Computación gráfica

Esti artículu trata sobre la computación gráfica. Pal diariu de la ACM vease SIGGRAPH.

La computación gráfica o gráficos per ordenador ye'l campu de la informática visual, onde s'utilicen ordenadores tantu pa xenerar imáxenes visuales sintéticamente como integrar o camudar la información visual y espacial probada del mundu real.

El primer mayor meyora na gráfica realizada por ordenador yera'l desenvolvimientu de Sketchpad en 1962 por Ivan Sutherland.

Esti campu puede ser estremáu en delles árees: Interpretáu 3D en tiempu real (de cutiu usáu en videoxuegos), animación d'ordenador, captura de videu y creación de videu interpretáu, edición d'efeutos especiales (de cutiu usáu pa películes y televisión), edición d'imaxe, y modeláu (de cutiu usáu pa inxeniería y oxetivos médicos). El desenvolvimientu na gráfica realizada por ordenador foi primeru alimentáu por intereses académicos y patrociniu del gobiernu. Sicasí, cuando les aplicaciones verdaderes mundiales de la gráfica realizada por ordenador (CG) en televisión y películes demostraron una alternativa vidable a efeutos especiales más a les tradicionales y les téuniques d'animación, los comerciales financiaron cada vez más la meyora d'esti campu.

De cutiu piénsase que la primer película pa usar gráficos realizaos por ordenador yera 2001: A Space Odyssey (1968), qu'intentó amosar como los ordenadores seríen muncho más gráfiques nel futuru. Sicasí, tolos gráficos d'ordenador naquella película yeren l'animación dibuxada a mano (por casu nes pantalles de televisión asemeyábase'l comportamientu de los ordenadores con dibuxos), y les secuencies d'efeutos especiales foi producida dafechu con efeutos ópticos y modelos convencionales.

Quiciabes el primer usu de la gráfica realizada por ordenador espresamente pa ilustrar gráfica realizada por ordenador taba en Futureworld (1976), qu'incluyó una animación d'una cara humana y mano - producíu por Ed Catmull y Fred Parke na Universidá d'Utah.

 Gráficos 2D d'ordenador 

La primer meyora na computación gráfica foi l'usu del tubu de rayos catódicos. Hai dos acercamientos a la gráfica 2d: vector y gráficos raster. La gráfica de vector almacena datos xeométricos precisos, topoloxía y estilu como posiciones de coordenada de puntos, les uniones ente puntos (pa formar llinies o trayectos) y el color, la grosez y posible rellenu de les formes. La mayor parte de los sistemes de vectores gráficos tamién pueden usar primitives xeométriques de forma estándar como círculos y rectángulos, etc. Na mayor parte de casos una imaxe de vectores tien que ser convertida a una imaxe de trama o raster pa ser vista.

Los gráficos de trames o raster (llamaos comúnmente Mapa de bits) ye una rejilla bidimensional uniforme de pixeles. Cada pixel tien un valor específicu como por casu rellumu, tresparencia en color o una combinación de tales valores. Una imaxe de trama tien una resolución finita d'un númberu específicu de files y columnes. Les demostraciones d'ordenador estándares amuesen una imaxe de trama de resoluciones como 1280 (columnes) x 1024 (files) pixeles. Güei unu de cutiu combina la trama y lo gráficos vectorizados en formatos d'archivu compuestos (PDF, swf, svg).

 Gráficos 3D d'ordenador 

Cola nacencia de les estaciones de trabayu (como les máquines LISP, Paintbox computers y estaciones de trabayu Silicon Graphics) llegaron los gráficos 3D, basaos na gráfica de vectores. En cuenta de que l'ordenador almacene la información sobre puntos, llinies y curves nun planu bidimensionales, l'ordenador almacena la posición de puntos, llinies y típiques cares (pa construyir un polígonu) nun Espaciu de tres dimensiones.

Los polígono tridimensionales son el sangre de práuticamente tolos gráficos 3d realizaos n'ordenador. Como consiguiente, la mayoría de los motores de gráficos de 3D tán basaos nel almacenaxe de puntos (per mediu de 3 simples coordenaes dimensionales X, Y, Z), llinies que conecten aquellos grupos de puntos, les cares son definíes peles llinia, y depués una secuencia de cares crean los polígonos tridimensionales.

El software actual pa xeneración de gráficos va más lloñe de namái l'almacenaxe de polígonos na memoria d'ordenador. Les gráfiques de güei nun son el productu de coleiciones masives de polígonos en formes reconocibles, elles tamién resulten de téuniques nel emplegu de Shading (sombreadores), texturing (texturizado o mapeado) y la rasterización (en referencia a mapes de bits).

 Avisiegu (shading) 
El procesu d'avisiegu o shading (nel contestu de los gráficos realizada por ordenador) implica la simulación d'ordenador (o más esautamente; el cálculu) como les cares d'un polígonu van portase cuando ye allumáu por una fonte de la lluz virtual. El cálculu exactu varia según los datos disponibles sobre la cara avisiega y según la téunica d'avisiegu emplegada.

Xeneralmente este afecta propiedaes de la especularidad y valores d'intensidá, reflexón y tresparencia.

 Representación basada n'Imaxe - Image Based Rendering (IBR) 

La computación gráfica dexa'l llogru d'imáxenes 2D dende modelos tridimensionales. Con cuenta de faese bien exactu y llograr imáxenes fotorealistas, la entrada de los modelos 3D tendría de ser bien exacta en términos de xeometría y colores. La simulación de paisaxes y escenes fotorealilstas qu'utilicen esta téunica rique un gran esfuerciu y talentu con programes de CAD. En cuenta de llograr modelos 3D, Les representaciones basaes n'imaxe (IBR) usen imáxenes tomaes de puntos de vista particulares y trata de llograr nueves imáxenes d'otros puntos de vista. Anque'l términu Representación basada n'Imaxe foi acuñáu apocayá, anque na práutica usar dende l'entamu de la investigación na Visión llograda por Ordenador.

En 1996, fixéronse bien populares dos téuniques: los campos de lluz (lightfield n'inglés) y el lumigraph (que nun tien traducción asitiada n'español). 

Estes téuniques recibieron l'atención especial de la comunidá d'investigación. De magar, munches representaciones pa IBR fueron propuestes. Un métodu popular ye la testures dependientes del puntu de vista, una téunica IBR de la Universidá del Sur de California. La Universidá d'Oxford usó conceutos de la "Máquina de Deprendimientu" pa IBR.

 Sombreador: xeneralmente aplícase-y a los materiales en tou sistema de simulación 3d, conózse-yos tamién como shader.

 Avisiegu Flat (planu): una téunica que sombrea cada polígonu d'un oxetu basándose nel so vector normal (direición escontra la qu'apunta un polígonu) y la posición ya intensidá d'una fonte de la lluz.

 Avisiegu de Gouraud: Inventáu por Henri Gouraud en 1971, una téunica rápido y consciente de los recursos disponibles nun ordenador, solía asemeyar superficies selemente avisiegues interpolando colores de vértiz al traviés de la superficie d'un polígonu.

 Mapeo de testures (Correllación de testura): una téunica p'asemeyar detalle superficial trazando un mapa d'imáxenes (testures) en polígonos.

 Avisiegu de Phong: Inventáu por Bui Tuong Phong, una téunica d'avisiegu llisa que s'avera a la superficie curva allumada pola interpolación de los vértices normales d'un polígonu al traviés de la superficie; el modelu allumáu inclúi la reflexón de rellumu con un nivel controlable del mesmu.

 Bump mapping (Correllación de relieve): Inventáu por Jim Blinn, una téunica de perturbación normal (la direición escontra onde apunta un polígonu) solía asemeyar superficies desiguales o engurriaes y con relieve.

 Ray Tracing (Trazador de rayos): un métodu basáu nos principios físicos de la óptica xeométrica que puede asemeyar reflexones múltiples y la tresparencia.

 Radiosidad: una téunica pal llume global qu'usa la teoría de tresferencia de radiación p'asemeyar el llume (reflexada) indireuta n'escenes con superficies difuses.

 Blob: una téunica pa representar superficies ensin especificar una representación divisoria difícil, polo xeneral puesta en práutica como una superficie procesal como una Van der Waals equipotential (en química).

 Texturing - Texturizado 

Les superficies polígonales (secuencia de cares) pueden contener datos correspondiente de más d'un color, pero nel software más avanzáu, pueden ser una lona virtual pa una imaxe, o otra imaxe rasterizada. Tal imaxe ye asitiada nuna cara, o la serie de cares y ye llamada Testura.

Les testures añaden un nuevu grau de personalización tocantes a como les cares y los polígonos que van curiar d'últimes la forma en que van ser avisiegos, según el métodu d'avisiegu, y como la imaxe ye interpretada mientres l'avisiegu.

 Ver tamién 

 Teoría del color
 Gráficos rasterizados
 Gráficos vectoriales
 Proyeición
 Representación de xeometría de superficie o inclusión, polígonos, superficies Bezier, Hermite, Splines, BSplines, NURBS, superficies subdividíes, superficies implícites y superficies por nube de puntos
 Animación
 Renderización
 Sombreadores de vértices (Radiosidad) y sombreadores de pixeles (Raytracing)
 Composición
 Tresparencia
 Compresión d'imáxenes
 Imaxe xenerada por ordenador

 Referencies 

 Enllaces esternos