadas realistas, los paquetes de CAD para arquitectura ofrecen medios para experimentar con planos interiores tridimensionales y la iluminación. Muchas otras clases de sistemas y productos se diseñan usando ya sea paquetes de CAD generales o software de CAD desarrollado en forma especial.

Arte por computadora

Los artistas utilizan una variedad de métodos computacionales, incluyendo hardware para propósitos especiales, programas artísticos de brocha de pintar del artista (como Lumena), otros paquetes de pintura (como PixelPaint y SuperPaint), software desarrollado de manera especial, paquetes de matemática simbólica (comoMathematica), paquetes de CAD, software de edición electrónica de publicaciones y paquetes de animaciones que proporcionan los medios para diseñar formas de objetos y especificar movimientos de objetos.

Existen otros programas como Paintbrush (brocha de pintar) que permite a los artistas "pintar" imágenes en la pantalla de un monitor de video. En realidad, la imagen se pinta por lo general de manera electrónica en una tableta de gráficas (o digitalizador) utilizando un estilete, el cual puede simular diferentes trazos, anchuras de la brocha y colores.
Los creadores de bellas artes emplean diversas tecnologías de computación para producir imágenes. Con el propósito de crear pinturas el artista utiliza una combinación de paquetes de modelado tridimensional, diagramación de la textura, programas de dibujo y software de CAD. En un ejemplo de "arte matemático" un artista utilizó una combinación de funciones matemáticas, procedimientos fractales, software de Mathematica, impresoras de chorro de tinta y otros sistemas con el fin de crear una variedad de formas tridimensionales y bidimensionales, al igual que pares de imágenes estereoscópicas.

Entretenimiento

Hoy en día es muy común utilizar métodos de gráficas por computadora para producir películas, videos musicales y programas de televisión. En ocasiones, se despliegan sólo imágenes gráficas y otras veces, se combinan los objetos con los actores y escenas en vivo. Como por ejemplo, en una escena gráfica creada para la película Start Trek II - The Wrath of Khan, se dibujan en forma de armazón el planeta y la nave espacial y se sombrean con métodos de presentación para producir superficies sólidas. Al igual que pueden aparecer personas en forma de armazón combinadas con actores y una escena en vivo. Los videos musicales aprovechan las gráficas de muchas maneras, se pueden combinar objetos gráficos con acción en vivo, o se pueden utilizar técnicas de procesamiento de imágenes para producir una transformación de una persona o un objeto en otro (a este efecto se le conoce como morphing).

Educación y capacitación

A menudo, se utilizan como instrumentos de ayuda educativa modelos de sistemas físicos, financieros y económicos, los cuales se generan por computadora. Modelos de sistemas físicos, sistemas fisiológicos, tendencias de población o equipo, pueden ayudar a los estudiantes a comprender la operación del sistema. En el caso de algunas aplicaciones de capacitación, se diseñan sistemas especiales, como los simuladores para sesiones de práctica o capacitación de capitanes de barco, pilotos de avión, operadores de equipo pesado y el personal de control de tráfico aéreo. Algunos simuladores no tienen pantallas de video; por ejemplo, un simulador de vuelo que sólo tiene un panel de control como instrumento de vuelo. No obstante, la mayor parte de los simuladores cuenta con pantallas gráficas para la operación visual.

Visualización

Científicos, ingenieros, personal médico, analistas comerciales y otros con frecuencia necesitan analizar grandes cantidades de información o estudiar el comportamiento de ciertos procesos. Las simulaciones numéricas efectuadas en supercomputadoras frecuentemente producen archivos de datos que contienen miles y a veces millones de valores de datos. El rastreo de estos grandes conjuntos de números para determinar tendencias y relaciones es un proceso tedioso e ineficaz. Pero si se convierten los datos a una forma visual, es frecuente que se perciban de inmediato las tendencias y los patrones. Por lo regular, la producción de representaciones gráficas para conjuntos de datos y procesos científicos de ingeniería y de medicina se conoce como visualización científica. La codificación de colores es sólo una manera de visualizar un conjunto de datos. Las técnicas adicionales incluyen trazos, gráficas y diagramas de contorno, presentaciones de superficie y visualización de interiores de volumen. Además, se combinan técnicas de procesamiento de imágenes con gráficas por computadora para crear muchas de las visualizaciones de datos. Las comunidades de matemáticos, científicos físicos y otros utilizan técnicas visuales para analizar funciones matemáticas y procesos o sólo con el propósito de crear representaciones gráficas interesantes.

Interfaces Gráficas de Usuario

Hoy por hoy los paquetes de software ofrecen una interfaz gráfica. Un componente importante de una interfaz gráfica es un administrador de ventanas que hace posible que un usuario despliegue áreas con ventanas múltiples. Cada ventana puede contener un proceso distinto que a su vez puede contener despliegues gráficos y no gráficos. Las interfaces también despliegan menús e iconos para permitir una selección rápida de las opciones de procesamiento o de valores de parámetros. Un icono es un símbolo gráfico diseñado para semejarse a la opción de procesamiento que representa. La ventaja de los iconos es que ocupan menos espacio en la pantalla que las descripciones textuales correspondientes y que se pueden entender con mayor rapidez si están bien diseñados. Los menús contienen listas de descripciones textuales e iconos.

DISPOSITIVOS DE HARDWARE Y SOFTWARE PARA EL DESPLIEGUE GRAFICO

                Estos dispositivos son herramientas para el campo de información gráfica se puede encontrar diferentes dispositivos de salida. La tecnología la que aun esta basada la mayor parte de los monitores de tubo rayos catódicos (CRT).

           

            Un CRT en su interior un catodo de metal por el cicuito eléctrico para dar luz así salga la pantalla recubierta internamente de fosforo. Poco después estos electrones “excitados” vuelven a su estado original que producen el punto de la imagen visible.

            Refresh-rade (de un monitor CRT) .- frecuencia a la que se re-dibuja una imagen en la pantalla.

            Persistente.- cuánto tiempo emite el fósforo luz (entre 1s y 10-60 µs)

            Resolución.- número máximo de puntos que pueden desplegarse sin superponerse, numero de puntos por centímetro que pueden graficarse horizontal y vertical (1280x1024)

            Size.- tamaño físico de la pantalla (se mide en diagonal)

Software Para Graficos

            Hay dos tipos de SW para gráficos: special-purpose packages y general-programming packages.

·         SPP: 3D, Maya, AutoCAD

·         GPP: GL(graphics library), OpenGL, VRML(virtual reality modeling language), Java2D, Java3D

Function Grafica

           

            Un paquete general proporciona a los usuarios una serie de funciones para crear y manipular imágenes.

·         Estas rutinas se clasifican dependiendo si trata con la salida de gráficos, atributos, transformaciones geométricas, transformaciones de vista, entrada.

·         Los elementos básicos para la creación de imágenes se conocen como primitivas de salida de gráficos (graphics output primitives).

·         Cadenas de caracteres, puntos, líneas rectas, curvas, polígonos, esferas, conos, cilindros.

Ejes coordenados de referencia

Para describir una imagen empezamos por definir un sistema coordenado cartesiano adecuado: world-coordinate reference frame (2D o 3D)

·         Definimos los objetos con sus posiciones en coordenadas del mundo

·         Segmento de recta

·         Rectángulo

·         Estas posiciones en el mundo se almacenan junto con atributos como color y las coordenadas extremas de los objetos

·         Un conjunto de coordenadas extremas se conoce también como bounding box o volumen envolvente del object

FORMATOS DE FICHEROS DE IMÁGENES DIGITALES

TIFF (Tagged Image File Format o formato de archivo de imágenes con etiquetas): es uno de los formatos de almacenamiento sin pérdidas que usan muchas cámaras digitales. También se usa en los programas de retoque de imágenes digitales. Es un formato de almacenamiento de la más alta calidad. Admite una profundidad de color de 64 bits, aunque gracias al uso de un algoritmo de compresión sin pérdidas consigue reducir su nivel de espacio.

RAW (en inglés significa crudo): se usa como alternativa a TIFF. Consiste en almacenar directamente la información que procede del sensor de la cámara digital. Si hubiera que convertirla a TIFF el proceso tendría una mayor demora y requeriría mayor espacio de almacenamiento. Los formatos RAW suelen ser distintos entre los fabricantes. Como inconveniente tiene que para poder trabajar con las imágenes en un PC o para imprimirlas hay que llevar a cabo su conversión a otro formato estándar, lo cual lleva un cierto tiempo. Sin embargo, el nivel de calidad que tienen las imágenes en RAW es semejante al de las imágenes TIFF.

JPEG (Joint Photographic Experts Group o Grupo de Expertos en un Conjunto de Fotografías): es uno de los formatos más populares, siendo uno de los más usados también en Internet. Permite almacenar y transmitir las imágenes ocupando muy poco espacio, aunque con pérdidas de calidad. Afortunadamente se puede decidir el nivel de pérdidas (y por tanto de calidad) que se desea tener. Aún con los niveles de calidad más altos en JPEG el ahorro de espacio es considerable frente a, por ejemplo, un fichero TIFF.

GIF (Graphics Interchange Format o Formato de intercambio de gráficos): es el otro gran conocido de los internautas. Utiliza un algoritmo de compresión sin pérdidas. Sin embargo, la calidad en las imágenes no llega a ser muy alta por su limitada profundidad de color (sólo 8 bits). Permite transparencias e imágenes rodantes (que reciben el nombre de GIF’s animados).

PNG (Portable Network Graphics o Gráficas Portables para Red): otro de los formatos de Internet, aunque no tan popular como los dos anteriores. Ha sido concebido como el sustituto de GIF, incrementando su profundidad de color (hasta los 48 bits) y usando un mecanismo de compresión sin pérdidas mejorado.

PSD (Extensión de los ficheros creado por Photoshop): se trata del formato nativo del conocido programa de retoque fotográfico Photoshop. Admite capas, texto y almacena el estado de edición / manipulación en que puede haber quedado una imagen. Permite almacenar las imágenes con la calidad más alta, aunque a costa del uso de un gran espacio en disco.