domingo, 8 de septiembre de 2013

UNIDAD 1


1.1 APLICACIONES DE GRÁFICOS DE COMPUTADORA 



Es el arte o la ciencia de producir imágenes gráficas con la ayuda de computadora La computación gráfica o gráficos por ordenador es el campo de la informática visual, donde se utilizan computadoras tanto para generar imágenes visuales sintéticamente como integrar o cambiar la información visual y espacial probada del mundo real. El primer mayor avance en la gráfica realizada por computadora era el desarrollo de Sketchpad en 1962 por Ivan Sutherland. 

Este campo puede ser dividido en varias áreas: Interpretado 3D en tiempo real (a menudo usado en juegos de vídeo), animación de computadora, captura de vídeo y creación de vídeo interpretado, edición de efectos especiales (a menudo usado para películas y televisión), edición de imagen, y modelado (a menudo usado para ingeniería y objetivos médicos). El desarrollo en la gráfica realizada por computadora fue primero alimentado por intereses académicos y patrocinio del gobierno. Sin embargo, cuando las aplicaciones verdaderas mundiales de la gráfica realizada por computadora (CG) en televisión y películas demostraron una alternativa viable a efectos especiales más a las tradicionales y las técnicas de animación, los comerciales han financiado cada vez más el avance de este campo. 

 A menudo se piensa que la primera película para usar gráficos realizados por computadora era 2001: A Space Odyssey (1968), que intentó mostrar como las computadoras serían mucho más gráficas en el futuro. Sin embargo, todos los gráficos de computadora en aquella película eran la animación dibujada a mano (por ejemplo en las pantallas de televisión se simulaba el comportamiento de las computadoras con dibujos), y las secuencias de efectos especiales fue producida completamente con efectos ópticos y modelos convencionales. 

Quizás el primer uso de la gráfica realizada por computadora expresamente para ilustrar gráfica realizada por computadora estaba en Futureworld (1976), que incluyó una animación de una cara humana y mano - producido por Ed Catmull y Fred Parke en la Universidad de Utah.


Gráficos 2D de computadora


El primer avance en la computación gráfica fue la utilización del tubo de rayos catódicos. Hay dos acercamientos a la gráfica 2d: vector y gráficos raster. La gráfica de vector almacena datos geométricos precisos, topología y estilo como posiciones de coordenada de puntos, las uniones entre puntos (para formar líneas o trayectos) y el color, el grosor y posible relleno de las formas. La mayor parte de los sistemas de vectores gráficos también pueden usar primitivas geométricas de forma estándar como círculos y rectángulos etc. En la mayor parte de casos una imagen de vectores tiene que ser convertida a una imagen de trama o raster para ser vista.

Los gráficos de tramas o raster (llamados comúnmente Mapa de bits) es una rejilla bidimensional uniforme de pixeles. Cada pixel tiene un valor específico como por ejemplo brillo, transparencia en color o una combinación de tales valores. Una imagen de trama tiene una resolución finita de un número específico de filas y columnas. Las demostraciones de computadora estándares muestran una imagen de trama de resoluciones como 1280 (columnas) x 1024 (filas) pixeles. Hoy uno a menudo combina la trama y lo gráficos vectorizados en formatos de archivo compuestos (pdf, swf, svg).

Gráficos 3D de computadora 

Con el nacimiento de las estaciones de trabajo (como las máquinas LISP, Paintbox computers y estaciones de trabajo Silicon Graphics) llegaron los gráficos 3D, basados en la gráfica de vectores. En vez de que la computadora almacene la información sobre puntos, líneas y curvas en un plano bidimensionales, la computadora almacena la posición de puntos, líneas y típicas caras (para construir un polígono) en un Espacio de tres dimensiones.

Los polígonos tridimensionales son la sangre de prácticamente todos los gráficos 3d realizados en computadora. Como consiguiente, la mayoría de los motores de gráficos de 3D están basados en el almacenaje de puntos (por medio de 3 simples coordenadas Dimensionales X,Y,Z), líneas que conectan aquellos grupos de puntos, las caras son definidas por las líneas, y luego una secuencia de caras crean los polígonos tridimensionales.

El software actual para generación de gráficos va más lejos de sólo el almacenaje de polígonos en la memoria de computadora. Las gráficas de hoy no son el producto de colecciones masivas de polígonos en formas reconocibles, ellas también resultan de técnicas en el empleo de Shading(Sombreadores), texturing(Texturizado o mapeado) y la rasterización  (En referencia a mapas de bits).



Shading – Sombreado 

El proceso de sombreado o shading (en el contexto de los gráficos realizada por computadora) implica la simulación de computadora (o más exactamente; el cálculo) como las caras de un polígono se comportarán cuando es iluminado por una fuente de la luz virtual. El cálculo exacto varía según no sólo que datos están disponibles sobre la cara sombreada, sino también la técnica de sombreado.
Generalmente este afecta propiedades de la especularidad y valores de intensidad, reflexión y transparencia.



1.2 Dispositivos de hardware y software para despliegue gráfico

DESPLIEGUE DE INFORMACIÓN

Todas las computadoras necesitan de un componente de hardware para poder desplegar gráficos.

Existen dos componentes básicos para el despliegue de gráficos: la tarjeta de video y el monitor.

Las tarjetas de video es la parte encargada de realizar todos los procesamientos de información que conllevan los SG. Dichas tarjetas pueden ser internas o externas. Generalmente se recomiendan que sean externas y que utilicen buses especiales de comunicación (AGP) para transmitir la información de manera eficiente.

El uso de Sistemas Operativos gráficos, videojuegos, procesos de simulación, etc. han fortalecido el uso de dispositivos de despliegue gráfico.

Las tarjetas de video definen su capacidad en la resolución (tamaño de la pantalla). Por ejemplo el estándar UXVGA procesa gráficos en dimensiones de 1600x1200 pixeles (puntos por pantalla) a 16 millones de colores.


DISEÑO
Se define como el proceso previo de configuración mental, "pre-figuración", en la búsqueda de una solución en cualquier campo.

 SIMULACION Y ANIMACIÓN


Estos programas producen un efecto de movimiento de las figuras representadas.

Los programas de animación pretenden crear efectos artísticos  (su movimiento es libre)

Los programas de simulación pretenden crear un efecto real (movimiento limitado)

En el diseño de objetos se utilizan programas de simulación para conseguir realismo en las piezas diseñadas de tal manera que las limitaciones de movimiento  permitan tratar los objetos diseñado con otros programas de ensayos virtuales




 INTERFACES DE USUARIO
La interfaz de usuario es el medio con que el usuario puede comunicarse con una máquina, un equipo o una computadora, y comprende todos los puntos de contacto entre el usuario y el equipo. Normalmente suelen ser fáciles de entender y fáciles de accionar.



 SISTEMA DE GRÁFICOS



PROCESADOR


El procesador (CPU, por Central Processing Unit o Unidad Central de Procesamiento), es por decirlo de alguna manera, el cerebro del ordenador. Permite el procesamiento de información numérica, es decir, información ingresada en formato binario, así como la ejecución de instrucciones almacenadas en la memoria.


El primer microprocesador (Intel 4004) se inventó en 1971. Era un dispositivo de cálculo de 4 bits, con una velocidad de 108 kHz. Desde entonces, la potencia de los microprocesadores ha aumentado de manera exponencial. ¿Qué son exactamente esas pequeñas piezas de silicona que hacen funcionar un ordenador? 

FUNCIONAMIENTO


El procesador (denominado CPU, por Central Processing Unit) es un circuito electrónico que funciona a la velocidad de un reloj interno, gracias a un cristal de cuarzo que, sometido a una corriente eléctrica, envía pulsos, denominados "picos". La velocidad de reloj (también denominada ciclo), corresponde al número de pulsos por segundo, expresados en Hertz (Hz). De este modo, un ordenador de 200 MHz posee un reloj que envía 200.000.000 pulsos por segundo. Por lo general, la frecuencia de reloj es un múltiplo de la frecuencia del sistema (FSB, Front-Side Bus o Bus de la Parte Frontal), es decir, un múltiplo de la frecuencia de la placa madre.
Con cada pico de reloj, el procesador ejecuta una acción que corresponde a su vez a una instrucción o bien a una parte de ella. La medida CPI (Cycles Per Instruction o Ciclos por Instrucción) representa el número promedio de ciclos de reloj necesarios para que el microprocesador ejecute una instrucción. En consecuencia, la potencia del microprocesador puede caracterizarse por el número de instrucciones por segundo que es capaz de procesar. Los MIPS (millions of instructions per second o millones de instrucciones por segundo) son las unidades que se utilizan, y corresponden a la frecuencia del procesador dividida por el número de CPI.




 MEMORIA


La memoria (también llamada almacenamiento) se refiere a parte de los componentes que forman parte de una computadora. Son dispositivos que retienen datos informáticos durante algún intervalo de tiempo. Las memorias de computadora proporcionan una de las principales funciones de la computación moderna, la retención o almacenamiento de información. Es uno de los componentes fundamentales de todas las computadoras modernas que, acoplados a una unidad central de procesamiento, En la actualidad, memoria suele referirse a una forma de almacenamiento de estado sólido conocido como memoria RAM y otras veces se refiere a otras formas de almacenamiento rápido pero temporal. De forma similar, se refiere a formas de almacenamiento masivo como discos ópticos y tipos de almacenamiento magnético como discos duros y otros tipos de almacenamiento más lentos que las memorias RAM, pero de naturaleza más permanente. Estas distinciones contemporáneas son de ayuda porque son

fundamentales para la arquitectura de computadores en general.


 FRAME BUFFER
Es la porción de memoria (buffer) reservada para mantener temporalmente una imagen ráster (frame) a la espera de ser enviada al monitor o a un dispositivo. Es usado para compensar las diferentes tasas de flujo de datos entre los componentes de una computadora.



Generalmente el framebuffer utiliza chips de memoria en el adaptador de video para almacenar su contenido. De todas maneras en algunos casos el adaptador de video está integrado a la placa madre y el frame buffer es por lo tanto almacenado en la memoria principal (RAM).



El framebuffer es la parte del sistema de video en donde una imagen es almacenada píxel por píxel y es usado para refrescar una imagen láster.

    DISPOSITIVO DE SALIDA


Es aquel que emite una señal con información. En este sentido podemos mencionar a la impresora (que recibe información de unacomputadora y produce una salida impresa en papel), el monitor (exhibe los datos en la pantalla), los auriculares (emite sonidos para quesean escuchados por una persona) y el altavoz (reproduce sonidos al ambiente).



   
DISPOSITIVOS DE ENTRADA


Son las herramientas utilizadas para ingresar todo tipo de datos a la computadora. Las entradas son las señales recibidas por la unidad, y se pueden definir como los medios a través de los cuales una persona o sistema para comunicarse con la computadora.


    DISPARIDAD BINOCULAR

Es la diferencia entre las imágenes percibidas por la retina izquierda y derecha de nuestros ojos debido a la separación de 7 cm entre ellas.

El cerebro ingresa estas dos imágenes en una sola imagen tridimensional, permitiéndonos percibir profundidad y distancia. Sin embargo, esto es cierto solo para distancias menores a 3 cm.




    INFORMACIÓN MONOCULAR
·         Información monocular
·         Interposición
·         Perspectiva atmosférica
·         Gradiente de textura
·         Perspectiva lineal
·         Tamaño
·         Altitud
·         Movimiento relativo

 1.3 FORMATOS GRÁFICOS DE ALMACENAMIENTO 



Formato
Ventajas
Desventajas
BMP
       Buen nivel de calidad
         Poco eficientes en el uso de espacio en disco
         No utilizables en páginas web debido a tamaño
GIF
         Muy popular por que usaba el algoritmo LZW
         La imagen puede ser o no transparente.
         Compatible con la totalidad de los navegadores
         La calidad en las imágenes no llega a ser muy alta por su limitada profundidad de color.
         Sus últimas versiones permiten hacer animaciones simples, aunque la compresiones muy deficiente
JPEG
         Puede ajustar el grado de compresión.
         Formato más utilizado para almacenar y transmitir archivos de fotos en la Web
         Algoritmo de compresión con pérdida
PNG
         Basado en un algoritmo de compresión sin pérdida
         No sujeto a patentes.
         Comprime mejor que el formato GIF
         Admite formatos con una profundidad de color de millones de colores
         No soporta animación
         No está soportado por algunos navegadores muy viejos
         La administración de color fallaba en algunos navegadores
PSD
         Es un formato sin compresión
         No produce pérdidas de calidad
         Admite todos los Modos de Color,
         La calidad de las imágenes almacenadas implica el uso de un gran espacio en disco.
TIFF
         Algoritmo de compresión sin pérdidas LZW
         Válido para todas las plataformas
         Uno de los formatos más utilizados en artes gráficas
         Permite almacenar más de una imagen en el mismo archivo.
         No tiene soporte para vectores ni texto


1.4 ASPECTOS MATEMÁTICOS DE LA GRAFICACIÓN

 ( GEOMETRÍA FRACTAL)


 ¿Que es Fractal?
Un fractal es basicamente un figura geometrica. Los fractales tienen una propiedad que les diferencia de las demas representaciones geometricas y es que son Autosemejantes, es decir que las figuras se repiten una y otra vez de una forma infinita. Otra propiedad es que los fractales tienen un numero infinito de vertices.
Sin embargo, todos los fractales tienen algo en común, ya que todos ellos son el producto de la iteración, repetición, de un proceso geométrico elemental que da lugar a una estructura final de una complicación aparente extraordinaria. Es decir que cada porción del objeto tiene la información necesaria para reproducirlo todo, y la dimensión fractal no necesariamente entera.
¿Que es Geometria Fractal?
 Geometría Fractal es geometría que no distingue entre conjunto matemático y objeto natural. Este nuevo paradigma engulle paradigmas anteriores proyectando un modelo que inagura una nueva zona o región de lo real.
Tambien es una de las cosas más vistosas de la matemática, generando figuras de una simetría compleja y desconcertante para el observador no experto.
imagenes  fractales








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