INSTITUTO

TECNOLOGICO DE
LA ZONA OLMECA.

ASIGNATURA: Graficación

NOMBRE DEL TEMA:

Realizar una investigación de todos los temas del programa de la asignatura y de

esa investigación entregar un ensayo.

SEMESTRE: 5to. GRUPO: “A”

TURNO: Matutino

ALUMNO: Gregorio López Castro.

DOCENTE: Ing. José Luis Rovira Balán.

FECHA: 28/08/2023
 Unidad 1: Introducción a la Graficación por computadora.

La Graficación por Computadora es uno de los muchos campos de las

Ciencias de la Computación, donde se utilizan computadoras tanto para generar
imágenes visuales sintéticamente como integrar o cambiar la información visual y
espacial recopilada del mundo real.

1.1. Historia y evolución de la graficación por computadora.

La Graficación por Computadora es una de las áreas más interesantes de las

Ciencias de la computación y su principal objetivo es establecer los principios,
técnicas y algoritmos para la generación y manipulación de imágenes mediante una
computadora. Dichas imágenes pueden ser de distinta complejidad, desde
imágenes en dos dimensiones hasta modelos tridimensionales donde se requiere
producir imágenes de aspecto real.

1.2. Áreas de aplicación.

Algunas de dichas áreas para su aplicación son, diseño industrial, diseño ambiental,
diseño arquitectónico, diseño urbano, diseño de interiores, diseño y fotografía, audio
y video, diseño web, diseño de videojuegos, diseño de películas, visualización,
procesamiento de imágenes, formatos gráficos de almacenamiento, interfaces
gráficas de usuario, películas, animación por computadora, arte digital.

1.3. Aspectos matemáticos de la graficación.

La geometría es fundamental para el desarrollo de software de gráficos. Los

científicos y programadores de computadoras estudian geometría fractal, geometría
descriptiva y perspectiva lineal, que es la geometría 3D, para desarrollar
matemáticamente el dibujo de objetos en vez de dibujar con un mouse o un bolígrafo
y un lápiz.

1.4. Modelos del color: RBG, CMY, HSV y HSL.

Un modelo de color establece un conjunto de colores primarios a partir de los que,

mediante mezclas, se pueden obtener otros colores hasta cubrir todo el espectro
visible, además del propio blanco, negro y grises, y aún más. Los modelos de color
más comunes son RGB (utilizado en monitores) y CMYK (utilizado para impresión),
que veremos más adelante.

1.5. Representación y trazo de líneas y polígonos.

Polígono es la superficie plana encerrada dentro de un contorno formado por

segmentos rectos unidos en sus extremos, Cada uno de los segmentos se
denomina lado, El punto de unión de cada par de segmentos se denomina ángulo,
El número de lados, (y por tanto de ángulos) ha de ser mayor o igual a tres.

1.5. Formatos de imagen.

Existen muchos formatos de imagen que utilizan un sistema de mapa de bits para
su representación: BMP, GIF, TIFF, JPEG, PCX, IF, etcétera. La gran cantidad de
formatos gráficos reflejan el desarrollo histórico de la informática en hardware y en
software durante las últimas décadas.

1.6. Procesamiento de mapas de bits.

Se conoce más que nada como mapa de bits a un formato que sirve para
representar imágenes de forma digital, en el que las dimensiones están
determinadas por la cantidad de píxeles horizontales y verticales que componen a
cada imagen, y en el que cada pixel tiene asociado un rango de valores de color.

Unidad 2: Graficación 2D.

Cuando hablamos de modelado 2D hacemos alusión a las imágenes que se

componen por dos dimensiones: ancho y largo. Estas figuras no poseen
profundidad. Las herramientas de dibujo en 2D integran entidades geométricas
vectoriales como puntos, líneas, arcos y polígonos.

2.1. Transformación bidimensional.

Las transformaciones nos permiten alterar de una forma uniforme toda la imagen.
Es un hecho que a veces es más fácil modificar toda la imagen que una porción de
ella. Esto supone un complemento muy útil para las técnicas de dibujo manual,
donde es normalmente más fácil modificar una pequeña porción del dibujo que crear
un dibujo completamente nuevo.

2.1.1. Traslación.

Una traslación es el movimiento en línea recta de un objeto de una posición a otra.

Se traslada un punto de la posición coordenada (X, Y) a una nueva posición (x', y')
agregando distancias de traslación, Tx y Ty, a las coordenadas originales: x' = x +
Tx, y' = y + Ty, dicho tema es muy importante.

2.1.2. Escalamiento.

Una transformación para alterar el tamaño de un objeto se denomina escalación.

Dependiendo del factor de escalación el objeto sufrirá un cambio en su tamaño
pasando a ser mayor, o menor en su segmento de longitud. El escalamiento se hace
con un factor sx en el eje x y en un factor sy en el eje y, Escalamiento uniforme sx
= sy, Escalamiento diferencial.

2.1.3. Rotación.

La rotación de un objeto en 2D se lleva a cabo alrededor de un punto, que es el eje

puntual de rotación. Las rotaciones principales 2D son aquellas que se llevan a cabo
alrededor del origen, las rotaciones sobre cualquier otro punto arbitrario se llaman
rotaciones generales 2D.

2.1.4. Sesgado.

El sesgado es un tipo de transformación no rígida, pues existe una deformación del

objeto original al aplicar dicha transformación. Existen dos tipos de sesgo: sesgo
horizontal y sesgo vertical.

2.2. Representación matricial de las transformaciones bidimensionales.

Las transformaciones tridimensionales se pueden representar con matrices de 4 X

4, siempre y cuando usemos representaciones de coordenadas homogéneas de los
puntos en el espacio tridimensional. Así, en lugar de representar un punto como (x,
y, z), lo hacemos como (x, y, z, W).
2.3. Trazo de líneas curvas.

Diferentes tipos de líneas y situaciones en que se dibujan se resuelven con técnicas

diferentes, líneas cortas, o líneas que corren paralelas a otras que nos sirven de
referencia, es el caso de líneas que unen dos puntos alejados, sin ninguna otra
referencia. Las primeras líneas de cualquier croquis entran en esta categoría.

2.3.1. Bézier.

En general, es posible ajustar una curva de Bézier para cualquier número de puntos
de control. El número de puntos de control que se debe aproximar y su posición
relativa determina el grado de polinomio de Bézier.

2.3.2. B-spline.

Es una función spline que tiene el mínimo soporte con respecto a un determinado
grado, suavidad y partición del dominio. Un teorema fundamental establece que
cada función spline de un determinado grado, suavidad y partición del dominio, se
puede representar como una combinación lineal de B-splines del mismo grado y
suavidad, y sobre la misma partición.

2.4. Fractales

Una razón por la que la Geometría puede ser considerada, en algunas ocasiones,
como algo frío o lejano es su incapacidad para describir la forma de una nube, una
montaña, una costa o un árbol. Ni la montaña es cónica, ni la nube esférica: la
Naturaleza presenta un grado de complejidad mucho mayor que el de las formas
clásicas euclídeas.

2.5. Uso y creación de fuentes de texto.

En tipografía, un tipo de letra es un conjunto de letras diseñadas con unidad de

estilo, cada una compuesta por un conjunto coordinado de glifos, un tipo de letra
por lo general no sólo incluye un alfabeto de letras, cifras, signos de puntuación y
marcas, sino que también puede incluir ideogramas y símbolos, o estar constituido
enteramente de ellos, por ejemplo, matemáticos o símbolos cartográficos.
 Unidad 3: Graficación 3D.

El término gráficos 3D (o por ordenador) se refiere a trabajos de arte gráfico que

son creados con ayuda de computadoras y programas especiales. En general, el
término puede referirse también al proceso de crear dichos gráficos, o el campo de
estudio de técnicas y tecnología relacionadas con los gráficos tridimensionales.

3.1. Representación y visualización de objetos en tres dimensiones.

El diseño ayudado por ordenador representa un gran ahorro de esfuerzo y tiempo.

Además se consiguen resultados extraordinarios con respecto a los procedimientos
clásicos de diseño. Los programas de diseño industrial o arquitectónico admiten tres
maneras de representación de objetos.

3.2. Formas geométricas tridimensionales (superficies planas y curvas).

En este caso trataremos con las proyecciones que van del espacio al plano (3D a
2D). La proyección de objetos tridimensionales será definida por la intersección de
líneas rectas que van desde un centro de proyección u ojo, hasta cada punto del
objeto.

3.3. Transformaciones tridimensionales.

La manera más fácil de conseguir las transformaciones básicas (traslación, rotación,

escalación, en general las transformaciones afines) es utilizando matrices de
transformación, con ligeros cambios a las matrices, se pueden combinar para
conseguir que una sola matriz resultante nos sirva para varias de estas
transformaciones

3.3.1. Traslación.

En una representación coordenada homogénea tridimensional, un punto es

trasladado (fig.11.1) de la posición (x,y,z) a la posición (x’,y’,z’) con la Operación
matricial, los parámetros Tx, Ty, Tz, que especifican distancias de traslación para
las coordenadas, reciben la asignación de cualquier valor real.

3.3.2. Escalamiento.
El escalamiento permite cambiar el tamaño de un objeto expandiéndolo o
contrayéndolo en sus dimensiones. El escalamiento permite, transformas en
números respuestas delo sujetos dentro de un conjunto de estímulos, estos
números permiten localizar a los sujetos o a los estímulos en un continuo en

función de la magnitud del atributo que los caracteriza.

3.3.3. Rotación.

Para especificar una transformación de rotación de un objeto, se debe designar un

eje de rotación (en torno al cual se hará girar el objeto) y la cantidad de rotación
angular. En aplicaciones bidimensionales, el eje de rotación siempre es
perpendicular al plano xy.

3.3.4. Sesgado.

Sesgo es un tipo de transformación no rígida, pues existe una deformación del

objeto original al aplicar dicha transformación. Existen 2 tipos de sesgo: Sesgo
Horizontal y Sesgo Vertical.

3.3.5. Perspectiva.

La perspectiva es el arte de dibujar volúmenes (objetos tridimensionales) en un

plano (superficie bidimensional) para recrear la profundidad y la posición relativa
de los objetos. En un dibujo, la perspectiva simula la profundidad y los efectos de
reducción dimensional y distorsión angular, tal como los apreciamos a simple
vista.

Unidad 4: Relleno, iluminación y sombreado.

Polígono es una figura básica dentro de las representaciones y tratamiento de

imágenes bidimensionales y su utilización es muy interesante para modelar objetos
del mundo real, en un sentido amplio, se define como una región del espacio
delimitada por un conjunto de líneas (aristas) y cuyo interior puede estar rellenado
por un color o patrón dado.
4.1. Relleno de polígonos.

En geometría, un polígono es una figura plana compuesta por una secuencia finita
de segmentos rectos consecutivos que cierran una región en el plano, la tarea de
rellenar a figuras primitivas puede ser dividida en dos partes: la decisión de cuáles
pixeles se tiene que rellenar (que depende de la forma de la primitiva modificada
por el recortado), y la decisión más sencilla de cuál valor rellenarlos.

4.1.1. Color homogéneo.

Lo homogéneo aparece como un todo uniforme, donde los elementos que lo

componen se muestran indiferenciados, usándose en varios contextos: En Química,
los compuestos, son combinaciones con perfecta homogeneidad en sus elementos.

4.1.2. Color degradado.

Un degradado (o un gradiente de color) es un rango de colores ordenados

linealmente con la intención de dar visualmente una transición suave y progresiva
entre dos o más colores.

4.1.3. Material y textura

En realidad el diseño 3D no es más que la creación de vértices que forman caras y

que después, de un modo u otro, se iluminarán de una forma artificial para conseguir
la sensación de volumen, el complemento perfecto de un correcto modelado será
una buena asignación de materiales y texturas.

4.2. Modelos básicos de iluminación.

Una escena de animación se ilumina mediante unas propiedades globales (Luz

ambiente) así como por diferentes puntos de luz (Luz puntual) que emulan otros
tantos tipos de “lámparas”, los cálculos matemáticos que se realizan con estos
parámetros, aplicados a la geometría que define la escena, se asocian con el
concepto de “Modelos de iluminación“.

4.3. Técnicas de sombreado.

El objetivo del sombreado es hacer más realistas los objetos, y para esto existen
diferentes técnicas como las siguientes: Sombreado Constante o Plano,
Interpolación de Intensidades (Gouraud) y Sombreado de Phong.

4.3.1. Interpolado.

Interpolación es el agregado de textos (frases, versos, palabras ilegibles o faltantes)

introducidas en una obra en donde originalmente no existían, o donde no se tenía
certeza de que el autor realmente las hubiera usado.

4.3.2. Gouraud.

Se basa en la interpolación de la dirección de la normal, calculada de la misma

forma que antes, igual que en Gouraud, se interpola a lo largo de cada línea de
barrido, entre los puntos inicial y final, interpolados a su vez de los valores de los
vértices de la arista.

4.3.3. Phong.

Phong Bli-Tong desarrolló un modelo de iluminación para reflectores imperfectos.

El modelo supone que la máxima reflectancia especular ocurre cuando α es cero y
decrece rápidamente conforme aumenta α. Esta caída rápida se aproxima por
cosnα, donde n es el exponente de reflexión especular del material.

Unidad 5: Introducción a la animación por computadora.

La animación por computadora es el arte de crear imágenes en movimiento

mediante el uso de computadoras, a este enfoque se le conoce como multimedia,
para crear la ilusión del movimiento, una imagen se muestra en pantalla
sustituyéndose rápidamente por una nueva imagen en un fotograma diferente.

5.1. Historia, evolución y aplicación de la animación por computadora.

La historia de la animación por computadoras empieza a finales de 1940 y principios

de 1950 con los primeros experimentos con gráficos por computadora, entre ellos
destacando John Whitney - pero no fue sino hasta principios de 1960 que las
computadoras comenzaron a volverse populares cuando nuevos enfoques en los
gráficos computacionales prosperaron.

5.2. Tipos de animación 2D.

En este tipo de animación sólo pueden moverse horizontalmente (movimientos

hacia adelante y hacia atrás) y verticalmente (movimientos hacia arriba y hacia
abajo). Los objetos son planos, como en una fotografía.

5.2.1. Tweening.

Es un término usado específicamente para las técnicas tradicionales de animación,

este es muy importante ya que es un tipo de animación además es lo que estaremos
usando en este curso.

5.2.2. Morphing.

En el morphing de imágenes se utilizan dos efectos básicos; la deformación de la

imagen, redistribuyendo sus colores y formas, y el fundido de dos imágenes,
pasando de forma continua de una a otra, ambos efectos parten de una
descomposición del espacio de la imagen en una malla de triángulos.

5.2.3. Onion skinning.

Técnica utilizada en la creación de dibujos animados y películas de edición para ver

varias imágenes a la vez. De esta manera, el animador o editor puede tomar
decisiones sobre cómo crear o cambiar una imagen basada en la imagen anterior.

5.2.4. Interpolated rotoscoping.

Técnica de animación de dibujos cuadro por cuadro, pero ahora se utiliza con mayor
frecuencia como una herramienta de efectos visuales para ocultar los cables y la
creación de mundos, originalmente, se fotografían las imágenes de películas de
acción en vivo las cuales son proyectadas sobre un vidrio y redibujados por un
animador.

5.3. Tipos de animación 3D.

En este caso, los objetos también pueden moverse más cerca o más lejos de la
persona que ve la animación. Tiene un nivel de calidad y detalle que lo vuelve muy
cercano a las imágenes de la realidad, en algunos casos haciéndose imperceptible
la diferencia entre la animación y un objeto real.

5.3.1. Cel-Shaded.

Es un tipo de renderización no fotorrealista diseñada para hacer que los gráficos por
computadora parezcan dibujados a mano, las sombras planas se usan comúnmente
para imitar el estilo de los cómics o dibujos animados.

5.3.2. Morph.

En este caso no se trata de modificar una imagen sino la forma del objeto en tres
dimensiones, este cambio continuo puede utilizarse en animación para representar
deformaciones o crear efectos visuales, otro uso, más técnico, consiste en suavizar
las transiciones entre diferentes representaciones de un mismo objeto cuando éstas
tienen diferente nivel de detalle.

5.3.3. Skeletal.

Se crea una representación simplificada del cuerpo del personaje, análogo a un

esqueleto o a un stickman, en personajes humanos y animales, muchas partes del
modelo de esqueleto corresponden a la ubicación real de los huesos, pero la
animación del modelo de esqueleto skeletal animation es también utilizada para
animar otras cosas, como expresiones faciales.

5.3.4. Motion Capture.

La captura de movimiento (del inglés motion capture, o motion tracking, también

abreviada mocap) es una técnica de grabación de movimiento, en general de
actores y de animales vivos, y el traslado de dicho movimiento a un modelo digital,
realizado en imágenes de computadora.

5.3.5. Crowds.
Esta técnica se inventó con finalidades militares para predecir la reacción de una
multitud en casos de emergencia, consiste en una mejora de la Animación de
Partículas.

5.4. Animación 2D o 3D controlada por el usuario.

La animación por computadora (también llamada animación digital, animación

computarizada, animación informática o animación por ordenador) es la técnica que
consiste en crear imágenes en movimiento mediante el uso de una computadora
(máquina también llamada, a veces, ordenador).
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