1 Computación Gráfica (Algunos Fundamentos) Universidad de los Andes Demián Gutierrez Octubre 2011.

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1 1 Computación Gráfica (Algunos Fundamentos) Universidad de los Andes Demián Gutierrez Octubre 2011

2 2 ¿Qué es? Es una rama de la ciencia de computación que estudia al conjunto de técnicas que permiten la representación tridimensional* de los objetos de la vida real en el computador *No solo de objetos tridimensionales, y no sólo de objetos de la vida real

3 3 ¿Qué es? ¿Que arquitecturas de hardware y software debo tener? ¿Cómo dibujo gráficos 2D? ¿Líneas? ¿Curvas? ¿Polígonos? ¿Aliasing? ¿Cómo relleno un polígono? ¿Cómo represento y dibujo modelos 3D en dispositivos de despliegue 2D? ¿Cómo despliego modelos 3D que sean realistas? ¿Iluminación? ¿Texturas? ¿Sombreado? ¿Suavizado?

4 4 ¿Aplicaciones? Juegos de Computadora / Video (Weee!!!) Aplicaciones Científicas Aplicaciones y Software para Ingeniería Arte (cine, entre otros) Muchos más... Educación y Entrenamiento

5 5 ¿Aplicaciones?

6 6

7 7

8 8

9 9

10 10 Soporte Conceptual / Fundamentos Geometría Descriptiva / Computacional Trigonometría Álgebra Matricial / Álgebra Lineal Métodos de interpolación Manejo de patrones de colores Estructuras de Datos Arquitectura de Computadores

11 11 Componentes de un Sist. Gráfico ¿Cuál es la naturaleza de este dispositivo?

12 12 ¿qué es un gráfico? ¿qué tipos de gráficos existen? ¿naturaleza de un gráfico?

13 13 ¿Cómo se representa una imagen?

14 14 ¿Cómo se representa una imagen? Una imágen/gráfico se representa con un conjunto de puntos donde cada punto tiene un valor (color) o una intensidad (por ejemplo, en el caso de escalas de grises)

15 15 ¿Cómo se representa una imagen? muchos millones (4.294.967.296) de colores muchos (65.536) colores (256) colore s (4) colore s (8) colore s (16) colore s

16 16 ¿Cómo se representa una imagen? de izquierda a derecha: 2 tonos 16 tonos grises 256 tonos grises

17 17 ¿Vectorial vs Raster? Raster Vector

18 18 ¿Vectorial vs Raster?

19 19 ¿Vectorial vs Raster? ¿Cómo dibujar?

20 20 ¿en qué dispositivos se despliegan los gráficos?

21 21 Tecnologías de Salida (cómo se dibuja una imágen)

22 22 Tecnologías de Salida

23 23 Tecnologías de Salida LCD Plasma LED

24 24 Tecnologías de Salida KindleiPad aunque con esto no nos vamos a meter...

25 25 ¿algunas arquitecturas?

26 26 Arquitecturas Bus del Sistema CPU Memoria del Sistema Controlador de Video Otros Dispositivos de E/S Otros Dispositivos de E/S

27 27 Arquitecturas Bus del Sistema CPU Controlador de Video Otros Dispositivos de E/S Memoria del Sistema Frame Buffer

28 28 Arquitecturas Bus del Sistema CPU Controlador de Video Otros Dispositivos de E/S Memoria del Sistema Procesador de Video Memoria del Procesador de Video Frame Buffer

29 29 Arquitectura / Framebuffer Controlador de Video Frame Buffer 0x00004001 0x00004002 0x00004000 0x00004003... valor pixel-1 valor pixel-3 valor pixel-2 valor pixel-4... 0x0000FFFFvalor pixel-n memoria p1p1 p2p2 p3p3 p 10 24 p 10 25 p 10 26 p 10 27 p 20 48 p 20 49 p 20 50 p 20 51 p 30 72 p --- p --- p --- pnpn... 80 0 102 4

30 30 ¿Qué es? El Frame Buffer en el fondo se puede ver como un “mapa de bits” Controlador de Video Frame Buffer ¿mapa de bits?

31 31 ¿Cómo se representa una imagen? (4) colore s (8) colore s (16) colore s RGB |0000...|0000...|0000...| R G B RGBA |0000...|0000...|0000...|0000...| R G B A

32 32 Arquitectura / Framebuffer p1p1 p2p2 p3p3 p 10 24 p 10 25 p 10 26 p 10 27 p 20 48 p 20 49 p 20 50 p 20 51 p 30 72 p --- p --- p --- pnpn... 80 0 102 4 8 bits por pixel: 256 colores 16 bits por pixel 65536 colores 24 bits por pixel 16 millones de colores 32 bits por pixel 4.294.967.296 colores Esto es más de lo que el ojo humano puede diferenciar

33 33 Arquitectura / Framebuffer por ejemplo: 8 bits por pixel: |00|000|000| R G B ¿Por qué hay más verde y azul que rojo?

34 34 bien, pero... hasta ahora sólo hemos hablado de gráficos 2D... ¿qué sucede con el 3D? ¿cómo se definen gráficos 3D? ¿cómo se representan en 2D?

35 35 ¿cómo se definen gráficos 3D? ¿cómo se representan en 2D?... ¿se acuerdan de sistemas de representación?

36 36 Objetos y observadores

37 37 Transformando al Observador en una Cámara

38 38 Transformando al Observador en una Cámara Escena 3D Cámara / Observador (localizada en el espacio 3D) Resultado 2D Proyección

39 39 Añadiendo Iluminación... La luz añade complejidades adicionales: sombra, reflejos, colores, etc

40 40 Añadiendo Iluminación... ¿Cómo se calculan los colores, las sombras, etc?

41 41 Soporte Conceptual / Fundamentos OpenGL DirectX / Direct3D Tecnologías que definen APIs que permiten dibujar primitivas (puntos, líneas, polígonos, curvas, texturas, iluminación, etc) y realizar un conjunto de operaciones gráficas

42 42 Soporte Conceptual / Fundamentos ¿¿?? OpenGLDirect3D API ¿? Bindings (Ej. JOGL) Frameworks (C/C++) (Scene Graphs) (Ej. Ogre) Frameworks (Java / Otros) (Scene Graphs) (Ej. Java3D, JMonkeyEng, etc) Aplicació n

43 43 Soporte Conceptual / Fundamentos Controlador de Video Procesador de Video (“acelerado” ) Memoria del Procesador de Video Frame Buffer OpenGLDirect3D API Operaciones y primitivas gráficas implementadas en el Hardware

44 44 Soporte Conceptual / Fundamentos Controlador de Video Procesador de Video Memoria del Procesador de Video Frame Buffer OpenGLDirect3D API Operaciones y primitivas gráficas implementadas en Software (mucho más lento que el anterior) Implementación en “Software”

45 45...ver transparencias del Prof. Domingo...

46 46 Gracias ¡Gracias!