Ingenieria en Sistemas: 09/10

La computación gráfica es la rama de las ciencias de la computación que se encarga del estudio, diseño y trabajo del despliegue de imágenes en la pantalla de un computador a través de las herramientas proporcionadas por la física, la óptica, la térmica, la geometría, etc.

La Computación Grafica ha sido una de las ramas de las Ciencias de la Computación

de mayor impacto social y acercamiento al publico en general. La graficación esta casi

Siempre asociada con la interactividad, por lo que actualmente casi todo sistema o

programa interactivo tiene una interfase grafica

Los gráficos por computadora comenzaron con el desplegado de datos en hardcopy plotters y pantallas de tubos de rayos catódicos poco después de la introducción de las computadoras. Esto se ha desarrollado para incluirse en la creación, almacenamiento y manipulación de modelos e imágenes de objetos. Estos modelos vienen de un diverso y extenso conjunto de campos: física, matemáticas, ingeniería, arquitectura, estructuras conceptuales (abstractas) , fenómenos naturales, etc.

Las computadoras personales (tales como Xerox Star, Apple Macintosh

y las IBM PC’s) construidas con pantallas gráficas incluidas popularizaron el uso de gráficos bitmap para la interacción usuario- computadora. Un bitmap es una representación de unos y ceros en un arreglo rectangular de puntos (pixeles) en una pantalla. Una vez que el uso de gráficos bitmaps llegó a ser económico, pronto aparecieron aplicaciones basadas en gráficos debido a que se sabía que con los gráficos los sistemas se hacían fácil de usar.

Hoy en día los gráficos por computadora son muy utilizados principalmente para la interacción usuario-computadora. La interacción gráfica nos provee una comunicación ilustrada facilitándonos la interacción con el hombre. El usuario controla el contenido, la estructura, la apariencia de los objetos y las imágenes desplegadas por medio de los dispositivos de entrada tales como teclado, mouse, pantallas sensitivas al contacto etc.

Ahora el concepto de “desktop”  (escritorio) llega a ser

una  representación popular para  organizar el espacio de la pantalla.

Por medio de un administrador de  ventana, el usuario puede crear,

posicionar y cambiar el tamaño  rectangular de las áreas de pantallas

llamadas windows (ventanas). Estas  ventanas, iconos y menús pull-down

hacen muy fuerte el uso de gráficos y su popularidad se debe a que son

fáciles de aprender y requieren de  una pequeña habilidad de escritura.

Formatos gráficos de almacenamiento.

Gráficos de trama o Raster

Una imagen en la pantalla del computador esta formado por píxeles: pequeños puntos blancos, negros o de color dispuestos en filas. Las palabras, los números y las imágenes que vemos no son más que patrones de píxeles creados por software.

En los gráficos más simples de arreglo bidimensional de bits, un bit de la memoria del computador representa un píxel. Como un bit sólo puede almacenar uno de dos valores, 0 o 1, el píxel únicamente puede mostrarse en uno de dos colores. A este tipo de gráficos de un bit se les conoce como gráficos monocromáticos, porque las imágenes se dibujan en un color sobre un fondo fijo. Los tonos de grises se simulan con una técnica llamada simulación de colores (dithering), una combinación de píxeles blancos y negros para crear la ilusión de un tono de gris. Los programas de graficación monocromática son eficientes, y es fácil aprender a usarlos, pero tienen limitaciones en cuanto a producir imágenes realistas. Los gráficos de escala de grises permiten que un píxel aparezca de color blanco, negro o uno de varios tonos de gris. Con un programa de escala de grises que asigna a ocho bits por píxel es posible obtener hasta 256 tonos de gris en pantalla, más de los que puede distinguir el ojo humano

Hoy en día es corriente que los computadores tengan color de ocho bits. Para el color real se necesitan 24 o 32 bits de memoria por cada pixel (llamado profundidad de píxel) es uno de dos factores tecnológicos que limitan la capacidad del artista en la creación de imágenes realistas con programas para hacer gráficos con arreglos bidimensionales de bits. El otro factor es la definición (la densidad de los píxeles), que se describe en puntos por pulgada o dpi (dots per inch).

Es un método para generar graficas en el que las imágenes se almacenan como conjuntos de pequeños puntos (píxeles) controlados de forma independiente y colocados en filas y columnas. Los gráficos de trama tratan una imagen como un conjunto de estos puntos (píxeles)

En las imágenes de mapa de bits o en los dispositivos gráficos cada píxel se codifica mediante un conjunto de bits de longitud determinada (la llamada profundidad de color), por ejemplo, puede codificarse un píxel con un byte, u 8 bits, de manera que cada píxel admite 256 variantes (2 dígitos por bit, elevados a la octava potencia, es decir, 2 × 2 × 2 × 2 × 2 × 2 × 2 × 2). En las imágenes de color verdadero, se suelen usar tres bytes para definir un color, es decir, en total podemos representar un total de 2 elevado a 24 colores diferentes (16.777.216 de colores).

Megapíxel

Un mega píxel es 1.048.576 píxeles, usualmente se utiliza para expresar la resolución de cámaras digitales, por ejemplo, una cámara que puede tomar fotografías con una resolución de 2048 × 1536 píxeles se dice que tiene 3,1 mega píxeles (2048 × 1536 = 3.145.728).

La cantidad de mega píxel que tenga una cámara digital define el tamaño de ésta, pero hay que tomar en cuenta que cada mega píxel está siendo distribuido en un área, por tanto no hay una diferencia astronómica entre una cámara de 7 y una de 8 mega píxeles, ya que no es una medida exponencial como las “X” de una grabadora de CDs.

Las cámaras digitales usan electrónica fotosensible, como CCDs (del inglés Charge-Coupled Device) o sensores CMOS, que graban niveles de brillo en una base por-píxel. En la mayoría de las cámaras digitales, el CCD esta cubierto con un filtro coloreado, teniendo regiones color rojo, verde y azul organizadas en mosaico según el filtro de Bayer, así que cada píxel-sensor puede grabar el brillo de un solo color primario. La cámara interpola la información de color de los píxeles vecinos, mediante un proceso llamado "de-mosaicing", para crear la imagen final.

Gráficos Vectoriales

Es un método de generación de imágenes que utiliza descripciones matemáticas para determinar la posición, la longitud y la dirección de las líneas que deben dibujarse. En los gráficos vectoriales los objetos se crean como conjuntos de líneas y no como patrones de puntos individuales (pixeles) tal y como ocurre con los gráficos de trama (raster)

Los gráficos vectoriales (también conocidos como modelados geométricos o gráficos orientados a objetos) son los que se conforman con primitivas geométricas tales como puntos, líneas, curvas o polígonos, de igual forma, son gráficos que se construyen por ordenador basándose en ecuaciones matemáticas. Se utiliza como antónimo de aquellas imágenes que están configuradas sobre un conjunto de píxeles, tales como los bitmaps, también llamados gráficos rasterizados.

El software de dibujo almacena una imagen, no como colección de puntos, sino como una colección de líneas y formas. Como las imágenes son colecciones de líneas, formas y otros objetos, esta estrategia se conoce como graficación orientada a objetos. Un usuario puede manipular los gráficos orientados a objetos en forma que son difíciles o imposibles con las pinturas de arreglos bidimensionales de bits

Los programas de edición de imágenes por arreglos bidimensionales de bits proporcionan a los artistas y editores de fotografías un control insuperable sobre texturas, sombras y detalles finos. Los programas de ilustración y dibujo orientados a objetos son una mejor opción para crear gráficos, diagramas e ilustraciones con líneas suaves y formas regulares.

Diferencias entre gráficos vectoriales y de mapa de bits

PostScript

PostScript es un Lenguaje de Descripción de Página (en inglés PDL, Page Description Language), utilizado en muchas impresoras y, de manera usual, como formato de transporte de archivos gráficos en talleres de impresión profesional

Portable Document Format (PDF)

PDF (acrónimo del inglés Portable Document Format, formato de documento portátil) es un formato de almacenamiento de documentos, desarrollado por la empresa Adobe Systems. Este formato es de tipo compuesto (imagen vectorial, mapa de bits y texto). Está especialmente ideado para documentos susceptibles de ser impresos, ya que especifica toda la información necesaria para la presentación final del documento, determinando todos los detalles de cómo va a quedar, no requiriéndose procesos anteriores de ajuste ni de maquetación

Scalable Vector Graphics (SVG)

Scalable Vector Graphics (SVG) es un lenguaje para describir gráficos vectoriales bidimensionales, tanto estáticos como animados (estos últimos con ayuda de SMIL), en XML

Adobe Flash (SWF)

Adobe Flash es una aplicación en forma de estudio de animación que trabaja sobre "Fotogramas" destinado a la producción y entrega de contenido interactivo para diferentes audiencias alrededor del mundo sin importar la plataforma. Es actualmente escrito y distribuido por Adobe Systems, y utiliza gráficos vectoriales e imágenes ráster, sonido, código de programa, flujo de vídeo y audio bidireccional (el flujo de subida sólo está disponible si se usa conjuntamente con Macromedia Flash Communication Server). En sentido estricto, Flash es el entorno y Flash Player es el programa de máquina virtual utilizado para ejecutar los archivos generados con Flash.

[Metaarchivo de Windows]] (WMF)

El metaarchivo de Windows (Windows Metafile, WMF) es un formato de archivo gráfico en sistemas Microsoft Windows, diseñado originalmente a principios de los años 1990 y que no se utiliza tan frecuentemente desde la aparición de Internet y formatos más comunes como GIF, JPEG, PNG y SVG. Es un formato de gráficos vectoriales que permite también la inclusión de mapas de bits. Esencialmente, un archivo WMF almacena una secuencia de llamadas a funciones que son enviadas al nivel gráfico de Windows GDI para regenerar la imagen.

Illustrator (AI)

Adobe Illustrator (Ai), es una aplicación en forma de taller de arte que trabaja sobre un tablero de dibujo, conocido como "mesa de trabajo" y está destinado a la creación artística de dibujo y pintura para Ilustración (Ilustración como rama del Arte digital aplicado a la Ilustración técnica o el Diseño gráfico, entre otros). Es desarrollado y comercializado por Adobe Systems Incorporated y ha definido en cierta manera el lenguaje gráfico contemporáneo mediante el dibujo vectorial.

Corel Draw (CDR)

CorelDRAW es un programa avanzado de edición gráfica (grafismo) con funciones básicas de composición de página, utilizado en el ámbito de las artes gráficas, parte del paquete de software Corel Graphics Suite y es desarrollado por Corel Corporation.

FreeHand (FH9, FH10, FH11, etc)

Macromedia FreeHand (FH) es un programa informático de creación de imágenes mediante la técnica de gráficos vectoriales. Gracias a ella, el tamaño de las imágenes resultantes es escalable sin pérdida de calidad, lo que tiene aplicaciones en casi todos los ámbitos del diseño gráfico: identidad corporativa, páginas web (incluyendo animaciones Flash), rótulos publicitarios, etc.

Drawing eXchange File, formato de intercambio de Autocad (DXF)

Drawing Exchange Formato (DXF) Un formato de intercambio de archivos CAD. Un formato para el almacenamiento de datos vectoriales en formato ASCII o archivos binarios; utilizados por AutoCAD y el software de CAD en otros y convertibles a coberturas ARC / INFO.

IGES

IGES es la especificación para intercambio inicial de gráficos (Initial Graphics Exchange Specification) define un formato neutral de datos que permite el intercambio digital de información entre sistemas de diseño asistido por computadora CAD.

HPGL: Un estándar de facto para los trazadores gráficos (Plotter).

Es el principal lenguaje de control de la impresora utilizada por Hewlett-conspiradores Packard. El nombre es un acrónimo para EWLETT H-ACKARD G P L ENGUA raphics. Más tarde se convirtió en un estándar para casi todos los conspiradores. Hewlett-impresoras Packard también suelen apoyar HPGL, además de PCL.

Ventajas

Dependiendo del tipo de imagen, las imágenes vectoriales pueden requerir menor espacio en disco que un bitmap. Las imágenes formadas por colores planos o degradados sencillos son más factibles de ser vectorizadas. A menor información para crear la imagen, menor será el tamaño del archivo. Dos imágenes con dimensiones de presentación distintas pero con la misma información vectorial, ocuparán el mismo espacio en disco.
No pierden calidad al ser escalados, rotados o deformados. Ciertamente, se puede hacer zoom sobre una imagen vectorial de forma ilimitada. En el caso de las imágenes rasterizadas, llega un momento en el que el zoom revela que la imagen está compuesta por píxeles.
Los parámetros de los objetos configurados por medio de vectores puedes ser guardados y modificados en el futuro.
Algunos formatos permiten animación. Está se realiza de forma sencilla mediante operaciones básicas como traslación o rotación y no requiere un gran acopio de datos, ya que lo que se hace es reubicar los nodos base de los vectores en nuevos puntos dentro de los ejes x, y y z en el caso de 3D.

Desventajas

Los gráficos vectoriales no son aptos para mostrar fotografías o imágenes complejas, aunque algunos formatos admiten una composición mixta (vector + imagen bitmap).
Los datos que describen el gráfico vectorial deben ser procesados, es decir, el computador debe sumar todos los datos para formar la imagen final. Si hay demasiados datos se puede ralentizar la presentación de la imagen, incluso en imágenes pequeñas.
Por más que se construya una imagen con gráficos vectoriales su visualización tanto en pantalla, como en la mayoría de sistemas de impresión, en última instancia tiene que hacer una traducción a sistema rasterizado.

TRANSFORMACIONES GEOMÉTRICAS BIDIMENSIONALES (se puede ejemplificar en flash)

Aquí estudiamos primero los procedimientos generales para aplicar parámetros de traslación, rotación y escalación para cambiar la posición y el tamaño de los objetos bidimensionales.

Traslación.- Se aplica una transformación en un objeto para cambiar su posición a lo largo de la trayectoria de una línea recta de una dirección de coordenadas a otra. Convertimos un punto bidimensional al agregar las distancia de traslación, tx y ty a la posición de coordenadas original (x, y) para mover el punto a una nueva posición (x’, y’) El par de distancia de traslación (tx’ ty’) se llama vector de traslación o vector de cambio.

Rotación.- Se aplica una rotación bidimensional en un objeto al cambiar su posición a lo largo de la trayectoria de una circunferencia en el plano de x y. Para generar una rotación especificamos un ángulo de rotación y la posición Xr’ Yr’ del punto de rotación o punto pivote en torno al cual se gira el objeto.

Escalación.- Una transformación de escalación altera el tamaño de un objeto. Se puede realizar esta operación para polígonos al multiplicar los valores de coordenadas (x, y) de cada vértice por los factores de escalación sx y sy para producir las coordenadas transformadas (x’, y’).

El factor de escalación sx escala objetos en la dirección de x, mientras que el factor de escalación sy lo hace en la dirección de y.

Cuando se asignan el mismo valor a sx y sy’ se general una escala uniforme. Y cuando se asignan valores distintos a sx y sy se obtiene un escala diferencial. Podemos encontrar la localización de un objeto escalonado al seleccionar una posición llamada punto fijo, que debe permanecer sin cambio después de la transformación de escalación.

Ingenieria en Sistemas

TESCHA

sábado, 18 de septiembre de 2010

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lunes, 13 de septiembre de 2010

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