Contenido Capítulo 1:
• Aplicaciones en Computación Gráfica.
• Un Sistema Gráfico.
• Imágenes: Físicas y Sintéticas.
• El Sistema Visual Humano.
• La Cámara Pinhole.
• El Modelo de la Cámara Sintética.
• La Interfaz del Programador.
• Arquitecturas Gráficas.
• Aplicaciones Computación Gráfica: Es el estudio de todo lo relacionado con la generación de imágenes, arte y fotografía usando computadores. En general se dividen en 4 áreas: Despliegue de Información.Diseño.Simulación.Interfaces de Usuario.
• Un sistema gráfico es esencialmente un computador con un conjunto de componentes: Procesador – Memoria - Frame Buffer - Dispositivos de salida - Dispositivos de entrada Conceptos: – Raster, Rasterization o conversión scan. – Pixels. – Profundidad de colores. – Resolución. – Frame Buffer.
Definiciones extraídas de Wikipedia & Google
Raster: Un Raster es una malla o matriz regular de celdas de un área determinada.
Píxel: combinación de "picture" y "element". Elemento gráfico mínimo con el que se componen las imágenes en la pantalla de una computadora.
Resolución: número máximo de píxeles que se ven en una pantalla. Dos ejemplos: 800 x 600 y 640 x 480. / En una impresora, la resolución es la calidad de la imagen reproducida y se mide en dpi.
El frame es una imagen independiente, una sucesión de frames compone una animación. Esto viene dado por las pequeñas diferencias que hay entre cada uno de ellos que producen a la vista la sensación de movimiento. El framebuffer es un concepto de sistemas operativos que designa a un método de acceso a dispositivos gráficos. El framebuffer es un dispositivo virtual del sistema operativo que se presenta ante las aplicaciones de diferentes maneras en función del sistema de que hablemos, aunque generalmente aparece como un archivo o un bloque de memoria RAM reservado en la computadora, y que puede ser accedido en lectura/escritura por uno o más procesos; en este archivo o zona de memoria especial cualquier escritura modifica directamente las imágenes desplegadas en el dispositivo de vídeo, para que de esa manera los programas puedan mostrar información en pantalla sin preocuparse de los detalles de implantación, ni de la interacción real entre el ordenador y el dispositivo de vídeo. Cabe notar que los sistemas gráficos de los ordenadores personales funcionan internamente como un framebuffer: todos y cada uno de los píxeles desplegados en cualquier instante determinado están almacenados en una porción de la memoria principal del computador en forma de octetos binarios. Debido a que las pantallas poseen diferentes capacidades de despliegue de colores (lo que se conoce como profundidad de color), la cantidad de información necesaria para representar un píxel varía. Las pantallas generalmente admiten 8, 15, 16 ó 24 bits de profundidad de color lo que equivale a 256, 32.768, 65.536 ó 16.777.216 colores respectivamente. Para cambiar la imagen presente en la pantalla, basta con escribir las direcciones de memoria dedicadas al píxel que se quiere modificar. De tal modo que el ordenador modifica efectivamente las imágenes desplegadas en pantalla modificando el contenido de la zona de memoria citada anteriormente, cosa que cabe perfectamente en la definición comúnmente aceptada de lo que es un framebuffer. Sin embargo, la idea de framebuffer se asocia más bien con aquellos dispositivos del sistema que son visibles o accesibles a las aplicaciones de usuario. En algunos sistemas operativos puede ocurrir que el acceso a la memoria del dispositivo de vídeo esté oculto a las aplicaciones, y que toda modificación de las imágenes desplegadas en pantalla se efectúe por medio de una API (como ocurre por ejemplo, en el caso de los sistemas operativos Windows).
Raster: Un Raster es una malla o matriz regular de celdas de un área determinada.
Píxel: combinación de "picture" y "element". Elemento gráfico mínimo con el que se componen las imágenes en la pantalla de una computadora.
Resolución: número máximo de píxeles que se ven en una pantalla. Dos ejemplos: 800 x 600 y 640 x 480. / En una impresora, la resolución es la calidad de la imagen reproducida y se mide en dpi.
El frame es una imagen independiente, una sucesión de frames compone una animación. Esto viene dado por las pequeñas diferencias que hay entre cada uno de ellos que producen a la vista la sensación de movimiento. El framebuffer es un concepto de sistemas operativos que designa a un método de acceso a dispositivos gráficos. El framebuffer es un dispositivo virtual del sistema operativo que se presenta ante las aplicaciones de diferentes maneras en función del sistema de que hablemos, aunque generalmente aparece como un archivo o un bloque de memoria RAM reservado en la computadora, y que puede ser accedido en lectura/escritura por uno o más procesos; en este archivo o zona de memoria especial cualquier escritura modifica directamente las imágenes desplegadas en el dispositivo de vídeo, para que de esa manera los programas puedan mostrar información en pantalla sin preocuparse de los detalles de implantación, ni de la interacción real entre el ordenador y el dispositivo de vídeo. Cabe notar que los sistemas gráficos de los ordenadores personales funcionan internamente como un framebuffer: todos y cada uno de los píxeles desplegados en cualquier instante determinado están almacenados en una porción de la memoria principal del computador en forma de octetos binarios. Debido a que las pantallas poseen diferentes capacidades de despliegue de colores (lo que se conoce como profundidad de color), la cantidad de información necesaria para representar un píxel varía. Las pantallas generalmente admiten 8, 15, 16 ó 24 bits de profundidad de color lo que equivale a 256, 32.768, 65.536 ó 16.777.216 colores respectivamente. Para cambiar la imagen presente en la pantalla, basta con escribir las direcciones de memoria dedicadas al píxel que se quiere modificar. De tal modo que el ordenador modifica efectivamente las imágenes desplegadas en pantalla modificando el contenido de la zona de memoria citada anteriormente, cosa que cabe perfectamente en la definición comúnmente aceptada de lo que es un framebuffer. Sin embargo, la idea de framebuffer se asocia más bien con aquellos dispositivos del sistema que son visibles o accesibles a las aplicaciones de usuario. En algunos sistemas operativos puede ocurrir que el acceso a la memoria del dispositivo de vídeo esté oculto a las aplicaciones, y que toda modificación de las imágenes desplegadas en pantalla se efectúe por medio de una API (como ocurre por ejemplo, en el caso de los sistemas operativos Windows).
Cathode-Ray Tube (CRT) = Tubo de Rayos Catódicos
• Imágenes: Físicas y Sintéticas
– Los objetos son tridimensionales.
– Tienen una posición en el espacio.
– Se busca una representación visual (física) de una relación espacial entre objetos (matemática).
– Dos entidades son parte del proceso de formación de una imagen:
1. Objeto (conjunto de vértices)
2. Observador (perspectiva)
Luz e Imagen
- Una escena está compuesta de:
– Fuente de Luz
– Objeto
– Observador (cámara)
Método Ray Tracing Es una técnica general de la óptica geométrica de modelar la trayectoria tomada por la luz por los rayos siguientes de la luz pues obran recíprocamente con las superficies ópticas. Se utiliza en el diseño de sistemas ópticos, tales como lentes de cámara fotográfica, de microscopios, de telescopios y de prismáticos. El término también se aplica para significar un específico que rinde acercamiento algorítmico en los gráficos de computadora 3D, donde las visualizaciones matemático-modeladas de escenas programadas se producen usando una técnica que siga rayos del eyepoint hacia fuera, más bien que originando en las fuentes de luz. Produce los resultados similares para irradiar el bastidor y el scanline que rinden, pero facilita efectos ópticos más avanzados, tales como simulaciones exactas de la reflexión y de la refracción, y sigue siendo bastante eficiente con frecuencia estar de uso práctico cuando se busca tal salida de la alta calidad.
• Sistema Visual Humano
Rod = Bastón: sensor para la vista en oscuridad.
Cone = Cono: sensor para la vista en claridad.
Intensidad (intensity) = Medida física para medir la energía de la luz.
Claridad (brightness) = Medida para medir la percepción de la luz.
Curva Estándar CIE (Commision Internationale de L’Eclairage)
• Sensibilidad alta para luz verde y baja para luz roja y azul.
Curva de Sensibilidad de Conos
• Sistema de visión humano tiene 3 tipos de conos y cada uno tiene su propia curva de sensibilidad para la luz.
Cámara Pinhole (wiki) Una cámara fotográfica del agujero de alfiler es una cámara fotográfica sin una lente. La luz que produce la imagen pasa a través de un agujero pequeño. Para producir una imagen razonablemente clara, la abertura tiene que ser un agujero de alfiler pequeño en la orden de 0.5 milímetros (0.02 pulgadas) o de menos. El obturador de una cámara fotográfica del agujero de alfiler consiste en generalmente una aleta manual de un poco de material resistente a la luz para cubrir y para destapar el agujero de alfiler. Las cámaras fotográficas del agujero de alfiler requieren tiempos mucho más largos de la exposición que cámaras fotográficas convencionales debido a la abertura pequeña; los tiempos típicos de la exposición pueden extenderse a partir de 5 segundos a las horas o a los días. La imagen se puede proyectar en una pantalla translúcida para la visión en tiempo real (popular para los eclipses solares de la visión; ver también el obscura de la cámara fotográfica), o puede exponer la película o un dispositivo acoplado de carga eléctrica (CCD). Las cámaras fotográficas del agujero de alfiler con CCDs se utilizan a veces para el trabajo de la vigilancia debido a su tamaño pequeño.
Cámara Pinhole
• Ventajas:
– Infinito campo de profundidad.
– Un punto de imagen es un punto.
• Desventajas:
– Admite un sólo rayo de un punto fuente.
– No se puede ajustar a un ángulo de visión diferente.
La Interfaz del Programador
• Una interfaz entre un programa y un sistema gráfico puede ser especificada a través de un conjunto de funciones en una librería gráfica (API gráfica).
• APIs basadas en el modelo de cámara sintética: OpenGL, Direct3D, PHIGS, GKS-3D. Especificaciones de la API
• Una API debe entregar funciones para especificar:
– Objetos
– Observadores
– Fuentes de Luces
– Propiedades de los materiales
Observador:
Cámara • Un observador puede ver de diferentes formas:
– Posición
– Orientación
– Longitud Focal
– Plano de Proyección
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