DATOS GENERALES

CLAVE DE LA MATERIA: CC311NOMBRE DE LA MATERIA: GRAFICAS POR COMPUTADORATIPO: CURSO TEORICOÁREA DE FORMACIÓN: SELECTIVAPRERREQUISITO: MT130 ANÁLISIS NUMÉRICODEPTO. DE ADSCRIPCION: CIENCIAS COMPUTACIONALESCARGA HORARIA GLOBAL: 80 HORASCARGA HORARIA SEMANAL: 4 HORASVALOR DE CREDITOS: 11 CREDITOS

OBJETIVO GENERAL:Al finalizar el curso el alumno modelará y resolverá problemas aplicados de gráficas por computadora así como el análisis básico del procesamiento digital de imágenes, con el desarrollo de habilidades y conocimientos presentados en el curso.

HORARIO DE LA CLASE:Martes y jueves de 11:00 a 12:55 hrs.

Donald Hearn, M. Pauline Baker, GRÁFICAS POR COMPUTADORA CON OPENGL.Prentice Hall 3a/Ed, 2006. ISBN 8420539805

BIBLIOGRAFÍA BÁSICA

EVALUACION:• Dos exámenes parciales departamentales

(30%)• Dos exámenes parciales no departamentales

(30%)• Tareas para cada módulo (10%)• Proyecto final (30%)

– Consultar el programa vigente.

Para obtener el programa de la asignatura, así como el plan de actividades del curso, consultar:

http://dcc.cucei.udg.mxOpción alumnos + programas

MÓDULO 1: INTRODUCCIÓN A LAS GRÁFICAS POR COMPUTADORA.

Objetivo Particular:El alumno identificará las tecnologías de desplegado gráfico y el impacto social de las gráficas por computadora.

Los gráficos realizados por computador representan 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.

Hoy en día, vemos que las gráficas por computadoras se utilizan de manera rutinaria en diversas áreas, tales como en la ciencia, ingeniería, empresas, industrias, gobierno, arte, entretenimiento, publicidad, educación, capacitación y presentaciones gráficas.

El primer mayor avance en la gráfica realizada por computador era el desarrollo de Sketchpad en 1962 por Ivan Sutherland.

HISTORIA DE LOS GRÁFICOS POR COMPUTADOR

HISTORIA DE LOS GRÁFICOS POR COMPUTADOR

Sketchpad fue un programa de cómputo revolucionario, escrito por Ivan Sutherland en 1962 en el curso de su tesis de PhD. Ayudó a cambiar la forma como la gente interactuaba con los equipos de cómputo. Sketchpad es considerado como el antecesor de los modernos sistemas de Diseño Asistido por Computador (computer-aided drafting o CAD) así como abrir una brecha importante en el desarrollo de los Gráficos por Computador en General. Ivan Sutherland demostró con esto que los mismos podrían ser usados para propósitos artísticosy técnicos, además de demostrar un método novedoso de Interacción hombre-máquina.

APLICACIONES

1. DISEÑO ASISTIDO POR COMPUTADOR (CAD).Se emplean en forma rutinaria en diseño.

1.1. Diseño de equipo mecánico (armazón→superficie→textura→iluminación).

1.2. Diseño de circuitos electrónicos o flujogramas (componentes prediseñados).

1.3. Animación de máquinas o sistemas (simuladores como aplicación previa a la realidad virtual).

1.4. Diseño arquitectónico (planos 2D→planos 3D→iluminación→recorrido virtual).

1.5. Diseño textil (patrones).1.6. Cómputo matemático (matemática simbólica).

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APLICACIONES

2. GRÁFICOS DE PRESENTACIÓN.Son ilustraciones para empleo en informes o presentaciones.

2.1. Barras.2.2. Líneas.2.3. Superficie.2.4. Pastel.…2.n-1. Combinación de tipos.

2.n. Diagrama de Gantt.

} 2D o 3D

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APLICACIONES

3. ARTE POR COMPUTADOR.Tanto Bellas Artes como Arte Comercial.

3.1. Paintbrush y programas de dibujo para publicaciones.

3.2. Edición de imágenes (incluyendo montajes).3.3. Combinaciones.3.4. Arte matemático (gráficos en 3D, fractales).3.5. Publicidad (comerciales, logotipos).3.6. Transformaciones (morphing).

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APLICACIONES

4. ENTRETENIMIENTO.Se emplea para la realización de películas, videos musicales o programas de televisión. Incluye la reconstrucción de escenarios destruídos o la elaboración de otros futuristas.

5. EDUCACIÓN Y CAPACITACIÓN.Para innovar el proceso enseñanza-aprendizaje.

5.1 Diagramas explicativos.5.2 Simuladores (vuelo, manejo, etc.)

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APLICACIONES

6. VISUALIZACIÓN.Para analizar grandes cantidades de información o estudiar el comportamiento de ciertos procesos, permitiendo determinar tendencias y patrones de datos.

Ejemplos:6.1. Análisis espectrales.6.2. Túneles de viento.6.3. Modelos de huracanes.6.4. Análisis de grietas.6.5. Dinámica de fluidos.6.6. Señales electrónicas en Osciloscopios o EEG.

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INTERFAZ GRÁFICA DE USUARIO (GUI)

• La Interfaz Gráfica de Usuario (en inglés Graphical User Interface, GUI) es un tipo de interfaz de usuario que utiliza un conjunto de imágenes y objetos gráficos para representar la información y acciones disponibles en la interfaz. Habitualmente las acciones se realizan mediante manipulación directa para facilitar la interacción del usuario con la computadora.

• Surge como evolución de la línea de comandos de los primeros sistemas operativos y es pieza fundamental en un entorno gráfico.

• Como ejemplo de interfaz gráfica de usuario podemos citar el escritorio o desktop del sistema operativo Windows y el entorno X-Window de Linux

ELEMENTOS DE UNA GUI

Constan de:

• Gestor de ventanas (para mostrar múltiples ventanas de visualización, con procesos independientes).

• Menús desplegables de opciones.

• Íconos (gráfico de pequeño tamaño).

LIBRERÍAS GRÁFICAS• Sistema gráfico :

– Modelos + Visualización

• Visualización:– Uso de hardware específico (2D o 3D)– Implementación a través de librerías.

Definición de Librería Gráfica:Software que genera imágenes en base a unos modelos matemáticos y unos patrones de iluminación, texturas, etc.

FUNCIÓN DE LAS LIBRERÍAS GRÁFICAS

OBJETIVOS DE LAS LIBRERÍAS GRÁFICAS

• Independencia del hardware (tanto dispositivos de entrada como de salida).

• Independencia de la aplicación (la librería es accedida a través de un interface único (al menos para cada lenguaje de programación) para cualquier aplicación.

DIRECTX - INTRODUCCIÓN

¿Qué es DirectX?– Conjunto de API´s que permite a los

desarrolladores de contenido interactivo (imagen, video, sonido...) acceder a características de hardware especializado sin tener que escribir código específico de hardware

COMPONENTES DE DIRECT-X

Permiten desarrollar aplicaciones de alto rendimiento y en tiempo real

• API DirectPlay• API DirectInput• API DirectSound• API DirectDraw• API Direct3D

OBJETIVOS DE DIRECT-X

– Desarrollo de Aplicaciones Windows de alto rendimiento

• Tarjetas aceleradoras• Plug´n Play • Servicios de comunicaciones construidos bajo

Windows• Recursos instalados en el sistema

– Utilización del nuevo hardware implementado

OPENGL - INTRODUCCIÓN

OpenGL es una especificación estándar que define una API multilenguaje y multiplataforma para escribir aplicaciones que produzcan gráficos 2D y 3D. Fue desarrollada por Silicon Graphics Inc. (SGI) en 1992.

Su nombre viene del inglés Open Graphics Library, cuya traducción es biblioteca de gráficos abierta (o mejor, libre, teniendo en cuenta su política de licencias).

OpenGL se utiliza en campos como CAD, realidad virtual, representación científica y de información, simulación de vuelo o desarrollo de videojuegos, en el que su principal competidor es Direct3D de Microsoft Windows.

OBJETIVOS EN EL DISEÑO CON OPEN-GL

• API gráfico de altas prestaciones (con aceleración por hardware).

• Posee cierta independencia del hardware.

• Es un API natural (en C) con posibilidad de extensibilidad.

DISPOSITIVOS DE DESPLIEGUE

• Monitores de video:– Pantallas por barrido de líneas.– Pantallas de barrido aleatorio.– A colores.– Pantallas planas:

* Emisivas (Plasma, electroluminiscentes o de LEDs)

* No emisivas (Cristal líquido).– Dispositivos de visualización tridimensional.

• Sistemas estereoscópicos y de Realidad Virtual.

RESOLUCIÓN DE UN TRC• Se le llama así al máximo número de puntos

que se pueden mostrar sin que se translapen y consiste en la cantidad de puntos por centímetro que se pueden dibujar, tanto horizontal como verticalmente.

• Los sistemas de alta calidad, llamados de alta definición, tienen este valor en 1280 por 1024.

• Dos puntos adyacentes parecerán distintos siempre y cuando su separación sea mayor que el diámetro en que cada punto tiene una intensidad aproximada del 60% de la del centro del punto.

TRC CON DEFLECCIÓN MAGNETICA

MONITOR CRT A COLORESCutaway rendering of a color CRT:1. Electron guns 2. Electron beams 3. Focusing coils 4. Deflection coils 5. Anode connection 6. Mask for separating beams for red, green, and blue part of displayed image7. Phosphor layer with red, green, and blue zones8. Close-up of the phosphor-coated inner side of the screen

IMÁGENES A COLOR

MONITOR DE CRISTAL LÍQUIDO

LCD vs. PLASMA

• LCD es una tecnología que utiliza las propiedades del cristal líquido, en el que aplicando descargas eléctricas y contando con un transmisor y un filtro, se forman los diversos colores par crear las imágenes.

• Plasma es un monitor donde se generan las imágenes a través de gases como neón, xenón y argón, entre otros gases nobles, que al aplicarles electricidad reaccionan con el fósforo, creando los tres colores básicos (rojo, verde y azul) de los cuales se obtienen las demás combinaciones de colores.

LCD vs. PLASMA

Plasma y LCD emplean formas completamente diferentes para crear colores. Plasma usa gas (principalmente neón) y fósforo, mientras que LCD usa cristales líquidos y filtros de color.

DISPOSITIVOS DE ENTRADA

• Teclados.• Cajas de botones.• Ratones.• Trackballs y spaceballs.• Joysticks.• Guantes de datos.• Digitalizadores.• Escáneres de imagen.• Paneles táctiles.• Lapiceros ópticos.• Sistemas de voz.

PROCESAMIENTO DE IMÁGENES

Se le llama así a la modificación o interpretación de imágenes existentes tanto en fotografías como en video.

El objetivo es mejorar la calidad del gráfico, analizar la información que contiene o reconocer patrones visuales.

Al archivo fuente se le pueden aplicar métodos digitales de reorganización de las partes, para resaltar separaciones de color o mejorar la calidad del sombreado.

EJEMPLOS DE APLICACIÓN

• Arte comercial.• Fotografía satelital y del espacio.• Reconocimiento de imágenes borrosas.• Aplicaciones médicas:

– Realce de tomografías.– Medicina nuclear (radiación emitida por

radionucleoides ingeridos y presentados en imágenes con código de colores).

– Cirugía Asistida por Computador (CAS) por medio de secciones transversales del cuerpo en 2 dimensiones y simular procedimientos quirúrgicos reales.