Unidad 5

Unidad 5

-Procesamiento de imagenes
URL: http://graficacionito.blogspot.mx/2013/11/51-procesamiento-de-imagenes.html

-Visión por computadora
URL: http://graficacionito.blogspot.mx/2013/11/52-vision-por-computadora.html

-Animación por computador
URL: http://graficacionito.blogspot.mx/2013/11/53-animacion-por-computadora.html



Conclusión:

A lo largo de esta materia, me di cuenta que la Graficación siempre sería un tema del cual nunca se puede dejar de mencionar temas nuevos, y ésta no es la excepción. 

Para comenzar, el procesamiento de las imágenes es un tema del cual uno puede decir que es una tarea sencilla, cuando la realidad es otra.

Si bien un computador puede comprender y mostrar imágenes a gran velocidad, a causa de grandes algoritmos compactados en cuanto a la calidad de su lógica. Recordemos que estas imágenes pueden llegar a contener errores al ser nuevamente reconstruidas en pixeles (comúnmente el ruido) se le llegan a aplicar una serie de filtros para suprimir las imperfecciones, sacrificando un poco de su calidad final. También a estas imágenes se le pueden aplicar diversos ajustes para mejorar su calidad final cómo la intensidad del color, transformación de colores, aumento de definición, etc.

La visión por computadora básicamente se entiende como las aplicaciones del procesamiento de imágenes, donde es posible determinar de una imagen o un video (serie de fotogramas a alta velocidad) reconocer patrones y elaborar informes de él. Todo esto para diversos campos, por mencionar uno seria la seguridad, donde el reconocimiento facial es una aplicación cada vez más utilizada. Para esto, al crear esta tecnología, se basaron en la visión humana, pues es un tema muy conocido y explicado, donde se conocen muchas variables que intervienen.

Pero también, el procesamiento de imágenes tiene grandes aplicaciones en las industrias cinematográficas por el arte de la animación por computadora, por mencionar un ejemplo.

A partir de las técnicas de procesamiento de imágenes, se es posible hacer distinguir diversas imágenes con grandes combinaciones de colores y no como imágenes pobres y aburridas.

5.1 Procesamiento de imagenes

Las imágenes digitalizadas no presentan siempre una calidad adecuada para su utilización, ello puede ser debido a una pobre calidad de la imagen original o a que el procedimiento de digitalización no ha sido el adecuado.
Existe un gran desarrollo del procesamiento de imágenes en esta epoca, gracias al progreso que existente en las Tecnologías de Computación y de Sensores. Al existir esta nueva tecnologia, se ha aplicado en diferentes areas, tanto artisticas como cientificas como: Diferentes tipos de Arte,  Astronomía, Seguridad, Medicina, Comunicaciones, Meteorología, Automatización de Oficina, Transporte, Tecnologías ambientales, Producción, Sismología, Sensado Remoto, Diagnóstico no invasivo, Robótica, computacion grafica, entretenimiento, etc. Ésto conlleva a unos problemas, cómo: bajo performance de algoritmos y métodos tradicionales en tareas que involucran el procesamiento de imágenes (ej.: Análisis de Texturas Naturales y Supervisión de escenas del mundo real), Fificultades logicas al proyectar imagenes tridimencionales basadas en imagenes bidimencionales (Graficacion de imagenes, Logica grafica).

Por lo que a muchos investigadores han puesto gran interes y en sus resultados exponen posibles soluciónes: Desarrollo de métodos y algoritmos basados en modelos biológicos de la visión, Dinamica de objetos ante la visión humana, Efectos de la combinacion de diferentes espectros, etc.
Y como necesidad se han creado nuevas áreas del Procesamiento de Imágenes que usan conceptos
basados en la biología: Visión Activa (Active Vision), Visión cualitativa (Qualitative Vision), Visión en base a objetivos (Purposive Vision).

Algunos mecanismos de realce de imágenes.
• Brillo: Su control permite cambiar el nivel de brillo general de la imagen.
• Deskew: Permite corregir los fallos de alineamiento de página entre 2 y 5 grados.
• Contraste: Permite que partes que no son muy visibles o muy oscuras puedan visualizarse correctamente.
• Afilamiento: Permite realzar mediante el cambio de píxeles de negro a blanco: líneas, bordes, etc.
• Énfasis: Permite destacar o reducir los tonos medios.


Para ajustar intensidad en el caso de imagenes RGB se debe aplicar la intensidad de una imagen usando la transformacion de colores.

 

 

 

 

 Transformacion de colores a colores complementarios (negativos) a través de RGB y HSI.

 

 

Correcciones de tonos e iluminación en imagenes RGB.

 

En el balance de colores se ajusta a la imagen segun un color, donde toda la imagen es combinada para generar una similar con la diferencia de las escalas que describe del color  antes definido.

 

Considerando las imagenes como punto de partida, es posible aplicar filtros (pasa alto y pasa bajo) para poder procesar imagenes en color.

 

Ejemplo filtro 5x5 (filtro promedio) en RGB y en banda I de imagen HSI.

No es igual a

El aumento de definicion (bordes) aplicando una laplaciano a cada banda RGB y la banda I (HSI) respectivamente.

Fuentes:
1.- Adquisición y Procesamiento de Imágenes
2.- 1.Introducción al Procesamiento de Imágenes
3.- Procesamiento de imágenes
4.- Procesamiento digital de imagenes

5.2 Visión por computadora

Para explicar el siguiente tema, primero se mostraran unas preguntas con sus respuestas para facilitar el asimilar los conceptos.

¿Qué es la visión por computador?
Campo de la Inteligencia Artificial enfocado a que las computadoras puedan extraer
información a partir de imágenes, ofreciendo soluciones a problemas del mundo real.

¿Pero como se puede ver?

Sistema Visual Humano: La visión es nuestro sentido más importante, debido a la calidad y cantidad (60%) de la información que percibe.

• El sistema visual está adaptado al procesamiento de información visual
en forma eficiente, robusto y relativamente rápida, con una gran
sensibilidad sobre un amplio rango de intensidad de luz (>108).
• Características:
- organización modular de células nerviosas (neuronas).
- Procesamiento jerárquico de la información (compresión y grado de
abstracción variable).
- Modo adaptativo de operación, basado en la experiencia de las
interacciones entre el sistema y su medio ambiente.
- Procesamiento paralelo de la información de color, forma y
movimiento-profundidad.
- Multiresolución del sensor (retina) y de las etapas intermedias de
procesamiento (células corticales).
- Invarianza frente a rotaciones, traslaciones, escalamientos e
iluminación variable (logrado a través de sensores y mecanismos de
pre-procesamiento adecuados).
- Comunicación asíncrona entre neuronas.

En otras palabras, la luz (energía electromagnética) incide en el ojo y es transformada en impulsos nerviosos por la retina.
Para ello, la retina posee dos tipos de células especializadas en captar la luz (foto-receptores): los
conos y los bastones.
Los impulsos nerviosos son transmitidos al cerebro a través de los nervios ópticos.
Finalmente, el córtex visual del cerebro (junto a otras áreas) da forma y sentido a la imagen.

¿Y como ven las computadoras?

Los componentes de un sistema de visión por computadora son:



•Cámaras, lentes y sensores (se podria asimilar mas con el oido del computador).
•Computador.
•Tarjetas auxiliares del computador para procesar audio y video.
•Converson análogico-digital.





Ven a través de cámaras conectadas a ellas. Estas cámaras pueden tomar fotografías (una imagen) o
animaciones (secuencia de imágenes, vídeo). Las imágenes son tratadas y procesadas para convertirlas en nuevas imágenes con mejor información: procesamiento de imágenes.
A continuación, se usa la información contenida en las imágenes procesadas para resolver un problema del mundo real: análisis de imágenes.

Procesamiento de imágenes.
Los fotogramas capturados por las imágenes son procesados mediante distintos algoritmos, detectando y/ó reconociendo formas u objetos (eliminacion de ruido, deteccion de bordes, ajustes graficos).

Análisis de imagenes: Identifica en una imagen una forma o una determinada caracteristica (personas, vehículos, objetos, etc).

Fuentes:
1.- Visión por computador
2.- La visión por computador: Una disciplina en auge
3.- Visión por computador

5.3 Animación por computadora

La animación es la simulación de un movimiento, creada por la muestra de una serie de imágenes o cuadros. Un ejemplo sencillo de esto son las caricaturas, que pertenecen a la animación tradicional. Hace algunos años se debía dibujar cada cuadro y se unían para formar una imagen animada. Ahora, el uso de la computadora permite crear escenas mucho más reales. La animación por computadora se puede definir como un formato de presentación de información digital en movimiento a través de una secuencia de imágenes o cuadros creadas o generadas por la computadora se utiliza principalmente en videojuegos y películas.

La animación por computadora se puede entender como un formato de presentación de información digital en movimiento a través de una secuencia de ímagenes o cuadros creadas ó generadas por la computadora, se utiliza principalmente en videojuegos y peliculas.
Es necesario conocer la diferencia entre un video y una animacion pues el video toma el movimiento continuo y lo descompone en cuadros, la animacion parte varias imágenes estáticas y las une para crear una ilusión de movimiento continuo.




Características Animación 3D:
Permite crear escenas “realmente” tridimensionales. Esto quiere decir que, a diferencia de la animación dibujada a mano, en una escena animada por computadora es posible cambiar el ángulo de la cámara y con esto, ver otra parte de la escena.Se pueden reutilizar partes de la animación por separado. Incluso, una animación puede verse muy diferente simplemente cambiando el ángulo de la cámara o cambiando el tiempo del movimiento, de esta manera se la animación se veria mas dinámica.

Animación se refiere al proceso de generación de imágenes donde cada imagen es una alteración de la anterior.
La presentación de estas imágenes a una velocidad suficiente produce la sensación de movimiento.
Ejemplo:

técnicas de animación específicas:
-Animación por cuadros clave
-Animación por capas
-Rotoscopia

Animación por cuadros clave.
El dibujante principal dibuja los cuadros más importantes
Un dibujante secundario dibuja los cuadros de transición entre cuadros clave: in-betweening
Ejemplo:

Animación por capas (cel animation)
Los objetos se dibujan en acetatos transparentes, el fondo se dibuja en otro acetato y las escenas se crean superponiendo capas
Ejemplo:

 

Rotoscopia:

Proceso:

-Grabación de un movimiento complejo.
-Copia del movimiento por parte del dibujante.

Paso hacia la producción industrial:

Reutilización, división de tareas, especialización, solapamiento en el tiempo.

 

Los computadores entran a formar parte del proceso de producción de animación tradicional para reducir el tiempo de trabajo originando la animación asistida por computador.

 

Objetivos:

-Liberar al dibujante de las actividades más tediosas.

-El computador sustituye al dibujante en algunas tareas como:

*Creación de cuadros
*In-betweening
*Movimiento a lo largo de trayectorias

 

Creación de cuadros.

Donde se emplea de editores gráficos:

*Escanear bocetos, retocarlos y colorearlos
*Guardar personajes, recuperarlos y modificarlos: librerías de personajes.

 

Superposición de objetos para la animación por capas.

 

In-betweeing.

El animador especifica dos dibujos clave y el ordenador calcula los dibujos intermedios. Se calcula puntos intermedios entre dos puntos correspondientes de los cuadros clave mediante interpolación y si uno de los dibujos claves tiene más puntos que otros, se subdividen los segmentos de la imagen con menos puntos; un ejemplo seria los modelos de esqueletos.

 Movimiento a lo largo de trayectorias.
La interpolación lineal no es adecuada porque:
*Los movimientos no se suelen hacer a lo largo de trayectos rectos.
*Los cuadros intermedios están separados por un intervalo constante en el tiempo y en el              espacio -> velocidad constante.

Las curvas Parametricas son un artificio que permite especificar trayectorias introduciendo información espacial y temporal en la misma gráfica.
*Los símbolos de los cuadros están equiespaciados en el tiempo.
*A mayor distancia espacial entre símbolos mayor sensación de velocidad.
*Tambien se puede realizar In-betweeing  →→→→→

 Fuentes:

1.- Animación por Computadora

2.- Animación por computadora- El Efecto de la Cámara  

3.- Capitulo III. Animación por computadora

4.- Animación 

Unidad 4

Unidad 4

-  Relleno de poligonos
URL: http://graficacionito.blogspot.mx/2013/11/41-relleno-de-poligonos.html

-  Modelo Básico de iluminación
URL: http://graficacionito.blogspot.mx/2013/11/42-modelo-basico-de-iluminacion.html

- Tecnicas de sombreado
URL: http://graficacionito.blogspot.mx/2013/11/43-tecnicas-de-sombreado.html



Conclusión:

Una figura en el espacio describe gran cantidad de variables en su interior, exterior e incluso a otros objetos que le rodea o que están relacionados. En la computación grafica se intenta simular lo más exacto a la realidad, un objeto cualquiera.
Entendí que para poder visualizar un objeto, necesita de varias técnicas de iluminación aplicadas simultáneamente para poder apreciar la calidad de su figura, e implícitamente una técnica de sombreado que marque a la figura y sus límites, pues sin la técnica de sombreado correcta, no se apreciaría los diferentes matices de colores que un objeto describe, ni observar un detallado contorno que posee la figura.

También entendí sobre las técnicas de relleno de polígonos, donde se describió las diferentes técnicas para colorear o rellenar una figura de un color, junto con el algoritmo que deben seguir.
Para esto, se debe tener bien claro cuáles son los límites de área a rellenar.

Los modelos básicos de iluminación en donde una escena de animación se ilumina mediante unas propiedades globales (Luz ambiente) así como por diferentes puntos de luz (Luz puntual) que emulan otros tantos tipos de “lámparas”, para detallar las características de los objetos de la forma más real posible. Los cálculos matemáticos que se realizan con estos parámetros, aplicados a la geometría que define la escena. Iluminación.

Para las técnicas de sombreado, Asumiendo que se puede es posible computar vectores normales (vectores perpendiculares a otro vector), un conjunto de fuentes de luz y un observador, los modelos de luz e iluminación pueden aplicarse a cada punto de una superficie.
Pero lamentablemente, aunque se tenga ecuaciones sencillas para determinarlos vectores, posiciones del objeto y los vectores de incidencia de la luz residual que permite un objeto, como en el ejemplo de la esfera arriba de un cubo, la cantidad de computaciones requeridas puede ser muy grande.

Pero he visto muchas ventajas de usar modelos poligonales para los objetos poligonales. Una ventaja adicional, para polígonos planos, es que se puede reducir bastante el trabajo requerido para el sombreado.

4.1 Relleno de poligonos

RELLENO DE POLÍGONOS

En geometría, un polígono es una figura plana compuesta por una secuencia finita de segmentos rectos consecutivos que cierran una región en el plano. Estos segmentos son llamados lados, y los puntos en que se intersecan se llaman vértices.

En un sentido amplio, se define como una región del espacio delimitada por un conjunto de lineas (aristas) y cuyo interior puede estar rellenado por un color o patrón dado.

 

La tarea de rellenar a figuras primitivas puede ser dividida en dos partes: la decisión de cuáles pixeles se tienen que rellenar (que depende de la forma de la primitiva modificada por el recortado), y la decisión más sencilla de cuál valor rellenarlos.

CASOS DE RELLENO SEGÚN SU COMPLEJIDAD

El caso mas sencillo de relleno es el triangulo pues sus bordes delimitan el area a sombrear, ademas su forma facilita la agregacion de pixeles hasta encontrar el limite de la figura.

Luego sigue el relleno de polígonos convexos de N-lados.

Relleno de polígonos cóncavos.

MÉTODO DE RELLENO DE POLÍGONOS CON COLOR

 

• SCAN-LINE
• INUNDACIÓN
• FUERZA BRUTA
• PATRÓN

SCAN-LINE

El algoritmo puede ser acelerado por las líneas de llenado. En lugar de empujar cada potencial futuro de coordenadas píxel de la pila, inspeccione las líneas vecinas para encontrar los segmentos adyacentes que pueden llenarse en un paso futuro, las coordenadas del segmento de línea se inserta en la pila. En la mayoría de los casos este algoritmo de línea de exploración es al menos un orden de magnitud más rápido que el uno por píxel.

 

• Para scan-line que cruce el polígono se busca en la intersección entre las lineas de barrido y las aristas del polígono.
• Dichas intersecciones se ordenan y se rellenan a pares.

LINEA DE BARRIDO

Es valido para polígonos cóncavos como convexos. Incluso para si el objeto tiene huecos interiores.

Funcionan en el trozo de lineas horizontales, denominadas lineas de barridos, que intersectan un numero de veces, permitiendo a partir de ella identificar los puntos que se consideran interiores al polígono.

INUNDACIÓN

• Empieza en un interior y pinta hasta encontrar la frontera del objeto.
• Partimos de un punto inicial (x,y), un colo de relleno y un color de frontera.
• El algoritmo va testeando los píxeles vecinos a los ya pintados, viendo si son frontera o no.
• No solo sirven para polígonos, sino para cualquier área curva para cualquier imagen AE se usan los programas de dibujo.

FUERZA BRUTA

• Calcula una caja contenedora del objeto.
• Hace un barrido interno de la caja para comprobar c/pixel este dentro del polígono.
• Con polígonos simétricos basta con que hagamos un solo barrido en una sección y replicar los demás pixeles.
• Requiere aritmética punto-flotante, esto lo hace preciso y costoso.

RELLENO MEDIANTE UN PATRÓN

Un patrón viene definido por el área rectangular en el que cada punto tiene determinado color o novel de gris. Este patrón debe repetirse de modo periódico dentro de la región a rellenar. Para ello debemos establecer una relación entre los puntos del patrón y los pixeles de la figura. En definitiva debemos determinar la situación inicial del patrón respecto a la figura de tal forma que podamos establecer una correspondencia entre los pixeles interiores al polígono y los puntos del patrón.

4.2 Modelo Básico de iluminación

Este modelo se establece como sigue:

La reflexión difusa está regida por la ley de Lambert. La luz difusa reflejada depende del ángulo formado por la luz incidente y la normal a la cara iluminada.

Sin el proceso básico de iluminación, la unica luz que afectaria a las figuras seria la luz ambiental.
Luz Ambiental

Esta luz, producto de múltiples reflexiones en una escena permite que los objetos no tengan caras totalmente oscuras.
Los objetos no tienen fuente de luz externa por lo que las figuras no estan siendo simuladas en tres dimenciones, si no que se aprecia unicamente su contorno.
Cada objeto tiene una silueta monocromática.


Entendemos por modelo de iluminación el cálculo de la intensidad de cada punto de la escena. 
En el cálculo de la intensidad de un punto intervienen:

• El tipo e intensidad de la fuente de luz
• El material del objeto
• La orientación del objeto con respecto a la luz

En término de gráfica por computadora, se reemplaza el observador por el plano de proyección, como se ve en la siguiente figura:

Sabemos que en la luz se produce un fenomeno el cual se llama reflexión.
Reflexión es la desviacion de cualquier rayo luminoso cuando choca con otro medio, el cual ofrece una resistencia que no permite su paso a través de él, lo que provoca que el rayo lumino se refleje.

Este fenomeno se divide a su vez en dos que son:

Reflexión difusa  Fuente luminosa puntual: la luz emana en todas direcciones a partir de un solo punto.
Objetos de brillantez variable: la misma depende de la dirección y la distancia respecto a la fuente luminosa.

En esta imagen podemos observar como el ángulo que forma el rayo que incide sobre la superficie y el ángulo del rayo reflejado son distintos. Este fenómeno es el le permite a el fenómeno de la visión ser como la conocemos.












Reflexión especular
Se produce cuando en rayo luminoso incide sobre una superficie la cual su material es microscópicamente lisa y plana o finamente pulida lo que provoca que cuando el rayo luminoso incida sobre dicha superficie y se refleje, el angulo de incidencia del rayo luminoso y angulo reflejado del rayo reflejado van a ser iguales como se puede observar en al imagen.

En esta imagen podemos observar como el ángulo que forma el rayo que incide sobre la superficie y el ángulo del rayo reflejado son distintos. Este fenómeno es el le permite a el fenómeno de la visión ser como la conocemos.











 Modelo de iluminación de Phong 

Caracteristicas:
• Es un modelo empírico simplificadopara iluminar puntos de una escena
• Los resultados son muy buenos en la mayoría de las escenas
• En este modelo, los objetos no emiten luz, sólo reflejan la luz que les llega de
las fuentes de luz o reflejada de otros
objetos

La luz reflejada por un objeto puede ser de tres tipos
– Luz ambiental: proviene de todas las direcciones e ilumina todas las caras del objeto por igual.
– Luz difusa: proviene de una dirección pero se refleja en todas direcciones.
– Luz especular: proviene de una dirección y se refleja sólo en una dirección.

 

Luz ambiental
• No proviene de una dirección concreta→incide sobre todas las partes del objeto
• Simula el proceso de reflexión de la luz sobre los demás objetos de la escena
• Se suele modelar como una constante →evita que las zonas sin luz directa se visualicen totalmente en negro. 

 

 

 

 

Luz difusa

• La iluminación difusa depende de:
– N: normal de la superficie en el punto P
– L: vector de incidencia de la luz
– Il: intensidad de la fuente de luz
– kd: coeficiente empírico de reflexión que depende de la longitud de onda de la luz (0 ≤kd≤1)
• El vector de reflexión R forma con la normal N, un ángulo θ equivalente al que forman N y L.
• I-difusa= I-l kd cosθ= I-l kd (L·N) 0 ≤θ≤2π 

 

 

 

Luz especular
• Procede de una dirección concreta y se refleja en una única dirección→produce brillos intensos (por
ejemplo, objetos metálicos).
• Como la difusa, sólo afecta a las partes del objeto en las que la luz incide directamente.
• La iluminación depende del ángulo entre la dirección de incidencia de la luz y la posición del observador.

La iluminación especular depende de:
– V: vector de posición del observador
– L: vector de incidencia de la luz
– Il: intensidad de la fuente de luz
– ke: coeficiente empírico de reflexión especular (0 ≤ke≤1)
– n: un índice que simula la rugosidad de la superficie (1 ≤n<∞, 1: mate, ∞: espejo)
– Ω: ángulo entre V y R

Donde:

 

Iespecular= I-l ke cosn Ω= I-l ke (R·V)^n 

 

Para obtener como resultado:



 

4.3 Tecnicas de sombreado

Sombreado constante:
Intensidad para sombrear un polígono completo.

•Aplica una sola vez un modelo de iluminación para todo el polígono.
•Esta simplificación sirve si:
–La fuente luminosa está en el infinito, por tanto N.L es constante
–El observador está en el infinito, por tanto N.V es constante en toda la cara del polígono.
–El polígono representa la superficie real que se modela y no es una aproximación a una superficie curva.
•Si las suposiciones son incorrectas, entonces hay un método para determinar L y V.



Sombreado Interpolado:

En lugar de evaluar la ecuación de iluminación para cada pixel, esta se interpola linealmente sobre un triángulo a partir de los valores determinados para sus vértices.

•Se puede generalizar para otro tipo de polígonos.
•A su vez, en lugar de realizar la interpolación para cada píxel, se puede hallar una ecuación de diferencia.
•Esta interpolación no evita la apariencia facetada. Según el objeto a modelar, esto es positivo o no.

Sombreado de malla poligonal
Una superficie curva se puede aproximar a otra facetada (malla poligonal)
No se logran buenos resultados en la interpolación, aunque se trabaje con una densidad alta de polígonos.


Sombreado de Gouraud

Se determinan los valor es de la intensidad en cada punto por interpolación de las intensidades en
los valores de intensidad en los vértices de los polígonos.

1) A cada vértice se le asigna una normal

2) Se calculan las intensidades de los vértices usando algún modelo de iluminación ya visto.
3) Se interpola la intensidad en cada píxel del polígono.

Sombreado de Phong

Se determinan las intensidades en cada punto ut ilizando la interpolación de los vector es normales en los vértices.

• Se calculan las normales en cada vértice.
• Se interpolan las normales par a obtener un vector normal en cada punto.
• Se calcula la int ensidad en cada píxel ut ilizando los vector es obtenidos y el modelo de iluminación escogido.
•Si se utiliza sombreado de Phong con n alto, la diferencia entre Phong y Gouraud puede llegar a ser notable.
•Normalizar un vector es costoso, y aplicar un modelo de iluminación a cada pixel también puede serlo.
Fuentes:
1.- Computación Gráfica
2.- Tecnicas graficas
3.- Modelos de sombreado de Polígonos..

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.
 

Unidad 1

-Antecedentes históricos

URL:http://graficacionito.blogspot.mx/2013/09/antecedentes-historicos.html

-Aplicaciones de la Computación Gráfica

URL: http://graficacionito.blogspot.mx/2013/09/antecedentes-historicos.html

-Dispositivos de hardware y software para el despliegue gráfico.


URL: http://graficacionito.blogspot.mx/2013/09/12-dispositivos-de-hardware-y-software.html


-Formatos gráficos de almacenamiento


URL: http://graficacionito.blogspot.mx/2013/09/13-formatos-graficos-de-almacenamiento.html
 
 
-Aspectos matemáticos de la Graficación (Geometría fractal)
 
URL: http://graficacionito.blogspot.mx/2013/09/14-aspectos-matematicos-de-la.html