GRAFICACIÒN: Unidad 1

1.1 Aplicaciones graficas por computadora.

Aplicaciones de la Computación Gráfica

El uso adecuado de la tecnología ha hecho de la computadora un dispositivo poderoso para producir imágenes en forma rápida y económica. Actualmente en todas las áreas es posible aplicar gráficas por computadora con algún objetivo particular o genérico, por ello se ha generalizado la utilización de gráficas por computadora. De igual modo las gráficas por computadora se utilizan de manera rutinaria en diversas áreas facilitando la expresión de alguna concepto, idea o problema, así como plantear la solución, tales como en la ciencia, ingeniería, empresas, industria, gobierno, arte, entretenimiento, publicidad, educación, capacitación y presentaciones gráficas.

• Interfaces Gráficas de Usuario (GUI: Graphical User Interface)
• Gráficos estadísticos
• Cartografía
• Medicina
• Diseño Asistido por Computadora (CAD: Computer-Aided Design)
• Multimedios (educativos)
• Entretenimiento (juegos)
• Arte.
• Educación y capacitación

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.

EntretenimientoHoy 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. 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

Las simulaciones numéricas efectuadas en supercomputadoras frecuentemente producen archivos de datos que contienen miles y a veces millones de valores de datos. los científicos, ingenieros, personal médico, analistas comerciales y otros con frecuencia necesitan analizar grandes cantidades de información o estudiar el comportamiento de ciertos procesos. 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. 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.

Cartografía

Con la computación gráfica se tienen mapas mas detallados de terrenos, considerando todos las variables posibles, por lo tanto, el mapeado de un terreno sera mas exacto.
La modelación de la cartografía digital vemos que se toma una información se extrae de la realidad y representa en el sistema digital, también es la forma en que abstraemos elementos culturales y ambientales para representarlos de forma cartográfica. Existen dos tipos de aproximaciones básicas sobre la modelación, éstos son: Vectorial y Raster. Por último, un concepto utilizado para obtener datos que queremos utilizar y extraer son: La cobertura ( Layer) de información.

Medicina.

Desde hace varios siglos, el hombre se ha venido apoyando en la imagen para conseguir aumentar la fiabilidad y la facilidad de su trabajo en el campo médico. Para ello ha utilizado diversas técnicas, significando cada una de ellas una auténtica revolución respecto a su predecesora.

La medicina tiene dos propiedades que hacen que los modelos gráficos encajen en ella como anillo al dedo: el conocimiento causal, correspondiente a los mecanismos patofisiologicos y las numerosas fuentes de incertidumbre. Por ello, no es de extrañar que la mayor parte de los modelos graficos, desde el principio hasta la actualidad, se hayan desarrollado en el campo de la medicina.

1.2 Dispositivos de hardware y software para despliegue gráfico.

Dispositivos de hardware y software para el despliegue gráfico.
Son herramientas para el campo de la informática gráfica, se pueden encontrar diferentes dispositivos de salida; desde los que permiten obtener representaciones en soporte físico hasta sofisticados sistemas de "inmersión" capaces de generar todo un entorno de realidad virtual alrededor del usuario y programas especializados en animaciones, renderizado de imágenes y efectos visuales.

Hardware para gráficos

Monitor de video

Tarjeta gráfica

Monitores CRT a color

Panel o pantalla de plasma

LCD

Dispositivos de visualización 3D(Sistemas de realidad virtual, monitores estereoscópicos duales)

Software para gráficos
Es un programa de gráficos donde se trabaja en dos categorías principales:paquetes de propósito especial(special-purpose packages) y paquetes de programación de uso general
(general-programming packages).
Éstos utilizan los mapas de bits donde se está usando píxeles (son pequeños puntos que forma las imágenes) y vectores que se define como una línea que se extiende entre dos puntos finales.

• SPP:

3Ds

Maya,

AutoCAD ...

• GPP:

GL (Graphics Library ),

OpenGL,

VRML (Virtual Reality Modeling Language),

(Video en ingles, explicando algunas plataformas que soporta VRML)

Java2D,

(Tutorial: programacion de Java 2D en ingles)

Java3D.

1.3 Formatos gráficos de almacenamiento.

Formatos de archivos gráficos más conocidos

Un formato de archivo gráfico es el modelo que se usa para almacenar la información de una imagen en un archivo. Para usar una imagen en un programa de aplicación, éste debe reconocer la estructura del archivo donde se encuentra almacenada la imagen, es decir, la aplicación debe soportar el formato del archivo.
-(.bmp): (Windows Bitmap) Comúnmente usado por los programas de Microsoft Windows y por el sistema operativo propiamente dicho.

- (.wmf): (Windows Metafile) Formato del tipo vectorial, estándar en Windows.

-(.psd): (Photoshop Document) Formato nativo de Adobe Photoshop, Permite el almacenamiento de múltiples capas, cada una de las cuales puede contener una imagen del tipo bitmap o vectorial.

-(.xpm): (X-Pixmap) Es un formato gráfico, en ASCII y formato en C (parece un archivo en C).

-(.jpeg): (Joint Photographic Experts Group) Formato creado por el comité del mismo nombre que permite la compresión de imágenes fotográficas a una gran profundidad de colores (millones de ellos).

-(.cdr): (CorelDRAW)Formato vectorial para aplicaciones CorelDRAW.

-(.pdf): (Portable Document Format) En esencia no es un formato gráfico propiamente dicho, sino un formato de almacenamiento de documentos, que permite almacenar texto con formato, imágenes de diferentes tipos, etc. Es una versión simplificada de PostScript; permite contener múltiples páginas y enlaces.

-(.gif): (Graphics Interchange Format) Es un formato gráfico utilizado ampliamente en la World Wide Web, tanto para imágenes como para animaciones. Tiene un formato de 8 bits (256 colores máximo), con soporte de animación por cuadros

1.4 Aspectos matemáticos de la Graficación (Geometría fractal)

Aspectos matemáticos de la Graficación

Antes de comenzar, me gustaría citar un fragmento de un libro sobre los fractales.
"le invito a contemplar alguna de las imágenes que más abajo aparecen…

Es fácilmente apreciable, además de su indudable belleza, su semejanza con estructuras naturales con las habitualmente nos tropezamos. Sin embargo, todas ellas son producto de “matemáticas experimentales” (que no aplicadas), o dicho de otro modo, han sido confeccionadas sin salir del laboratorio matemático cuyo material es, esencialmente, un ordenador y algunos conceptos
matemáticos sabiamente utilizados."

Geometría Fractal o el Diseño de la Naturaleza
por: Aniceto Murillo
XXIX Universidad de Otoño
Madrid: España

La geometría fractal ocupa en cierta medida este vacío y puede usarse para diseñar fielmente
desde la intrincada silueta de una simple hoja hasta la evolución del árbol.
Primero para introducirnos al el mundo de los Fractales, lo primero que hay que contar son las palabras que dan inicio al libro "Fractals Everywhere" ("Fractales en todos Lados") de Michael F. Barnsley, uno de los pioneros y más importantes divulgadores e investigadores del tema:

"La geometría Fractal cambiará a fondo su visión de las cosas. Seguir leyendo es peligroso. Se arriesga a perder definitivamente la imagen inofensiva que tiene de nubes, bosques, galaxias, hojas, plumas, flores, rocas, montañas, tapices, y de muchas otras cosas. Jamás volverá a recuperar las interpretaciones de todos estos objetos que hasta ahora le eran familiares."

Ésta geometria tiene su origen en el concepto de proceso iterativo introducido hace ya 300 años por Isaac Newton y Gottfried Leibniz. De forma esquemática, un proceso iterativo consta de: una unidad de entrada compuesta por un dato inicial. Esta unidad de entrada alimenta la unidad de proceso, cerebro pensante del proceso iterativo, que manipula la información recibida y produce un nuevo dato que constituye la unidad de salida. Este nuevo dato será posteriormente utilizado por la unidad de entrada para volver a alimentar la unidad de proceso, y así sucesivamente.

Observamos además que después de un número suficiente de iteraciones el resultado obtenido es prácticamente el mismo, que por cierto responde a un animal matemático con nombre propio, el triángulo de Sierpinski.
También es tan sorprendente como fácilmente comprobable que, tomando una imagen inicial distinta, el resultado “final” es el mismo.

Un grupo de matemáticos comenzó a darse cuenta que en la naturaleza se daba muy seguido el fenómeno de irregularidades y que no eran excepciones como se suponía. Los primeros que comenzaron a demostrar teóricamente esta problemática fueron Cantor (con su famoso y casi místico conjunto de Cantor – Figura 2) y Peano. Hasta llegar a los años de 1880 con Poincaré, al que se lo conoce como el padre de la Teoría del Caos.

Conjunto de Cantor

El mismo también lo estudiaremos con detalle desde el punto de vista puramente matemático y crearemos los algoritmos para generarlo en clases posteriores. Discutiremos si realmente puede ser considerado un fractal de acuerdo a la dimensión fractal que posee.

Segun lo antes mencionado . . .

¿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.