Dibujo Galleta

Investigacion

Medicina.

El desarrollo tecnológico ha propiciado un cambio asombroso en la medicina; su avance ha permitido conocer infinidad de procesos que explican el porqué de muchas enfermedades, de eventos que ocurren en el organismo humano y de las consecuencias de relacionarse con su entorno. Esto ha generado una forma más simple del razonamiento en la ejecución del acto medico, surgiendo dos tendencias distintas de pensamiento: Una en la que se investiga, reflexiona y estudia permanentemente acerca de los procesos y otra en la que se aplica la tecnología sin la labor indagatoria por parte del médico.

Tecnología:

Resonancia Magnética Nuclear

Rayos x

Educación

Constantemente, se utilizan como instrumentos de ayuda educativa modelos de sistemas físicos, financieros y económicos, los cuales se generan por computadora. Modelos de sistemas físicos, sistemas fisiológicos, tendencias de población o equipo, pueden ayudar a los estudiantes a comprender la operación del sistema. En el caso de algunas aplicaciones de capacitación, se diseñan sistemas especiales, como los simuladores para sesiones de práctica o capacitación de capitanes de barco, pilotos de avión, operadores de equipo pesado y el personal de control de tráfico aéreo. Algunos simuladores no tienen pantallas de video; por ejemplo, un simulador de vuelo que sólo tiene un panel de control como instrumento de vuelo. No obstante, la mayor parte de los simulado-res cuenta con pantallas gráficas para la operación visual.

Tecnología:

Pizarrones Inteligentes.

Computadoras.

Publicidad

Los métodos de Informática Gráfica se utilizan de forma generalizada tanto en aplicaciones de bellas artes como en aplicaciones de arte comercial y publicidad. La mayoría de ilustraciones que encontramos en las revistas, carátulas de discos etc, se realizan con paquetes informáticos de Diseño Gráfico.

Tecnología:

Cámaras.

Software:

Paint.

Photoshop.

Entretenimiento.

En la actualidad se utilizan comúnmente los métodos de Informática Gráfica en la producción de cine, videojuegos etc.

  Es muy común utilizar métodos de gráficas por computadora para producir películas, videos musicales y programas de televisión. En ocasiones, se despliegan sólo imágenes gráficas y otras veces, se combinan los objetos con los actores y escenas en vivo. Por ejemplo, en una escena gráfica creada para la película Start Treck - The Wrath of Khan, se dibujan en forma de armazón el planeta y la nave espacial y se sonbrean con métodos de presentación para producir superficies sólidas. Al igual que pueden aparecer personas en forma de armazón combinadas con actores y una escena en vivo.

Tecnología:

Computadoras.

Software:

3D max

Maya

Blender

Unidad 4 Iluminación y Sombreado

Relleno de Polígonos.

Existen dos modos de relleno de polígonos. En general la diferencia es mínima, y sólo se manifiesta en casos de polígonos complejos, con varias superposiciones.

Los dos modos de relleno son:

·         Alternativo: rellena las áreas entre las líneas impares y pares de cada línea de rastreo. Para ver cómo funciona este modo, imaginemos que recorremos cada línea horizontal de la pantalla de izquierda a derecha. El espacio entre el borde y la primera línea del polígono se deja sin rellenar, el espacio entre la primera línea y la segunda se rellena, el espacio entre la segunda y la tercera, si existe, se deja sin rellenar, etc. Por ejemplo:

Alternado de relleno

·         Tortuoso (winding): en este modo se asigna un número a cada región de la pantalla dependiendo del número de veces que se ha usado la pluma para trazar el polígono que la define. Hay que tener en cuenta la dirección en que se recorre cada línea. Las regiones en que ese número no sea nulo, se rellenarán.

Por ejemplo, supongamos la figura siguiente:

Relleno tortuoso

Al seguir las líneas del cuadrado externo en el sentido de las flechas, cada uno de los dos cuadrados son rodeado una vez, a cada uno de ellos le asignamos un valor de winding igual a uno.

Al seguir las líneas de cuadrado interno, en el caso de la izquierda recorremos el cuadrado interno en el mismo sentido que la primera vez, por lo tanto, le sumamos a esa figura una unidad a su valor de winding. En el caso de la figura de la derecha, la recorremos en sentido contrario, por lo tanto le restamos una unidad al cuadrado interno, es decir, que en el caso de la derecha, el valor winding del cuadrado interno es cero, y no se rellena.

Si seleccionamos el modo de llenado alternativo, el cuadrado interno no se rellenará nunca, como de hecho sucede en la primera imagen.

Rellenos de Polígonos en OpenGL.

Es el método que utiliza OpenGL para rellenar de color los polígonos. Se especifica con la función glShadeModel. Si el parámetro es GL_FLAT, ogl rellenará los polígonos con el color activo en el momento que se definió el último parámetro; si es GL_SMOOTH, ogl rellenará el polígono interpolando los colores activos en la definición de cada vértice.

Técnicas de sombreado clásicas y avanzadas

Clásicas: Iluminación local.

Luces que no son extensas, como las reales, sino inextensas, puntuales. Y, por añadidura, se relacionan con los objetos como mónadas aisladas, sin tener en cuenta la interacción entre ellos. Esto explica lo artificioso de muchas de las técnicas que se describirán más adelante y que buscan compensar estas limitaciones.

Cálculos de iluminación por vértices.

Para aplicar iluminaciona un objeto necesitamos asociar un vector normal a cada vertice del objeto.  Cuando tenemos la normal calculada tenemos que normalizarla, o sea, dividir ese vector por su propio modulo para que sea unitario, pero también podemos hacer que se encargue la OpengGl activando la normalización con el comando glEnable GL_NORMALIZE o desactivarla con glDisable GL_NORMALIZE.

El usar GL_NORMALIZE dependerá de nuestra aplicación ya que si forzamos a que sea OpenGl el que las utilice se ralentiza por que le estamos obligando a hacer mas cálculos de los que debe.

Para definir las normales en opengl utilizaremos la función glNormal3f(X,Y,Z) por ejemplo para definir una cara con 4 vértices la definiremos de la siguiente manera:

GlBegin GL_QUADS

glNormal3f nX,nY,nZ

glvertex3f x,y,z

glvertex3f x,y,z

glvertex3f x,y,z

glvertex3f x,y,z

glEnd

  

Posterior relleno de triángulos

Rellenado de los triángulos (rastering). Para ello se realizan varias fases de procesamiento por Pixel. Comprobar si cada nuevo pixel es visible o no (comprobación de profundidad). Interpolación lineal del color para el nuevo pixel (método de Gouraud).

Si existe una textura definida o transparencia, efectuar la modificación de color correspondiente.

Se trata de la última fase, en ocasiones la más costosa, del proceso, por lo que es la primera que se suele integrar en el hardware gráfico. En esta etapa se trata de asignar colores a los pixels correspondientes al interior de cada triángulo proyectado que cae dentro del área de visualización. Los colores asignados deben calcularse por el método de Gouraud, interpolando linealmente entre los colores de los tres vértices.

Renderizado en Tiempo real

La idea fundamental del procesado en tiempo real es que todos los objetos deben ser descompuestos en polígonos. Estos polígonos serán descompuestos a su vez en triángulos. Cada triángulo será proyectado sobre la ventana bidimensional y rellenado con los colores adecuados para reflejar los efectos de la iluminación, texturas, etc. Una vez se han generado los triángulos, en la pipeline existen dos partes claramente diferenciadas: una primera etapa operaciones realizadas sobre cada uno de los vértices, y después de que éstos se proyecten sobre la ventana, entonces comienza una segunda fase de cálculos realizados para cada pixel cubierto por triángulos.

Iluminación global.

•         Considera la luz reflejada por un punto teniendo en cuenta toda la luz que llega

•         No solo procedente de las luces

•         Efectos

–        producen sombras

–        reflexión de un objeto en los otros

–        transparencias

Trazado de Rayos

El trazado de rayos computa la interacción de la luz desde un punto de vista determinado y es particularmente adecuado para superficies reflectantes. Puede utilizarse como propiedad específica de un determinado material.

Radiosidad

Está basado en principios generales que se pueden encontrar en un manual general sobre rendering. En el estadio inicial la escena consta de dos tipos de objetos: objetos que emiten luz y objetos que reciben luz. A partir de aquí, en una primera vuelta, se computa la luz que recibe cada objeto o, en una aproximación más exacta, cada parte de un objeto, según una subdivisión cuya densidad puede precisarse en sucesivas aproximaciones.

Cálculos de iluminación por pixel

Iluminación por fragmento (por pixel) puede ser elaborada en hardware de gráficos moderno como un proceso de post-rasterización por medio de un programa de shader.

Pixel Shader (PS) como un pequeño programa que procesa fragments (algo así como pixelscon más datos) y que se ejecuta en la GPU. Al crear un PS, se crea una función de procesado de fragmentos que manipula datos de fragmentos.

Alto Acabado

Sombreado Constante o plano. Un cálculo para todo el polígono. Obtenemos una intensidad  que aplicamos a un conjunto de puntos de un objeto (p.ej. todo un triángulo). Aceleramos el proceso de síntesis.  Correcto si se verifica: Fuente de luz en el infinito. Observador en el infinito. El polígono representa una superficie plana real del objeto que se modela y no es una aproximación de un objeto curvo.

Sombreado Constante o Plano

§  Obtenemos una intensidad que aplicamos a un conjunto de puntos de un objeto .

§  -  Aceleramos el proceso de síntesis.

§  - Correcto si se verifica.

§  - Fuente de luz en el infinito.

§  - Observador en el infinito.

 Un cálculo para todo el polígono

Obtenemos una intensidad  que aplicamos a un conjunto de puntos de un objeto (p.ej. todo un triángulo)

§  Aceleramos el proceso de síntesis

§  Correcto si se verifica

§  Fuente de luz en el infinito

§  Observador en el infinito

§  El polígono representa una superficie plana real del objeto que se modela y no es una aproximación de un objeto curvo.

Interpolación de Intensidades (Gouraud)

Se basa en la interpolación de intensidad o color, considera que facetas planas vecinas proceden de aproximar una superficie curva.

·         Elimina en gran medida las discontinuidades de iluminación

·         Es sencilla, pero produce peores resultados en objetos con brillos especulares que el método de Phong

·         Implementado en OpenGL

Calcula normales al polígono

Evaluar la ecuación de iluminación en cada punto de una superficie genérica es muy costoso. Posible solución: aproximar mediante facetas planas e interpolar dentro de cada  polígono.

Ray Tracing

En muchas formas, ray tracing es una extensión al enfoque de rendering con un modelo de iluminación local. Está basado en la observación previa que, de los rayos de luz saliendo de una fuente, los únicos que contribuyen a la imagen son aquellos que entran el lente de la cámara sintética y pasan por el centro de proyección.

Buffer de Profundidad.

El Z-Buffer se basa en que al generar la posición de un punto en la pantalla la computadora reserve una zona de memoria especial, llamada Z-Buffer, información relacionada con la profundidad del punto que ocupa en la escena representada. Cuando el ordenador representa un nuevo punto consulta el Z-Buffer del píxel que corresponde en pantalla. Si el valor que ya existe en el píxel es mayor que el que posee el nuevo punto, el sistema asume que este último es el visible y lo sustituye en la memoria del Z- Buffer.

Buffer Stencil.

Stencill Buffer es una memoria intermedia que analiza y actualiza píxeles (con sus operaciones) junto con “depth buffer” o buffer de profundidad. Añade planos de bits adicionales para cada píxel además de los bits de color y profundidad.

 Stencil buffer es similar al buffer de profundidad en que los dos son colección de planos de bit que no se pueden mostrar. Del mismo modo que el buffer de profundidad asocia a cada píxel de la ventana un valor de profundidad, el stencil buffer asocia su propio valor a cada píxel mostrado. Cuando el buffer de profundidad esta activado los valores de profundidad son usados para aceptar o rechazar fragmentos, del mismo modo los valores de Stencil buffer son usados para aceptar o rechazar fragmentos.

Fuentes de Color

No solamente las fuentes de luz emiten diferentes cantidades de luz en diferentes frecuencias, pero también sus propiedades direccionales varían con la frecuencia. Por lo tanto, un modelos físicamente correcto puede ser muy complejo. Para la mayoría de las aplicaciones, se puede modelar fuentes de luz en base a tres componentes primarios, RGB, y puede usar cada uno de los tres colores fuentes para obtener el componente de color correspondiente que un observador humano vería.

Luz Ambiente

La luz ambiente ilumina por igual todas las zonas en sombra para simular el efecto de interacción entre objetos que hace que las partes en sombra de los objetos queden parcialmente iluminadas.

Spotlights

 Los spotlights se caracterizan por un rango delgado de ángulos por los cuales se emite luz. Se puede construir un spotlight sencillo de una fuente de punto limitando los ángulos de donde la luz de la fuente se puede ver. Se puede usar un cono cuyo ápice está en ps, apuntando en la dirección ls, y cuyo ancho está determinado por el ángulo θ.

Fuentes de Luz Distantes

La mayoría de los cálculos de sombreado requieren la dirección de un punto sobre la superficie a la fuente de luz. Según se mueve a lo largo de la superficie, se debe recomputar este vector para calcular la intensidad en cada punto, una computación que es una parte significativa del cálculo del sombreado. Sin embargo, si la fuente de luz está lejos de la superficie, el vector no cambiará mucho según se mueve de un punto a otro, al igual que la luz del sol da en todos los objetos cercanos entre si con el mismo ángulo.