Graficacion, Unidad 1: septiembre 2016

jueves, 29 de septiembre de 2016

Colorimetria

Colorimetría

· La luz blanca contiene todas las radiaciones luminosas visibles que aparecen en el espectro.

· Los objetos se sirven de la composición espectral de la luz que incide sobre ellos para mostrarnos su color.

· La tonalidad cromática dependerá de la luz que recibimos

· El diferente grado de luz que un objeto absorbe o rechaza da como resultado en la imagen registrada unos valores de tono que van desde el blanco al negro, pasando por una serie de grises.

· El color como una experiencia sensorial, son necesarios tres elementos para su producción: un emisor energético –fuente de luz–, un medio que module esa energía –superficie de los sujetos y objetos– y un sistema receptor específico –la retina–

· El color posee tres dimensiones o propiedades cromáticas: el matiz, la saturación y el brillo.

· El rojo, amarillo y azul componen la tríada cromática fundamental capaz de generar la gama de colores secundarios

· Los colores secundarios: naranja, verde y violeta. El naranja se obtiene de la mezcla del rojo con el amarillo, el verde combinando el azul y el amarillo, y el violeta de la unión del azul y el rojo.

· Cuando procedemos a mezclar color primario con un secundario se obtiene un color terciario o intermedio. Esta clasificación cromática nos permite definir, como complementarios, los colores enfrentados en el círculo cromático y, como análogos, los colores cercanos.

· A la combinación cromática realizada con base en diferentes tonos de colores afines se le denomina armonía

· La segunda dimensión del color es la saturación que viene determinada por su pureza respecto al gris, y consiguientemente, por la cantidad de luz blanca que posee el color.

· El matiz del color es el brillo. Este oscila igual que los grados de gris y está relacionado con la variable luminosidad-oscuridad.

· Si en una composición cromática se combinan diferentes colores, mezclándose indistintamente, el resultado suele ser visualmente agresivo y, entonces, forma el denominado contraste.

Cónica y Cuadricas

La hipérbola como sección Cónica

La circunferencia, la elipse, la parábola o la hipérbola son curvas planas de todos conocidas.

Estas curvas aparecían ya en la geometría griega y fueron denominadas secciones cónicas, ya que los griegos de la época de Platón consideraban que tales curvas procedían de la intersección de un cono con un plano.

La elipse como sección cónica

Cuando los matemáticos de los siglos XVI y XVII estudiaron los trabajos griegos, empezaron a comprobar la falta de generalidad de los métodos de demostración lo que llevo a sustituir la visión puramente geométrica de las secciones cónicas por otra que incorporaba las nociones de coordenadas y distancia. Esto llevo a la definición de estas curvas como lugares geométricos de puntos que verificaban ciertas propiedades en términos de distancia. (las cónicas como lugares geométricos).

La parábola como sección Cónica

Finalmente se estableció una teoría algebraica general que engloba todas estas curvas y las describe como curvas cuadráticas. Es esta teoría la que presentamos a continuación.

Propiedades de la Luz

Propiedades de la luz

Algunas propiedades de la luz dependen del tipo de fuente luminosa que las emita, como el color, la intensidad…
Sin embargo, existen otras propiedades como la reflexión y la refracción, que son comunes a todos los tipos de la luz.

La reflrexion de la luz es el cambio de dirección que experimenta la luz cuando choca contra un cuerpo.

· Los espejos son cuerpos opacos, con una superficie lisa y pulimentada, capaces de reflejar la luz que reciben.

· Los espejos pueden ser planos o esféricos.

· Los espejos planos forman imágenes igual de grandes que los objetos que las originan.

· Los espejos esféricos forman imágenes distorsionadas.

La refraccion de la luz es el cambio de dirección que experimenta la luz cuando pasa de un medio a otro diferente, por ejemplo, cuando pasa del aire al agua.

La refracción de la luz sirve para ver los objetos con un tamaño diferente del real. Esto se consigue con el uso de lentes. Las lentes son cuerpos trasparentes con la superficie curva que refractan la luz. Pueden ser:

· Convergentes. Hacen que los rayos se junten. Las lupas son lentes convergentes.

· Divergentes. Hacen que los rayos se separen.

¿Que es Resolución?

La resolución se refiere a la agudeza y claridad de una imagen. El término se utiliza normalmente para describir monitores, impresoras e imágenes. En el caso de impresoras de matriz de puntos y de impresoras láser, la resolución indica el número de puntos por pulgada. Por ejemplo, una impresora 300 dpi (dots per inch o puntos por pulgada) es aquella que es capaz de imprimir 300 puntos distintos en una línea de 1 pulgada de largo. Esto significa que puede imprimir 90.000 puntos por pulgada cuadrada.

Que significa contraste

El contraste se define como la diferencia relativa en la intensidad entre un punto de una imagen. Un ejemplo simple es el contraste entre un objeto de brillo constante sobre un fondo de un brillo constante. Si ambas superficies tienen el mismo brillo, el contraste será nulo y si el conjunto está en tonos de gris, el objeto será tanto física como perceptiblemente indistinguible del fondo. Según se incrementa la diferencia en brillo el objeto será perceptiblemente distinguible del fondo una vez alcanzado el umbral de contraste, que se sitúa alrededor del 0,3 % de diferencia.

Que significa color

El color es la impresión producida por un tono de luz en los órganos visuales, o más exactamente, es una percepción visual que se genera en el cerebro de los humanos y otros animales al interpretar las señales nerviosas que le envían los foto receptores en la retina del ojo, que a su vez interpretan y distinguen las distintas longitudes de onda que captan de la parte visible del espectro electromagnético. Todo cuerpo iluminado absorbe una parte de las ondas electromagnéticas y refleja las restantes. Las ondas reflejadas son captadas por el ojo e interpretadas en el cerebro como distintos colores según las longitudes de ondas correspondientes.

Que significa apariencia

Se designa con el término de apariencia al aspecto exterior de una persona o cosa. De esta descripción general del término se desprende que, cuando hablamos de apariencia nos referimos estrictamente a ese ser externo de una persona o cosa y que no por como sea este o la sensación que ese afuera nos produce, será así internamente esa persona.

Sistema de Coordenadas

¿Qué son las “coordenadas”?

Se denomina coordenadas o sistema de coordenadas, en geometría, a un sistema el cual utiliza varios números que determinan una posición de algún punto u objeto dentro de un plano o mapa determinado.

Clases de coordenadas

Sistema de coordenadas: en un espacio determinado, el sistema de coordenadas existente se define por un par o tres ejes ortogonales de igual escala. Si se trata de un sistema de dos ejes, se habla de un sistema bidimensional, por lo contrario si contiene tres ejes se estaría hablando de un sistema tridimensional.

Cada punto de la coordenada contiene un valor especificado por la proyección ortogonal del vector de posición encontrado en el punto anteriormente nombrado, el cual se encuentra sobre un eje determinado. Estos ejes se encuentran definidos por un vector directo y por el origen de las coordenadas.

Sistema de coordenadas polares: este tipo de coordenadas cuenta solamente con dos ejes por lo que se trata de un sistema de coordenadas bidimensional, en el mismo cada punto, posición u objeto ubicado en el plano esta determinado por un ángulo y una distancia especifica.

Sistemas de coordenadas cilíndricas: este sistema es utilizado para representar ciertos puntos de un espacio euclideo, el cual se refiere a un espacio vectorial normado puramente abstracto con normas de Euclides altamente utilizado en matemática avanzada que puede componerse en múltiples de dimensiones, en este caso es tridimensional.

Este tipo de sistema se caracteriza por la agregación de un tercer eje, el cual permite mejorar los problemas de simetría axial (simetría alrededor de un eje determinado).

Sistema de coordenadas esféricas: al igual que el anterior sistema de coordenadas, este se utiliza en espacios euclideos tridimensionales. Se encuentra formado por tres ejes los cuales se encuentran mutuamente ortogonales y se cortan en el origen. La distancia entre el origen y el punto la determina la primera coordenada. El ángulo que es necesario girar para alcanzar la posición del punto en cuestión, es determinado por las otras dos coordenadas.

Sistema de coordenadas geográficas: también llamadas coordenadas cartográficas, se refiere a un subtipo de coordenadas esféricas, las cuales son utilizadas para determinar la posición de cierto punto dentro de un plano esférico.

Pueden encontrarse varias clases de estas. El sistema más común y clásico conocido es el de la latitud y la longitud. Pueden encontrarse las siguientes formas: DD, decimal degree (se refiere a los grados polares); DM, degree: minute (grados: minutos); y DMS, degre: minute: second (grados: minutos: segundos). El sistema más habitual es el sistema de coordenadas UTM.

Sistema de coordenadas curvilíneas generales: este tipo de sistema de coordenadas se implementa para etiquetar o concentrar un punto ubicado en espacios euclideos, aunque no necesariamente deben serlo si o si. Pueden encontrarse sistemas de coordenadas ortogonales, cuando se trata de un espacio euclideo con una estructura de variedad de Riemann; y coordenadas ortonormales.

Sistema de coordenadas curvilíneas ortogonales: contiene un tensor métrico (un tensor especializado en determinar conceptos métricos como distancia, ángulo y volumen) que expresado de determinada manera tiene una forma diagonal. Pueden encontrarse caso de coordenadas esféricas y cilíndricas que cumplen con estas características.

Trazado de Rayos

El método de trazado de rayos propuesto por Whitted como mejora del método de Ray Casting es una alternativa elegante y sencilla que permite calcular de una forma unificada la reflexión y la refracción de la luz, sombras, eliminación de superficies ocultas y otros efectos necesarios para conseguir escenas fotorrealistas. De este método surgieron aproximaciones más completas que resolvían de forma más exacta la ecuación de render, basándose en los mismos principios de trazado de los caminos que sigue la luz. Por esta razón, prestaremos especial atención a la descripción de este método.

La idea básica del trazado de rayos es seguir el camino de la luz desde las fuentes emisoras de fotones hasta que llegan a la posición del observador. La simulación del camino natural de la luz presenta el principal inconveniente de que la mayoría de los rayos nunca llegan al observador (o plano de imagen), lo que resulta computacionalmente prohibitivo. Este es el esquema de trazado de rayos hacia delante (forward RayTracing).

Para evitar trazar un número alto de rayos que no llegarán al plano imagen, y como solución sencilla a la discretización del espacio continuo en píxeles, se emplea el trazado de rayos hacia atrás (backward RayTracing), donde los rayos parten del plano imagen hasta alcanzar los objetos de la escena. La Figura 1 muestra un esquema general de los componentes básicos que forman un trazador de rayos hacia atrás.

Una de las principales características del método de RayTracing es el cálculo recursivo de la contribución de la luz debido a la reflexión y refracción que se produce en ciertas superficies. Así, definimos cuatro tipos de rayos:

Rayos Primarios o Visuales (V): Son los rayos que parten de la cámara virtual, pasando por cada uno de los píxeles en el plano de imagen. Para cada elemento de la escena se comprueba si el rayo visual intersecta con alguno de ellos, quedándonos con el punto de intersección más cercano de toda la lista de objetos.
Rayos de Sombra (S): Parten del punto de intersección con el objeto y tienen dirección hacia las fuentes de luz. De nuevo se realiza una prueba de intersección del rayo con todos los objetos de la escena para ver si hay algún objeto que corte su trayectoria, en cuyo caso el punto de origen del rayo estaría en sombra.
Rayos Reflejados (R): Si el objeto donde intersectó el rayo tiene propiedades de reflexión de tipo espejo, se generará un nuevo rayo reflejado en ese punto. Este rayo se construirá típicamente en un procedimiento recursivo, pasando a comportarse como un rayo primario en la siguiente iteración del algoritmo.
Rayo Transmitidos (T): En el caso de objetos en mayor o menor grado transparentes, y de forma análoga al tratamiento para los rayos reflejados, se generará un rayo transmitido. De igual forma, este nuevo rayo se comportará como un rayo primario en la siguiente iteración del algoritmo.

Viewing Pipeline

Una tubería de visualización estándar

La tubería de visión es un grupo de procesos comunes de la vista alámbrica a través de cerca de generación de imágenes foto-realistas, y se ocupa básicamente con la transformación de los objetos que se mostrarán desde el punto de vista específico y la eliminación de las superficies que no se pueden ver desde este punto de vista.

La entrada a la tubería de visión es una lista de objetos con sus puntos definidos en su propio sistema de coordenadas local, y la posición y la orientación del punto de vista. La salida es la misma lista de objetos con sus puntos definidos en una pantalla de dos dimensiones del sistema de coordenadas.

Este capítulo tiene como objetivo enseñar las técnicas involucradas en una tubería de visualización estándar.

Software de Gráficos 3D

Software de gráficos 3D

El software de gráficos 3D es el conjunto de aplicaciones que permiten la creación y manipulación de gráficos 3D por computadora. Estas aplicaciones son usadas tanto para la creación de imágenes como en la animación por computadora.

Aplicaciones para gráficos 3D

-3D Studio Max: Fue originalmente escrito por Kinetix (una división de Autodesk) como el sucesor de 3D Studio para DOS. Más tarde Kinetix se fusionaría con la última adquisición de Autodesk, Discreet Logic. Es el líder en el desarrollo 3D de la industria del videojuego y es muy utilizado a nivel amateur.

-Lightwave 3D: Fue originalmente desarrollado por Amiga Computers a principios de la década de los 90. Más tarde evolucionó en un avanzado paquete gráfico y animación 3D. Actualmente disponible para Windows, Mac OS y Mac OS X. El programa consiste en dos componentes: el modelador y el editor de escena. Es utilizado en multitud de productoras de efectos visuales como Digital Domain.

Maya: Es quizá el software más popular en la industria, por lo menos hasta 2003. Es utilizado por multitud de importantes estudios de efectos visuales en combinación con RenderMan, el motor de render fotorrealista de Pixar.

-Softimage XSI: El contrincante más grande de Maya. En 1987, Softimage Inc, una compañía situada en Montreal, escribió Softimage|3D, que se convirtió rápidamente en el programa de 3D más popular de ese período. En 1994, Microsoft compró Softimage Inc. y comenzaron a reescribir SoftImage|3D para Windows NT. El resultado se llamó Softimage|XSI. En 1998 Microsoft vendió Softimage a Avid.

-Cinema 4d: Este programa de la compañía alemana Maxon es una de las mejores opciones de la industria (entre otras cosas por abarcar todas las disciplinas de 3D) a pesar de ser poco conocido por ser europeo y no estadounidense.

Historia de la Graficacion Por Computadora

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 sintética mente 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.

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)

Formatos gráficos de almacenamiento

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

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.

Trasformaciones y Lugares Geométricos

TRANSFORMACIONES GEOMÉTRICAS

En toda transformación existen dos elementos:

.Elementos característicos: Los que definen todas las correspondencias entre la figura original y la transformada..

-Elementos dobles: Los que se transforman en sí mismos.

CLASIFICACIÓN:

Las transformaciones geométricas se clasifican según las características métricas de la figura transformada respecto a la original, pueden ser de tres tipos:

-ISOMÉTRICAS: También llamadas movimientos. Son aquellas que conservan las medidas de los segmentos y de los ángulos de la figura original y su transformada (IGUALDAD, TRASLACIÓN, GIRO y SIMETRÍA).

-ISOMÓRFICAS: Son aquellas que conservan las formas. Se pueden establecer relaciones de proporcionalidad entre dos figuras transformadas (SEMEJANZA Y HOMOTECIA).

-ANAMÓRFICAS: Son las transformaciones que no conservan las formas (E QUIVALENCIA, HOMOLOGÍA y AFINIDAD).