T001: Introducción a los gráficos por computadora

publicado a la‎(s)‎ 23 abr. 2012 22:07 por Hernan Nina Hanco   [ actualizado el 20 sept. 2012 6:51 ]
Los gráficos por computadora se han convertido en una herramienta para la producción de imágenes de forma rápida y económica. Cualquier tarea de un determinado sector de la actividad humana de alguna manera se apoyan en el uso de gráficas. Alguno de los campos en el que aplicamos la gráfica por computadores es la Ciencia, artes, ingeniería, negocios, industria, medicina, sector publico, entretenimiento, publicidad, educación y aplicaciones caceras.

1. Gráficos y diagramas

Una de las primeras aplicaciones gráficas fue la Visualización de gráficos de datos. En tal sentido, se han mejorado las aplicaciones para presentar gráficos de complejas relaciones entre datos que permiten realizar informes escritos o para presentaciones en diapositivas o animaciones en vídeo.

Los gráficos y diagramas son utilizados en resúmenes financieros, estadísticos, matemáticos, cientificos, de ingeniería, económicos, gestión, investigación, información al consumidor, etc. Existe una gran variedad de paquetes gráficos incluso con servicios de convertir imágenes generadas en la pantalla de una computadora en películas. Ejemplos de gráficos y diagramas son diagramas de barra, tarta, superficies, contorno en dos o tres dimensiones.

2. Diseño asistido por computador (CAD - Computer Aided Design)

En arquitectura e ingeniería en los procesos de diseño se utiliza mayoritariamente el gráfico por computadoras, mucho productos como edificios, automóviles, aeronaves, barcos, naves espaciales, computadoras, telas, electrodomésticos, etc. se diseñan gráficamente. Se utilizan diseños con modelos alámbricos que muestran de manera general el producto. Algunas características de los paquetes CAD:
  • Multiventanas, diferentes vistas.
  • Formas estándar de mecánica, electricidad, electrónica, y circuitos lógicos
  • Animaciones, movimiento de vehículos.
  • Aplicación de condiciones reales cuando se haya completado el diseño de un producto.
  • Gráficos interactivos utilizados por los arquitectos, planificación de instalaciones.
  • Vistas realistas, visualizaciones realistas de exteriores.
3. Entornos de Realidad Virtual
Los Usuarios pueden interactuar con objetos 3D, se utilizan hardware especializado para la visualización 3D y permiten al usuario tomar los objetos de la escena. Los entornos de realidad virtual son también utilizados para para formación de operadores de equipos pesados utilizando una visión estereoscópica. En los diseños de realidad virtual se tiene logra la sensación de inmersión dentro de una escena virtual.

4. Visualización de datos
Existe la visualización científica que es la generación de representaciones gráficas de conjunto de datos o procesos de naturaleza científica, de ingeniería o de medicina. La visualización de negocios para conjuntos de datos relacionados con el comercio, la industria y otras no científicas. 

Las visualizaciones de datos son utilizados por investigadores, analistas que tratan con grandes cantidades de información o estudiar el comportamiento de procesos muy complejos. Un ejemplo son las Simulaciones numéricas en computador, Cámaras de satélites que generan datos mas rápido de lo que pueden ser interpretadas. Si logramos tratar estos datos con gráficos podremos rápidamente interpretar tendencias y relaciones que aparecen en los datos inmediatamente. Hay dependencia de la característica de los datos. Las técnicas de visualización también se usan como ayuda para la compresión de procesos complejos y funciones matemáticas.
   

5. Educación y formación
Los modelos generados por computadora de sistemas físicos, financieros, políticos, sociales, económicos y otros se usan frecuentemente como ayuda a la educación. Modelos de procesos físicos, psicológicos, tendencias de población, equipamiento puede ayudar a los alumnos a comprender la operación de un sistema.

En algunas aplicaciones de formación se necesitan equipos especiales de hardware, ejemplo de aplicaciones:
  • Simulación de sesiones practicas de formación de capitanes de barco, pilotos de aeronaves, operadores de maquinarias pesadas
  • Simuladores que no tienen pantallas de video: Simuladores de vuelo con solo panel instrumental de vuelo con sistemas internos y externos de visualización. 
  • Simulador de automóviles con pantallas de visualización visible a través del parabrisas. Se estudian el comportamiento de los conductores ante situaciones criticas.
6. Arte por computadora
El arte puro y el comercial hacen uso de los métodos de los gráficos por computadora. Los artistas tienen disponible una variedad de métodos y herramientas, incluyendo hardware especializado, paquetes de software comercial, programas de matemáticas simbólica, paquetes CAD, software de escritorio para publicación y sistemas de animación que proporcionan capacidades para diseñar formas de objetos y especificar sus movimientos.

Ejemplos:
  • Programa de dibujo que permite al artista "pintar" cuadros o dibujos en la pantalla de un monitor de video. En realidad, el dibujo se pinta electrónicamente en una tableta gráfica digitalizadora utilizando una pluma, que puede simular diferentes golpes de pincel, grosores de pincel y colores.
  • Diseñadores de comics
  • Uso de sistemas Wacom inalámbricos y pluma sensible a la presión para pintura electrónica.
  • Creadores de bellas artes utilizan modelado tridimensional, mapeo de texturas. existen arte automático sin la intervención de un artista.
  • Generación de logos, logos 3D, paginas combinadas de textos y gráficas, anuncios de televisión utilizando técnicas de generación de cuadros. Para anuncios de televisión se utiliza las técnicas de morfismo (morfing) que hacen que los objetos se transformen (metaformiza) en otro.
  • Empleo de técnicas fotorrealistas para presentar imágenes de un diseño, producto o escena.
7. Entretenimiento
Las producciones de televisión, las películas de cine y los vídeos musicales utilizan gráfica por computadora combinando objetos gráficos con actores y escenas reales o sin ellos. Ejemplo:
  • Generación de  edificios, rasgos de terreno como fondos de escenas.
  • Efectos especiales
  • Técnicas avanzadas de modelado y renderización de superficies, técnicas totorrealistas para generar personajes completos(Posiblemente utilizados cuando los actores reales se enferman).
8. Procesamiento de imágenes
Consiste en la modificación o interpretación de imágenes existentes, como fotografías o cámaras de TV. Es posible confundir los gráficos por computadora y el procesamiento de imágenes ambos tienes funciones muy marcadas como es la primera permite crear gráficos mientras el segundo sirve para mejorar la calidad de los dibujos, analizar las imagenes o visión artificial. Sin embargo ambos se utilizan muchas veces juntos.

Ejemplos:
  • Métodos digitales de reorganización de partes de la imagen para resaltar separaciones de color o mejorar la calidad del sombreado. 
  • Reconstrucción de sesiones de fotografías
  •  Aplicaciones medicas, tomografías, fotografías de rayos X. (Tomografías computarizada por Rayos X -  TC , Tomografía Emisiva de Posición - TEP, Tomografía Axial Computarizada - TAC), utilizan técnicas computarizadas para reconstruir secciones cruzadas a partir de datos digitales, también se utilizan los ultrasonidos y escaner medidos nucleares.
  • Modelado de funciones de físicas para diseñar extremidades artificiales y también para planificar técnicas quirúrgicas.
  • CAS Computer Aid Surgery - Cirugía asistida por computador.

9. Interfaz gráfica de usuario
En aplicaciones de software se requiere GUI Interfaces de Gráfica de Usuario, como ejemplo los entornos de escritorios en los Sistemas Operativos.

10. Realidad aumentada
La Realidad Aumentada es una de las pocas tecnologías disponibles donde la imaginación es el límite para la creatividad, existiendo aplicaciones para sectores tan disímiles como la ingeniería, la arquitectura, la medicina, el mercadeo, la publicidad y la educación entre muchos otros. El objetivo es presentar un recorrido actualizado por las diferentes formas en que se puede hacer Realidad Aumentada, algunos casos de éxito, sus herramientas para desarrollo de aplicaciones, y las posibilidades de implementación en proyectos a todo nivel.

11. Second Life
Second Life es un mundo 3D cuyos habitantes son todos personas reales y donde cada lugar que visitas ha sido construido por gente como tú.

12. Web3D Consortium

El Web3D Consortium es una organización sin fines de lucro, cuyo objetivo es definir y desarrollar el formato de archivo libre con estándares abiertos X3D y arquitectura de ejecución para representar y comunicar escenas en 3D.

El desarrollo de gráficos en 3D basados en la Web ha involucrado desde su inicio el Lenguaje de Modelamiento de Realidad Virtual (Virtual Reality Modeling Language VRML) hacia el eXtensible 3D (X3D). En los últimos años, se han hecho avances que en los temas de gráficos de tiempo real y tecnología de red, y lo mas notable la aparición del XML (Extensible Markup Language), que altamente ha influenciado el desarrollado de la aprobación ISO, libremente disponible, estándares abiertos X3D

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