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Post on 28-Dec-2015
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Graficación
I. Aspectos generales
I.Introducción a la graficación
Las computadoras: herramienta poderosa para imágenes:rápidaeconómica
Las primeras aplicaciones gráficas eran muy caras
Actualmente, son baratas (HW y SW)
Aplicaciones generales: Ciencia Ingeniería Empresas Industria Gobierno Arte Entretenimiento Publicidad Educación Capacitación Presentaciones gráficas
CAD (diseño asistido por computadoras) Se utilizan en forma rutinaria para el diseño de: construcciones automóviles aeronaves embarcaciones naves espaciales computadoras telas muchos otros productos
CAD Las herramientas CAD presentan herramientas y visualizaciones múltiples de los objetos en diseño
Facilitan el desarrollo de objetos que cumplan con los requerimientos, ya que no permiten que los parámetros excedan los definidos
No siempre se modela directamente la realidad, sino también abstracciones mediante símbolos. El sistema puede, posteriormente armar el circuito correspondiente.
CAD
CAD
Con frecuencia se utilizan animaciones para mostrar el comportamiento del diseño
Estas animaciones entran en el terreno de las simulaciones
Se utilizan también sistemas de realidad virtual para probar el comportamiento de lo diseñado ante un operador real
CAD
CAD Cuando se ha terminado el diseño, se muestra mediante iluminación realista y aplicación de texturas
Esto es especialmente relevante para el diseño de objetos que deben resultar atractivos para el consumidor: Casas Autos Equipo de audio
CAD
Gráficas de presentación
Para presentar informesComunicar y promover ideasNo está de más decir que deben ser simples
Arte por computadora
Las primeras expresiones artísticas por computadora fueron pobres y carasLos interfaces no captaban todas las expresiones mecánicas del artista (presión, velocidad, ángulos, etc.)
Los medios de impresión eran limitados
Arte por computadora (primitivo)
Arte por computadora
Actualmente, los artistas cuentan con medios poderosos y baratos: Lápices ópticos Tarjetas digitalizadoras Digitalizadores 3D Cámaras y escáners digitales ¡Arte matemático! (fractales y ecuaciones)
Animaciones etc.
Arte por computadora (moderno)
Arte por computadora (fractales)
Entretenimiento
Películas, videos musicales, TV
VideojuegosComputadoras personalesConsolasTeléfonos celularesConsolas portátilesVayan ustedes a saber qué sigue
Entretenimiento Los videojuegos hacen uso de interfaces para la interactividad Consolas de texto y comandos simpls (MUDs)
Gráficas simples 2D (vectores, sprites), palanca de mando (joystick digital)
Gráficas 3D, palanca de mando avanzada (joystick analógico)
Gráficas 3D avanzadas (shading, ray tracing), mandos avanzados (wii-mote, visión, etc.)
Capacitación
Cursos animados interactivosSimuladores de todo tipo
InmersivosMovimientos físicosPanorámicos
Capacitación (movimiento)
Visualización
Representación gráfica de colecciones muy grandes de datos
Destacando tendencias y parámetros con colores, formas, posiciones, movimientos, etc.
Permitiendo la manipulación de la visión y de los datos para revelar datos ocultos
Visualización
Procesamiento de imágenes
Se obtiene una imagen donde hay información confusa
Se aplica el procesamiento para:Restauración (mejorar la calidad de la imagen)
Destacar información oculta o poco clara
Procesamiento de imágenes
Procesamiento de imágenes
Interfaz gráfica para el usuario (GUI)
Representación de información y documentos en forma de ventanas, menús, escritorio, iconos, etc.
Metáfora de un escritorioA ver a quién de ustedes se le ocurre una mejor manera
GUI Xerox
Autoedición
Uso de la computadora para la edición de documentos, periódicos, revistas, folletos, carteles, espectaculares, etc.
Integración automática de contenidos en medios digitales (como la WWW)
Autoedición
Cartografía (GIS)
Manejo y presentación automática de mapas e información de todo tipo en su ubicación geográfica
Clasificación de aplicaciones
Existen varias clasificaciones diferentes:1. Tipo (dimensionalidad) del objeto a
representar y tipo de imagen producida
2. Tipo de interacción3. Rol de la imagen producida4. Relación lógica y temporal entre
objetos y sus imágenes5. Nivel de implantación y abstracción
1. Por tipos de objeto e imagen
Tipo de objeto Representación
2D Líneas
2D Imagen en grises
2D Imagen en color
3D Líneas (wireframe)
3D Líneas (con efectos)
3D Sombrado, color, iluminación, etc.
2. Por tipo de interacción
Determina el grado de control del usuario sobre el objeto y su imagen Trazo fuera de línea: modelos de objetos a partir de una banco o base de datos
Trazo interactivo: el usuario proporciona parámetros
Sobrevuelo: predefinir objeto y poder visualizarlo caminando o volando cerca
Diseño interactivo: partiendo de un volumen vacío, ir insertando objetos que serán mostrados
3. Rol de la imagen producidaEs el grado en el que la imagen producida es un fin o un medio a otro fin
En imágenes artísticas, animaciones, cartografía podemos considerar la imagen como un fin
En aplicaciones CAD, las imágenes son un medio intermedio para un proceso de fabricación mucho más extenso
4. Relación lógica y temporal entre objetos y sus imágenes
Algunas imágenes pueden ser únicas y suficientes para la representación de algún objeto
Otras imágenes, en conjunto, pueden estar describiendo una estructura jerárquica de un sistema, o representar estados sucesivos en el tiempo
5. Nivel de implementación y abstracción Muy bajo nivel: a nivel de acceso a memoria de video y manipulación directa de pixeles
Bajo nivel: invocación de servicios del sistema (interrupciones) para manejo de pixeles y líneas
Bibliotecas de funciones: para el desarrollo de programas gráficos usando bibliotecas avanzadas de gráficos (OpenGL, DirectX)
Programas o máquinas (software) de modelado y animación
Programas de aplicación inteligente de escenarios y personajes prediseñados
II. Hardware para graficación
Medios Teletipos e impresoras de línea 1950, MIT: CRT ~1955, SAGE air-defense, uso de lápiz óptico
sobre el CRT 1963, Sketchpad, uso de símbolos a partir de un
banco, para diseño, usando lápiz óptico Tropiezos:
Costo alto del hardware Alto costo en procesamiento Programación difícil en entornos de tiempo-
compartido cuando predominaba el trabajo por lotes Software no portable
Estos inconvenientes se fueron superando con: Estaciones de trabajo Computadoras personales
Medios: teletipo
Medios: lápiz óptico
Medios: Sketch
Dispositivos de salida: vectoriales ~1965 Basados en línea:
Vectores Trazos Líneas Caligráficos
Letras hechas como secuencias de trazos CPU produce una lista de vectores, se guardan en un búfer, un DC (display controller) recorre el búfer para desplegar en pantalla los vectores
~1968 direct-view storage tube (DVST) como control separado, más rápido y económico
Dispositivos de salida: rasterLas imágenes se producen como mapas de bits almacenadas en búfer (memoria), donde están almacenados los datos de los pixeles individuales
Requiere una mayor cantidad de memoria
Estuvieron disponibles cuando el costo de la memoria bajó lo suficiente
Raster vs Vector
Otros dispositivos de salida
Impresoras Plotters Cañones (proyector) Impresoras 3D
Impresoras 3D
Dispositivos de entrada Lápiz óptico Mouse (Doug Engelbart, 68) Tablilla gráfica Pantalla sensible Sensores 3D Escáneres 3D Controles con retroalimentación
Joystick Volantes Guantes
Arquitecturas para graficación Los primeros sistemas con despliegue interactivo eran muy limitados
Para gráficas necesitaban dispositivos adicionales
Se empezaron a integrar sistemas gráficos simples tipo raster: Pocos colores Resolución baja Poca velocidad Procesamiento gráfico por software, desde el CPU, mediante funciones
Arquitecturas: aceleradores
Se desarrollaron los aceleradores gráficos por hardware
Ubicados en tarjetas que se montaban en las ranuras de expansión
Bus (ducto) de alta velocidad, que conecta tarjetas con CPU, memoria y puertos
Arquitecturas: aceleradores
Incorporación de servicios gráficos avanzados
El S.O. necesita de componentes para saber qué servicios están disponibles (drivers)
Los programas necesitan un marco de referencia común para pedir al S.O. los servicios gráficos (OpenGL, DirectX)
Arquitecturas: aceleradores por capas
III. Conceptos, técnicas y algoritmos
Marco conceptual para gráficas interactivas
Sistema gráfico
Programa de
aplicación
Modelo de aplicación
Software gráfico
Dos clases generales de software para gráficas: Paquetes generales de programación de gráficas
Paquetes de aplicaciones para propósitos gráficos especiales
Paquetes de programación de gráficas
PHIGS PHIGS+ GKS 3D GKS GL OpenGL DirectX
Funciones gráficas
Los paquetes de gráficas ofrecen funciones para crear y manipular imágenes
Realizan operaciones de: Creación de primitivas de salida Entrada Salida Atributos Transformaciones Vistas Control general
Primitivas de salida
Son los bloques de construcción básicos para las imágenes
Incluyen cadenas de caracteres y formas geométricas Puntos Líneas rectas Líneas curvas Áreas llenas (polígonos, cincunferencias, etc.)
Figuras geométricas 3D
Atributos
Propiedades de las primitivas de salida
Especifican: Color e intensidad Estilos de línea y patrones para llenar áreas
Forma y tamaño
Transformaciones
Operaciones para definir: Tamaño Posición Orientación
Hay dos tipos de transformaciones: De objetos De vista, es decir, que se aplica al escenario completo (útil para ubicar al observador, o para establecer la perspectiva)
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