1.3 aplicaciones representativas de la computacion grafica

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Aplicaciones representativas de la Computación Gráfica.

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APLICACIONES

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APLICACIONES

Aplicaciones:

4 Aplicaciones Animación por computador. Diseño y manufactura asistidos por computador (CAD/CAM). Video - juegos. Visualización científica: medicina, industria, educación (Laboratorios virtuales). Artes gráficas. Turismo Digital En el Cine

Beneficios:

5 Beneficios El beneficio más grande que aportan las gráficas por computadoras es en el ambiente educativo, ya que mediante una imagen podemos representar una gran cantidad de datos (Una buena imagen dice más que mil palabras (proverbio Chino)). Como por ejemplo para la generación de laboratorios virtuales, simuladores para pilotos de avión, operadores de equipo pesado, medicina, etc.

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CONCLUSIÓN - Las aplicaciones de la computación gráfica dan mucho beneficio a la ingeniería, ciencia, educación y arte. - Posteriormente sabremos la diferencia existente entre los tipos de gráficos 2D y 3D.

Desarrollo del hardware y del software para Computación Gráfica. :

Desarrollo del hardware y del software para Computación Gráfica. Sistema Grafico Arquitectura de un sistema gráfico básico.

Desarrollo del hardware y del software para Computación Gráfica. :

Desarrollo del hardware y del software para Computación Gráfica. Dispositivos de entrada y Salida Arquitectura de un sistema gráfico básico.

Desarrollo del hardware y del software para Computación Gráfica. :

Desarrollo del hardware y del software para Computación Gráfica. Dispositivos de entrada • Teclado: un dispositivo para introducir texto y caracteres presionando botones (referidos como teclas), similar a una máquina de escribir. La configuración más común de teclas en la QWERTY. • Ratón: un dispositivo apuntador que detecta el movimiento bidimensional relativo a su superficie de contacto. • Trackball: un dispositivo apuntador que consiste en una esfera expuesta colocada en un armazón que detecta la rotación sobre dos ejes. • Joystick: un dispositivo general de control que consta de dos o tres ejes que transmiten el ángulo de su movimiento en dos o tres dimensiones a la computadora. • Gamepad: un control de juegos general que posee botones y un control de dirección que se manipulan con los dedos. • Scanner: dispositivo que analiza imágenes, texto impreso o escritura a mano y los convierte en imágenes digitales. • Cámara Web: una cámara de video de baja resolución usada para proveer una entrada visual que puede ser fácilmente transferida por Internet. • Lápiz óptico: un dispositivo con fotocelda que, cuando se activa oprimiendo la punta contra la pantalla, devuelve a la computadora la posición del pixel iluminado en ese campo visual. • Guante de datos: un dispositivo con sensores que detectan los movimientosdelamanoydelosdedosparaponerenposicióno

Title:

Title Dispositivo de Salida • Impresora: un dispositivo periférico que produce una copia impresa de un documento. • Monitor: dispositivo que despliega una señalde video, similar a una televisión, para proporcionar información y una interfaz con la cual interactuar. • Altavoces: dispositivo que convierte señales de audio analógicas en vibraciones de aire equivalentes para hacer el sonido audible .

Tarjeta Grafica:

Tarjeta Grafica

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Algunas tarjetas gráficas han ofrecido funcionalidades añadidas como captura de vídeo, sintonización de TV, decodificación MPEG-2 y MPEG-4 o incluso conectores de ratón, lápiz óptico o joystick.

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Pantalla:

Pantalla

Pantalla:

Pantalla Generalmente el dispositivo principal de salida de un sistema gráfico es un monitor de video. El tipo más común es un CRT y actualmente se incrementa el uso de los LCD. Uno de los componentes de un monitor de video CRT es el cañón de electrones; el cañón tiene un cátodo que al calentarse emite un haz de electrones (rayos catódicos) que pasa a través de los sistemas de enfoque y desviación que dirigen el haz hacia una posición específica de la pantalla que se encuentra recubierta con una película de fósforo con carga positiva, de modo que al impactar el rayo de electrones en un punto de la cubierta de fósforo esta emite luz durante una fracción de segundo. El sistema de desviación consta de un par de placas metálicas horizontales y un par de verticales. Al pasar los electrones del haz entre cada par de placas, el campo eléctrico generado entre estas produce una desviación en el haz, primero en dirección vertical y después horizontal .

Pantalla:

Pantalla

Diseño de graficos en el monitor:

17 Diseño de graficos en el monitor Diseñando directamente el objeto en el monitor Llevando un objeto desde el mundo real Desde el monitor extraer el objeto del mundo real

Pixel:

Pixel Las Pantallas dividen en pequeños puntos. Cada uno de esos puntos se denomina pixel (picture element). Un pixel es la unidad mínima de representación gráfica. La resolución de una presentación por barrido es un indicador de su calidad gráfica y se determina por el número de pixeles por unidad de área.

Pixel:

Pixel Discretamente, el CRT es representado por una rejilla de líneas verticales y horizontales. A cada línea horizontal se le conoce como línea de barrido mientras que la presentación de video se denomina presentación por barrido.

Pixel:

Pixel La calidad de una presentación por barrido se describe de acuerdo a su resolución. La resolución se determina por el número de líneas de barrido y pixeles por línea. Cuanto mayor sea la resolución mas detallada resultará la imagen. Las presentaciones de baja resolución tienen cerca de 300 líneas de barrido, cada una con aproximadamente 400 pixeles. Las presentaciones de alta resolución tienen por lo menos 1000 líneas de barrido, con más de 1000 pixeles por línea.

Pixel:

Pixel En los monitores a color, cada punto o pixel de la pantalla esta compuesto por tres pequeños puntos de fósforo: rojo, azul y verde. Iluminando estos puntos con diferentes intensidades puede obtenerse cualquier color. Este tipo de monitores tiene tres cañones de electrones que producen rayos de electrones de distintas intensidades, correspondientes a los tres colores, que pasan por la máscara de sombra colocada detrás de la pantalla de fósforo. La máscara de sombra es una placa con pequeños agujeros que aseguran que los electrones de cada uno de los tres cañones alcancen solo los fósforos del color apropiado en la pantalla. Los tres rayos pasan a través de los mismos agujeros en la máscara, pero el ángulo en que llegan es diferente para cada cañón. El espacio entre los agujeros, el espacio entre los fósforos y la colocación de los cañones esta ajustada para que por ejemplo el cañón azul solamente tenga libre el camino hacia los fósforos azules. Los fósforos rojo, verde y azul para cada pixel, generalmente están alineados en una formación triangular.

Pixel:

Pixel

Pixel:

Pixel agudeza visual Nuestra agudeza es menor por el desgaste, al envejecer, y por efectos de nuestro entorno; por ejemplo, al disminuir el contraste y brillo. .

El software gráfico :

El software gráfico

El software gráfico :

El software gráfico representación gráfica consisten en un conjunto de pixeles que se obtiene a partir de una idea de más alto nivel; como puede ser la descripción de la gráfica en términos de líneas, arcos, colores etc. o incluso en términos de objetos tridimensionales, puntos de vista e iluminación.

El software gráfico :

El software gráfico

El software gráfico :

El software gráfico Los bloques de construcción básicos que ofrece una librería se conocen como "primitivas" y pueden incluir desde un mínimo de líneas, círculos, caracteres, etc. en dos dimensiones hasta mallas de polígonos tridimensionales, definiciones de luces, etc.

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28 Ejemplo: ( Sistemas de atracción gravitacional ) p y x O F

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29 Tomando el caso particular en que F sea proporcional al inverso del cuadrado de la distancia del punto p al origen O, tendremos la fuerza actual de nuestro sistema tierra-sol. Resolviendo la ecuación diferencial con la ayuda de un computador utilizando métodos numéricos se obtiene la solución. Ejemplo: ( Sistemas de atracción gravitacional ) Simulación

Representación de Colores:

30 Representación de Colores Las computadoras almacenan y manipulan colores representándolos como una combinación de tres números. Por ejemplo, en el sistema de colores RGB (siglas en inglés de red - green - blue , 'rojo-verde-azul'), el ordenador utiliza sendos números para representar los componentes primarios rojo, verde y azul de cada color. Otros sistemas pueden representar otras propiedades del color, como por ejemplo el matiz (frecuencia de la luz), la saturación (la intensidad cromática) y el brillo.

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31 Si se emplea un byte de memoria para almacenar cada componente de color en un sistema de tres colores, pueden representarse más de 16 millones de combinaciones cromáticas. A la hora de crear una imagen grande, sin embargo, permitir tantas combinaciones puede exigir mucha memoria y tiempo de proceso. Un método alternativo denominado aplicación (mapping) de colores utiliza sólo un número por combinación cromática y almacena cada número en una tabla de colores disponibles, equivalente a la paleta de un pintor.

Contrucción de Gráficos en el Computador:

32 Contrucción de Gráficos en el Computador Gráficos de mapas de bits Gráficos orientados a objetos Gráficos vectoriales Fractales

Gráficos de mapa de bits:

33 Gráficos de mapa de bits Gr áficos por ordenador o computadora almacenados y mantenidos como colecciones de bits que describen las características de los píxeles individuales en la pantalla, así como los datos generales del gráfico . Se tratan las imágenes como un conjunto de puntos, no son escalables. Aunque puede variar su tamaño, la ampliación o reducción supone una pérdida notable de calidad del gráfico

Gráficos Orientados a Objetos:

34 Gráficos Orientados a Objetos Son gráficos de ordenador basados en el uso de elementos de construcción, como puntos, líneas, curvas, círculos y rectángulos. Los gráficos orientados a objetos, utilizados por ejemplo en diseño asistido por computadora y en programas de dibujo e ilustración, describen un dibujo matemáticamente, como un conjunto de instrucciones que crean los elementos de la imagen. Debido a que los objetos están descritos matemáticamente, los gráficos orientados a objetos se pueden estratificar, girar y ampliar con relativa facilidad.

Gráficos Vectoriales:

35 Gráficos Vectoriales M étodo de generación de imágenes que utiliza descripciones matemáticas (Ecuaciones Vectoriales) para determinar la posición, la longitud y la dirección de las líneas que se deben dibujar. En los gráficos vectoriales los objetos se crean como conjuntos de vectores y no como patrones de puntos individuales (píxeles ) . El resultado es un gráfico que se puede escalar sin deformarlo y cuyo archivo, en general, ocupa un reducido espacio en la memoria . Son un tipo de gráficos orientados a objetos . Cada elemento será un objeto, que se podrá tratar de manera independiente, sin afectar al resto. Esto no impide que los distintos elementos que forman un gráfico vectorial se puedan asociar

Fractales:

36 Fractales El matemático francés Benoit Mandelbrot acuñó la palabra fractal en la década de los '70, derivándola del adjetivo latín fractus . El correspondiente verbo latino: frangere , significa romper, crear fragmentos irregulares. ETIMOLOGÍA DE LA PALABRA FRACTAL Un fractal en Matemática, se puede considerar como una figura geométrica con una estructura compleja y pormenorizada a cualquier escala de magnificación. La mayoría de fractales son Auto-Semejantes , es decir, tienen la propiedad de que una pequeña sección del fractal pude ser vista como una réplica a menor escala de todo el fractal.

Fractales:

37 Fractales La geometría fractal provee una descripción y una forma de modelo matemático para las aparentemente complicadas formas de la naturaleza. Éstas poseen a veces una remarcable invariancia de simplificación bajo los cambios de la magnificación, propiedad que caracteriza a los fractales.

Dimensión y Longitud Fractal:

38 Dimensión y Longitud Fractal El concepto natural de dimensión es que un punto tiene dimensión 0, una recta dimensión 1, una superficie dimensión dos, etc. Sin embargo, era necesario encontrar una forma más sofisticada de definir dimensión, conservando el concepto euclidiano, pero adaptándose a estos nuevos entes matemáticos. En la Geometría Fractal la dimensión es Fraccionaria, Ej. El Fractal de Hooch tiene dimensión Ln(4)=1,386… En la Geometría Clásica (G. Euclidea) la longitud es absoluta, en cambio en la Geometría Fractal la Longitud es relativa. Ej. La línea costera, el perímetro de un árbol etc.

Ejemplos de Fractales:

39 Ejemplos de Fractales Sierpinsky Hooch

Ejemplos de Fractales:

40 Ejemplos de Fractales Mandelbrot Julia

Paisajes Fractales:

41 Paisajes Fractales

Paisajes Fractales:

42 Paisajes Fractales

El Sistema Gráfico:

43 El Sistema Gráfico Incluye: Dispositivos de entrada, procesadores, dispositivos de almacenamiento y de visualización (hardware). Algoritmos para generar y presentar objetos gráficos (métodos y procesos). Programas para el desarrollo del sistema gráfico y de sus aplicaciones (software). Aplicaciones de imágenes generadas por computador.

El Procesador:

44 El Procesador Procesamiento para formación o generación de la imagen. Algoritmos y programas para crear los elementos y formar la imagen (Ecuaciones Vectoriales). Memoria de proceso. Procesamiento para presentación de la imagen. Algoritmos, programas y procesador de presentación. Memoria de alta velocidad para presentación de imágenes.

Generación y Presentación de Imágenes:

45 Generación y Presentación de Imágenes Programas desarrollados por el usuario: lenguajes de programación (C/C++, ObjetPascal, FORTRAN,...) y bibliotecas de funciones (GKS, OpenGL, DirectX, ...). Programas comerciales: 3D Studio, Lightwave 3D, productos Adove, productos MACROMEDIA, ... Programas Abiertos: Google Earth, Second Life.

Fundamentos de la Graficación Computarizada:

46 Fundamentos de la Graficación Computarizada En el proceso de formación de una imagen intervienen dos entidades distintas: El mundo, que consiste de objetos típicamente 3D; y, El observador que desea formar una imagen de estos objetos, en un plano de proyección usualmente 2D. Al proceso de formar una imagen se lo puede conceptuar como la acción de combinar objetos con un observador.

Representación Gráfica de Escenas 3D:

47 Representación Gráfica de Escenas 3D Para la presentación computarizada de objetos 3D en una vista 2D ( rendering ), se emplea usualmente una técnica de ensamblaje en línea o pipeline : Hardware: microprocesadores especializados en gráficos 3D (caros, proceso muy rápido: 60 imágenes/seg). Software: programas de computador (proceso muy lento: horas - días, calidad foto-realista).

Operaciones y Procesos:

48 Operaciones y Procesos Operaciones Geométricas: Modelación. Transformación. Procesos algorítmicos o de presentación: Iluminación y sombreado. Texturizado. Eliminación de Superficies Escondidas. Rasterización. Presentación.

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Interpolación:

51 Interpolación a b

Interpolación (Lineal):

52 Interpolación (Lineal)

Interpolación (formas):

53 Interpolación (formas)

Interpolación (formas):

54 Interpolación (formas)

Interpolación (formas):

55 Interpolación (formas)

Interpolación (formas):

56 Interpolación (formas)

Interpolación (colores):

57 Interpolación (colores)

Transformación 3D  2D:

58 Transformación 3D  2D La transformación 3D  2D que se realiza físicamente en el sistema visual humano o en una cámara, se tiene que realizar matemáticamente en un sistema de graficación computarizado.

Transformaciones 3D:

59 Transformaciones 3D Las transformaciones son herramientas importantes en la generación de escenas 3D: Sirven para mover objetos en un entorno. Permiten construir una vista 2D del entorno, sobre la superficie de la pantalla.

Sistemas de Coordenadas:

60 Sistemas de Coordenadas Locales o del modelo: Describen los objetos. Globales (WCS): Describen la escena en la cual se sitúan los objetos. De visualización: Establecen el punto de vista, su dirección y el volumen visual. De pantalla: Definen las proyecciones geométricas planas, en la pantalla de presentación. Z X Y

Sistema de Coordenadas Locales :

61 Sistema de Coordenadas Locales Permite especificar objetos a través de un conjunto de vértices dados en un sistema de coordenadas embebido en el propio objeto. Cada objeto puede tener el sistema de coordenadas locales que mejor le convenga.