Unidad 1

Unidad 1 - Introduccion a la graficacion por computadora

 1.1 Historia de la Graficación por Computadora.

La computación gráfica 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.
Un gráfico es cuando existe algún trazo o marca que han sido hechos con intencionalidad. Lo gráfico, tiene por objeto representar (tomar el lugar de, o de presentar de nuevo) alguna cosa que no está.

Un gran avance en gráficos por ordenador iba a venir de un estudiantedel MIT, Ivan Sutherland. En 1961 Sutherland creó un programa de dibujoinformático llamado “Sketchpad”.

 Conel uso de un lápiz óptico, Sketchpadpermitía a uno dibujar formas simples enla pantalla del ordenador, salvarlos eincluso su posterior recuperarlos. El lápizóptico en sí tenía una pequeña célulafotoeléctrica en la punta. Esta célulaemite un pulso electrónico cada vezque se colocaba adelante de lapantalla del ordenador.

Línea del Tiempo de la Historia de la Graficación por Computadora.

1950.

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

1955. 

El primer sistema gráfico SAGE (SemiAuutomaticGroundEnviorement) de la Fuerzas aéreas norteamericanas (US Air Force’s), es  desarrollado en el Lincoln Laboratory del MIT (Massachusetts Institute of Technology).El sistema SAGE procesaba datos de radar y otras informaciones de localizaciones de objetos mostrándolos a través de una pantalla CTR.

1959.

Surgió el primer sistema de dibujo por computadora, la DAC-1(Design Augmentedby Computers) Fue creado 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 computadoraauxiliándose 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 guerraespacial fue un éxito inmediato.1963 E. E. Zajac un científico de la Bell Telephone Laboratory (BTL), creo unapelícula llamada "Simulation of a two-giro gravity attitude control system".

1970 – 1980.

Los años 70 consideraron la introducción de los gráficos por computadora en elmundo de la televisión. Computer Image Corporation (CIC), desarrolló sistemascomplejos de la dotación física y de software tales como ANIMAC, SCANIMATE yCAESAR.

1978.

El laboratorio central deFísica Aplicada de la UniversidadJohn-Hopkins publica un trabajoque se convertiría en la obra "Matematicalelements for computer graphics" de DavidF. Rogers. Esta sucedió desde esemomento una de las disciplinas importantetanto para el trazado de línea como en larepresentación de objetos naturales. Lainformática gráfica se hizo presente en lagestión, la Medicina, la televisión, laindustria del espectáculo, los videojuegos,la industria fílmica, y así en todas lasdisciplinas científicas, Matemáticas, Aeronáuticas, Mecánicas y otras muchasesferas del conocimiento.

1980 – 1990.

Turner Whitted publicó un artículo en el año 80 sobre un nuevo método de representación para simular superficies altamente reflexivas. Conocido hoy como raytracing.1999 – 2000. En 1993, la película Jurassic Park revoluciona los efectos visuales, al crear dinosaurios como nunca antes se habían visto, con la ayuda de las computadoras.

1999.

La empresa Autodesk tiene 1.000.000 usuarios de AutoCAD LT y 100.000 3D Studio.*2000: Autodesk inicia la venta por Internet de AutoCAD 2000.*2001: Presentación versión AutoCAD 2002. Destacan la función de asociación de funciones de las dimensiones en el dibujo, el editor gráfico de atributos. La definición de bloques y un conversor de capas asociado a la funcionalidad del gestor de normas. Orientación hacia Internet.

La disciplina originalmente se relacionó mucho a las técnicas de Tratamiento deImágenes .Su evolución no puede comprenderse sino con el análisis de suproducción digital, tanto dentro del tratamiento estático o dinámico dentro desus resultados.Esta define los gráficos, creados y generados por un ordenador, donde la gestiónse basa en una estación gráfica compuesta de elementos materiales como elProcesador y la Tarjeta gráfica, las herramientas de adquisición como eldigitalizador o la Cámara digital, las periféricos de interfaz de usuario como elratón o la Tablilla gráfica, de medios de almacenamiento como el Disco Duro olas memorias USB y de herramientas de reproducción como la impresora

1.2 Aplicaciones

Se puede observar que la graficación por computadora o animación se puede aplicar en:

Visualización científica.

Diseño industrial.

Comunicación.

Análisis: topografía, espacio, movimiento actores, medicina, huellas digitales, matrículas, robótica, fotografía, posicionamiento automático, etc.

Síntesis: publicidad, cine, artes gráficas, ingeniería, investigación científica, interfaces de máquinas, entrenamiento de operadores (sistemas y vehículos)

Áreas de diseño para optimizar la geometría.

Visualización de micro-estructuras de moléculas complejas.

Diagnóstico médico apoyado fuertemente por las imágenes tridimensionales que representan el interior del cuerpo humano.

Los simuladores visuales avanzados crean los mundos virtuales del realismo imponente y son utilizados por la industria del  entretenimiento.

En el área de educación, se presentan nuevos métodos de interacción basados en ambientes virtuales. Donde se están introduciendo los métodos multimedia e hipertexto para mejorar las actitudes hacia el aprendizaje de los alumnos de edades tempranas.

Cartografía. La Informática Gráfica se utiliza para producir representaciones fiables y esquemáticas defenómenos naturales a partir de datos capturados con sensores. Como ejemplo podemos pensaren los mapas de relieve o de vegetación que se obtienen a partir de datos transmitidos por lossatélites.

Medicina. La Informática Gráfica está jugando un papel cada vez más importante en campos como ladiagnosis médica y cirugía. A través de imágenes el médico diagnostica enfermedades y el cirujanoes capaz de realizar intervenciones quirúrgicas con menores riesgos.

Diseño Asistido por Ordenador. En CAD el usuario usa gráficos interactivos para diseñar componentes y sistemas de dispositivosmecánicos, eléctricos y de otros tipos.

Sistemas Multimedia. Como su propio nombre indica, la multimedia implica el uso de más de un medio decomunicación. Por supuesto uno de ellos es el medio visual y es aquí donde la Informática Gráfica juega un papel primordial.

Arte por ComputadoraLos métodos de Informática Gráfica se utilizan de forma generalizada tanto en aplicaciones debellas artes como en aplicaciones de arte comercial y publicidad. La mayoría de ilustraciones queencontramos en las revistas, carátulas de discos etc, se realizan con paquetes informáticos deDiseño Gráfico. 

Entretenimiento. En la actualidad se utilizan comúnmente los métodos de Informática Gráfica en la produccion de cine, videojuegos etc.

Generación de gráficos. Se utilizan para crear logos ampliables a voluntad así como en el diseño técnico con programas de tipo CAD (Computer Aided Design). Muy populares para generar escenas3D

1.3 Formatos graficos de almacenamiento

El almacenamiento de los datos que componen una imagen digital en un archivobinario puede realizarse utilizando diferentes formatos gráficos, cada uno de los cualesofrece diferentes posibilidades con respecto a la resolución de la imagen, la gama decolores, la compatibilidad, la rapidez de carga, etc.

La finalidad última de un formato gráfico es almacenar una imagen buscando unequilibrio adecuado entre calidad, peso final del fichero y compatibilidad entre plataformas.Para ello, cada formato se basa en una o más técnicas diferentes, que pueden incluircodificación especial, métodos de compresión, etc.

CLASES DE IMAGENES


El tipo de gráfico más difundido es el Bitmap o mapa de bits, o sea una cadena de números que representa una imagen. Vector graphics, o gráficos vectoriales, es el sistema utilizado principalmente para el diseño asistido por ordenador (CAD). Cada segmento de imagen se representa como un vector, definido por sus dos puntos extremos en una matriz x-y. La imagen se almacena como una lista de vectores, denominada display list (lista de presentación), donde se agregan ecuaciones matemáticas que evitan la distorsión de los vectores durante las diferentes etapas de edición. Uno de los problemas que presentan estos gráficos es que, en su mayoría, son propietarios -o sea, de marcas concretas-, así que deben tratarse con aplicaciones específicas.
Estos dos sistemas no son los únicos, pero sí los más utilizados, por lo que no nos detendremos a analizar el resto, que no son más que variaciones sobre estos dos.


FORMATOS GRÁFICOS

El espectacular aumento de las posibilidades gráficas que se han conseguido en la informática ha traído consigo una exagerada cantidad de formatos.
Es prácticamente imposible conocer todos los formatos, pero sí creemos interesante revisar el proceso de formación de las imágenes y comentar alguno de los formatos más conocidos del mercado.




Un formato de archivo gráfico es el modelo que se usa para almacenar la información de una imagen en un archivo. Existe una gran cantidad de formatos de archivos para gráficos, algunos de los cuales ya se encuentran en desuso. Entre los más utilizados hoy en día podemos mencionar a los siguientes:

Formatos de mapas de bits.

BMP: (contracción de bitmap) Creado por Microsoft, es el formato nativo para gráficos bitmap en Windows. No utiliza compresión, por lo tanto almacena la información de la imagen de manera ineficiente pero exacta.

GIF: (Graphics Interchange Format) Formato bitmap propietario, creado por Unisys, muy popular y adecuado para el almacenamiento de imágenes con pocos colores, como logotipos, títulos o fotos sencillas. Otra ventaja del formato GIF es que puede almacenar varias imágenes en un solo archivo.

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. Como extensión del nombre de archivo se usa, indistintamente, JPG o JPEG (a veces JPE).

PNG: (Portable Network Graphics) Formato de archivo abierto. Ofrece transparencia variable (alpha channels), corrección de gamma (control de brillo entre diferentes plataformas) y un grado ligeramente mayor de compresión que el GIF.


Formatos de gráficos vectoriales

El concepto de paleta de colores no existe en este tipo de gráficos, ya que su orientación es diferente. La mayoría de los formatos están pensados para el diseño gráfico y las presentaciones.


CDR: es un ejemplo claro de formato orientado al diseño. Este sistema, que coincide con la extensión de sus ficheros, pertenece a la empresa Corel y está desarrollado para una aplicación específica: CorelDraw.


DRW: desarrollado por Micrografx y orientado al diseño. Fue creado para una su uso con el programa Micrografx Designer.


DWF (drawing web format): se trata de un formato de 32 bits para imágenes en dos dimensiones. Permite a sus usuarios realizar zooms de forma dinámica, sin necesidad de esperar a cargar completamente la imagen del servidor. El software de desarrollo de esta tecnología incluye librerías de enlace dinámico y el plug-in Whip! para facilitar la introducción de imágenes en páginas html.


EPS: de la empresa Adobe Systems. Muy popular. Todo el mundo ha necesitado alguna vez imprimir imágenes "encapsulated Postscript".


PPT: usado en el programa de presentaciones PowerPoint de Microsoft (otras aplicaciones del mismo tipo, como es el caso de Freelance Graphics o Harvard Graphics, utilizan también formatos propietarios).


DXF (drawing interchange format): desarrollado para el programa de diseño asistido por ordenador más famoso del mercado, AutoCAD. Es uno de los formatos para gráficos vectoriales más versátiles que existen, ya que además de almacenar el gráfico, que puede ser tridimensional, puede incluir información variada sobre el mismo.

Metafiles 

Como en cualquier otra faceta de la vida, en informática no sólo existe el blanco o el negro. Es decir, no sólo hay mapas de bits y vectoriales; existe otra variedad, los metafiles, que pueden almacenar más de un tipo de información. Esto quiere decir que pueden coexistir imágenes vectoriales y de mapas de bits.
Los dos formatos más conocidos son CGM y WMF.


CGM (computer graphics metafile): se trata de un sistema orientado, básicamente, a la importación y exportación de ficheros de un formato a otro. Utiliza tres tipos de codificación diferentes a la hora de realizar la compresión. El primero facilita la transmisión de datos; el segundo, binario, proporciona un acceso rápido a cualquier punto del gráfico; y, por último, existe una tercera fase que permite la edición.
A pesar de que este sistema no soporta imágenes en tres dimensiones, se han realizado diferentes intentos de crear un formato, relacionado con GKS (graphics kernel system), que reúna esas características.


WMF (windows metafile): lo más interesante de este formato creado por Microsoft es que incluye llamadas a funciones gráficas del entorno Windows.


Aunque pueda parecer lo contrario, este sistema no está concebido para una aplicación específica. Su uso, como ocurre con la mayoría de los metafiles, está orientado a la importación y exportación de unos formatos a otros.Además de estos dos formatos existe otro en desarrollo, 3DMF (3D metafile), analizado en el número 43 de IWE (p. 25).