Unidad 1

Instituto Tecnológico de Orizaba
Ingeniería en Sistemas Computacionales
Graficación
Angélica Zamora Rivera

 La graficación



Tarea 1

¿Qué es la Graficación?


La graficación es el arte o la ciencia de producir imágenes gráficas con la ayuda de la computadora. La graficación por computadora es una de las áreas más importantes de las ciencias de la computación y su principal objetivo es establecer los principios, técnicas y algoritmos para la generación y manipulación de imágenes mediante una computadora. Las imágenes pueden ser de distinta complejidad, en dos dimensiones hasta modelos tridimensionales donde se requiere producir imágenes de aspecto real.
Desde que las computadoras aparecieron se intentó producir imágenes que pudieran verse a través de la pantalla. Al paso del tiempo los componentes electrónicos y computadoras han ido mejorando, y se ha llegado a un punto, que de hoy en día podemos contar con una computadora por muy sencilla que sea con alguna herramienta grafica.

Evolución de la Graficación

Un gran avance en gráficos por ordenador iba a venir de un estudiante del MIT, Ivan Sutherland. En 1961Sutherland creó un programa de dibujo informático llamado
“Sketchpad”. Con el uso de un lápiz óptico, Sketchpad permitía a uno dibujar formas simples en la pantalla del ordenador, salvarlos e incluso su posterior recuperarlos. El lápiz óptico en sí tenía una pequeña célula fotoeléctrica en la punta. Esta célula emite un pulso electrónico cada vez que se colocaba adelante de la pantalla del ordenador.

1950
La graficación por computadora tuvo sus inicios con el surgimiento de las computadoras digitales. Una computadora digital como la Whirlwhin de la Mit fue una de las primeras en utilizar una pantalla capaz de representar gráficos.

1959
Surgió el primer sistema de dibujo por computadora, la DAC-1(Design Augmentedby Computers) Fue creada 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.

En 1978 el laboratorio central de Física Aplicada de la Universidad John-Hopkins publica un trabajo que se convertiría en la obra "Matematical elements for computer graphics" de DavidF. Rogers. Esta sucedió desde ese momento una de las disciplinas importantes tanto para el trazado de línea como en la representación de objetos naturales. La informática gráfica se hizo presente en la gestión, la Medicina, la televisión, la industria del espectáculo, los videojuegos, la industria fílmica, y así en todas las disciplinas científicas, Matemáticas, Aeronáuticas, Mecánicas y otras muchas esferas del conocimiento. La disciplina originalmente se relacionó mucho a las técnicas de Tratamiento de Imágenes. Su evolución no puede comprenderse sino con el análisis de su producción digital, tanto dentro del tratamiento estático o dinámico dentro de sus resultados. Esta define los gráficos, creados y generados por un ordenador, donde la gestión se basa en una estación gráfica compuesta de elementos materiales como el Procesador y la Tarjeta gráfica, las herramientas de adquisición como el digitalizador o la Cámara digital, las periféricos de interfaz de usuario como el ratón o la Tablilla gráfica, de medios de almacenamiento como el Disco Duro olas memorias USB y de herramientas de reproducción como la impresora.

Los gráficos se ha transformado enormemente por causa de los ordenadores. A partir de 1984, con la aparición de los primeros sistemas de autoedición, los ordenadores personales sustituyeron de forma paulatina todos los procedimientos técnicos de naturaleza analógica por sistemas digitales. Por lo tanto los ordenadores se han transformado en herramientas imprescindibles y, con la aparición del hipertexto y la web, sus funciones se han extendido como medio de comunicación. Además, la tecnología también se ha hecho notar con el auge del teletrabajo y en especial del crowd sourcing o tercerización masiva, ha comenzado a intervenir en las modalidades de trabajo. Este cambio ha incrementado la necesidad de reflexionar sobre tiempo, movimiento e interactividad. Aún así, la práctica profesional de diseño no ha tenido cambios esenciales. Mientras que las formas de producción han cambiado y los canales de comunicación se han extendido, los conceptos fundamentales que nos permiten entender la comunicación humana continúan siendo los mismos.
                                                         
Aplicaciones de la Graficación

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.

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 (como Mathematica), 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.

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.

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.


Conclusión

La graficación hoy en día se encuentra en todo nuestro entorno, en la televisión, nuestros ordenadores, en la escuela, en la calle, a cualquier lugar donde vayamos hay una muestra de graficación. Principalmente en forma de arte, de entretenimiento, siendo el cine en 3D lo más usual en nuestras vidas diarias. Otra principal aplicación que todos hacemos uso de ella, es la publicidad, la cual tiene un impacto positivo pero también muchas veces negativo.

Fuentes de información 



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Tarea 2 

HARDWARE Y SOFTWARE PARA GRAFICACIÓN

En el campo de la informática gráfica se pueden encontrar diferentes dispositivos de salida; desde los que permiten obtener representaciones en soporte físico (impresoras) hasta sofisticados sistemas de "inmersión" capaces de generar todo un entorno de realidad virtual alrededor del usuario.

Hardware

El tubo de rayos catódicos
 
Un CRT básicamente consiste en un tubo de vacío en cuyo interior un cátodo de metal calentado mediante un filamento por el que circula corriente eléctrica. El calor propicia el desprendimiento de electrones del cátodo; estos electrones, cargados negativamente, atraviesan diferentes dispositivos de enfoque y aceleración, y mediante los adecuados sistemas de control de deflexión son dirigidos a diferentes puntos del otro externo del tubo. En este extremo se encuentra la pantalla, recubierta internamente de fósforo, fósforo que al recibir el impacto de los electrones absorbe su energía, transformándola parcialmente en calor y utilizando el resto para elevar sus propios electrones a niveles superiores de excitación. Poco tiempo después estos electrones "excitados" vuelven a su estado original, desprendiendo el exceso de energía en forma de fotones; que es lo que produce el punto de la imagen visible.

Monitores de barrido

En el tipo de monitor con CRT más utilizado el haz de electrones recorre la punto por punto en dirección longitudinal y línea por línea en dirección vertical, variando su intensidad en cada punto de acuerdo con la luminosidad correspondiente al punto de la imagen correspondiente que se pretende representar. La intensidad de cada uno de estos puntos de imagen, conocidos como "pixeles", debe estar almacenada en la memoria del ordenador (a la memoria encargada de contener esta información se le denomina búfer de pantalla o frame buffer); si por ejemplo para representar la intensidad de un pixel se utilizan 24 bits, para una pantalla de 1024 x 1024 se necesitan 3 Mb de memoria.
La velocidad a que se realiza este barrido (evidentemente, relacionada con la persistencia del fósforo) suele darse como característica del monitor; tanto en la forma de frecuencia de barrido vertical (para toda la imagen), que suele oscilar entre los 50 y los 80 Hz y la frecuencia de barrido horizontal (para cada línea) que suele ser del orden de los 40 KHz. Por lo general, una frecuencia mas alta, por lo general, es conveniente para disminuir la fatiga visual, y necesaria cuando se desea generar imágenes a gran velocidad (pares de imágenes estereoscópicas en tiempo real a velocidades de refresco tales que el ojo no distinga "parpadeos").
En algunos monitores realiza el barrido vertical en dos fases, en la primera se recorren las líneas impares, y en la segunda las pares. De esta forma se consigue una frecuencia aparente doble de la real (aparente en el sentido de que cada imagen se genera en la mitad de tiempo, aunque, evidentemente la imagen contenga la mitad de la información de la real). Este sistema se utiliza en los televisores domésticos, lo que puede aprovecharse también para conseguir una mayor suavidad en las animaciones generadas por ordenador: Efectivamente, en lugar de generar una imagen cada p.e. 1/60 segundo, se genera la mitad de la imagen cada 1/120 segundo, con lo que el tiempo de cálculo es el mismo y el movimiento más continuo.
 
Monitores de trazado aleatorio o vectoriales

En este sistema, actualmente menos utilizado, el haz de electrones en lugar de recorrer la pantalla a base de pixeles, traza una serie de segmentos correspondientes a las líneas de la imagen que se pretende representar.

Así, la imagen está definida en memoria como una sucesión de instrucciones de trazado y movimiento aleatorio; y esta serie de instrucciones son ejecutadas por el haz de electrones un mínimo de 30 veces por segundo. Los sistemas vectoriales de alta calidad pueden llegar a manejar imágenes con 100.000 líneas; cuando la imagen tiene muy pocas líneas se introduce un retraso entre redibujados, ya que de otra forma se podría llegar a quemar el fósforo.
 
Monitores CRT en color

Los monitores CRT en color utilizan una combinación de fósforos que emiten luz con colores distintos, colores básicos que combinados producen la sensación de los colores del espectro que se deseen.

Estos monitores utilizan principalmente la técnica de la "máscara de sombra". Partiendo de un tubo con tres fósforos que emiten, para cada punto, luz roja, verde y azul, y con tres cañones de electrones, los tres haces de electrones se enfocan y se hacen coincidir sobre la máscara, que contiene una serie de orificios alineados con los patrones de punto de fósforo. Cuando los tres haces pasan por un orificio activan el triángulo correspondiente, que se ve como un punto de color.

La intensidad de cada haz se controla independientemente, y por lo general se considera que con una resolución de 8 bits para cada uno (24 en total, por lo tanto), es decir, 256 niveles de voltaje por cañón para un total de 256 al cubo (16 Millones) de colores, se obtiene "color real" (haciendo referencia a la incapacidad del ojo humano de distinguir diferencias al aumentar la cantidad de niveles por componente).

Monitores de cuarzo líquido (LCD)


Los monitores de cuarzo líquido utilizan dos placas de cristal que contienen cada una un polarizador de luz girado 90 grados una respecto a la otra. Estas placas prensan el cuarzo líquido (con estructura cristalina, pero con moléculas capaces de fluir como en estado líquido). En una de las placas se crean líneas verticales de conductores transparentes, y en la otra, horizontales. La intersección de las líneas define los pixeles, de forma que cuando existe voltaje ambos conductores en ambos conductores las moléculas se alinean y la luz que atraviesa el cristal no gira y por lo tanto no atraviesa el segundo cristal. Cuando la luz se genera mediante un transistor en cada pixel, se habla de pantallas LCD de matriz activa, siendo esta la tecnología más utilizada en la actualidad. Aparte de eso, la representación de la información es similar a la de los monitores CRT de barrido: también se utiliza el bufer de pantalla con la imagen formada por pixeles.


Software de gráficos


Según se ha visto, por lo general vamos a necesitar una representación gráfica consistente en un conjunto de pixeles a partir de una idea de más alto nivel; como pueda 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 cómo llegar de estas descripciones de alto nivel al conjunto de pixeles final es algo de lo que las diferentes partes del sistema se deberán encargar; por lo general el programador dispone de una serie de librerías de programación gráfica que le permiten escribir aplicaciones sin tener que llegar a conocer en detalle el hardware sobre el que se ejecutará su código, y sin tener que reescribir de cero miles de procedimientos que, además, distan de ser triviales. Ejemplos de estas librerías podrían ser OpenGL de SGI y Direct3D de Microsoft.

Por lo general, estas librerías permiten trabajar creando estructuras en un sistema de coordenadas local, integrar estas estructuras en una escena más compleja que utiliza un sistema de coordenadas global o "de mundo". De algún modo, el software transformará estas coordenadas a unas coordenadas de dispositivo normalizado (independiente de las características físicas del dispositivo real) y en un último paso estas se ajustarán al rango de salida del dispositivo final.
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.

Diseño de página


El software de diseño de páginas utiliza tipografía e imágenes tales como ilustraciones y fotografías para componer páginas para su uso en libros, revistas y otros artículos impresos. El líder de la industria es Adobe InDesign y es la herramienta estándar para los diseñadores gráficos profesionales. InDesign ha tomado el lugar principal de Quark Xpress, un programa poderoso amigable para diseñar que también ofrece funcionalidad web. Los principales competidores son Microsoft Publisher y Corel Draw Graphics Suite. Microsoft Publisher es menos costoso que los otros programas.

Edición de imágenes

El software de edición de imágenes se puede utilizar para editar fotografías e ilustraciones, así como para crear gráficos. Este tipo de software se utiliza para manipular imágenes basadas en píxeles. Muchos profesionales de la ilustración utilizan este tipo de software para añadir color a sus ilustraciones. Adobe Photoshop es el programa estándar en todo el espectro de disciplinas de diseño profesional. Corel Draw Graphics Suite también se utiliza para la edición de imágenes. Corel ofrece Paint Shop Pro como un programa de edición inicial a un precio atractivo.

Ilustración

El software de ilustración se puede utilizar para crear ilustraciones, guiones gráficos y gráficos, incluyendo la tipografía especial y única. Estos programas crean imágenes basadas en gráficos vectoriales. Los gráficos vectoriales tienen la ventaja sobre los gráficos de píxel que puedan ser reescalados a un tamaño mayor sin pérdida de resolución, manteniendo la calidad de la imagen. El programa de ilustración principal es Adobe Illustrator. Corel Draw Graphics Suite tiene un público fiel de los ilustradores y diseñadores profesionales. Este producto único ofrece una capacidad de ilustración basada en vectores junto con las funciones de diseño de edición de imágenes y la página. Open Office ofrece una descarga gratuita de un conjunto de programas, incluyendo Open Office Draw.

Diseño web

El software de diseño web se utiliza para crear páginas web. Mientras que el software de diseño web crea y edita el código HTML para páginas web, la mayoría de los programas de software de diseño web le permiten al usuario trabajar con la tipografía, imágenes y otros archivos al mismo tiempo que genera automáticamente el código. Microsoft ofrece el programa Expression Web a un precio muy atractivo y el más costoso Expression Studio, dirigido a profesionales de la web. Adobe ofrece Dreamweaver, el programa estándar de la industria de diseño web.

Animación web

El software de animación web se puede utilizar para crear clips animados para sitios web, botones interactivos y gadgets para sitios web, sitios web completos y piezas, incluso animados para usar fuera de la Web. Adobe Flash es el programa líder en animación web. Para la animación en tres dimensiones, la gama va desde los programas iniciales tales como Strata 3D y Corel Bryce 3D hasta el líder de la industria 3D Maya.

Presentación

El software de presentación de gráficos se utiliza para crear gráficos que han de ser proyectados para una audiencia, por ejemplo en una presentación o conferencia de negocios. El programa de presentaciones de Microsoft PowerPoint es líder. Open Impress Office está disponible como una descarga gratuita. Otros competidores en el campo incluyen a Apple Keynote y Presentación de Google.

Descargas de prueba

La mayoría de los software de gráficos descritos en este artículo está disponibles como una descarga gratuita y pueden ser descargados y utilizados libremente por 30 días. Normalmente, estos programas vienen con lecciones y archivos de muestra y tutoriales incluidos con el software, haciendo que sea posible aprender el programa antes de la compra. Esto puede ser una opción valiosa al considerar la compra de un software costoso.



Conclusiones


En mi punto de vista me parece maravilloso como es que todo ha ido evolucionando, por ejemplo en los gráficos de los videojuegos es muy claro su avance, ahora todo parece muy real, eso es bueno, porque es algo beneficioso para las personas, no causa daños, también ahora el software está al alcance de todos, no representa mayor complejidad como al principio de los tiempos tecnológicos.


Fuentes de información




 




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