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INSTITUTO TECNOLOGICO DE TAPACHULA INGENIERIA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES ASIGNATURA: GRAFICACION - DOCENTE: OLGA LUZ LOPEZ LOPEZ SEMESTRE: 5o. “B”

UNIDAD 1.- INTRODUCCIÓN A LA GRAFICACION POR COMPUTADORA 1.1 HISTORIA Y EVOLUCIÓN DE LA GRAFICACIÓN POR COMPUTADORA ¿QUE ES LA GRAFICACION? La graficación es una de las ramas de gran interés de la programación, hoy en día es muy utilizada para muchas cosas, incluso para cosas cotidianas de empresas o profesionales en diferentes áreas laborales. Sus avances han sido muy amplios desde que empezaron a aparecer los primeros inicios de la graficación por computadora en 1950, actualmente podemos ver cosas que posiblemente parecían imposibles hace años y que hoy es una realidad. Como es el caso de las películas, una de las películas que marcaron la historia de la graficación fue Jurassic Park que prácticamente “Revivió” los dinosaurios gracias a la graficación. La computación gráfica es el campo de la informática visual, donde se utilizan computadoras tanto para generar imágenes visuales sintéticamente como integrar o cambiar la información visual y espacial probada del mundo real.  La graficación hecha por computadora es el arte o la ciencia de producir imágenes gráficas con la ayuda de la computadora. ¿QUE ES UN GRÁFICO? Un gráfico es cuando existe algún trazo o marca que han sido hechos con intencionalidad. Lo gráfico, tiene por objeto representar alguna cosa que no está.

INICIO DE LA GRAFICACIÓN POR COMPUTADORA.La graficación por computadora tuvo sus inicios con el surgimiento de las computadoras digitales. Una computadora digital como la Whirlwhin de la Mit fue una de las primeras en utilizar una pantalla capaz de representar gráficos. El uso adecuado y provechoso de la tecnología han hecho de la computadora un dispositivo poderoso para producir imágenes en forma rápida y económica. Actualmente en todas las áreas es posible aplicar gráficas por computadora con algún objetivo, por ello se ha generalizado la utilización de gráficas por computadora. De igual modo las gráficas por computadora se utilizan de manera rutinaria en diversas áreas, como en la ciencia, ingeniería, empresas, industria, gobierno, arte, entretenimiento, publicidad, educación, capacitación y presentaciones gráficas. Las computadoras se han convertido en una herramienta poderosa para producir imágenes, interpretar información o mejorar la calidad de visualización de las mismas en forma rápida y económica. Debemos aclarar que los métodos que se utilizan en las gráficas por computadora y en procesamiento de imágenes tienen características similares pero no son iguales es decir, las dos áreas realizan, en forma fundamental operaciones distintas. Las herramientas para graficación por computadoras, se utilizan para crear una o más imágenes. Por otro lado, en el procesamiento de imágenes se aplican técnicas para modificar o interpretar imágenes existentes como fotografías y rastreos de televisión. Una de las aplicaciones iniciales a principios de la década de 1920 consistió en mejorar fotografías digitalizadas de un periódico enviadas por cable submarino entre Londres y Nueva York aquí un equipo especializado de impresión codificaba la imagen para la transmisión y luego la reconstruían en el extremo de la recepción. 250-300. La geometría. Proporciona la base para los conceptos de la graficación. La geometría euclidiana es aquella que estudia las propiedades del plano y el espacio tridimensional, en ocasiones los matemáticos usan el termino para englobar geometrías de dimensiones superiores con propiedades similares.

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1377-1449. Uso de la perspectiva. Filippo di Ser Brunellesco fue un arquitecto, escultor y orfebre renacista italiano. Es conocido por su trabajo en la cúpula de la catedral de Florencia, sus profundos conocimientos matemáticos y su entusiasmo le facilitaron el camino en la arquitectura. La perspectiva es el arte de dibujar para recrear la profundidad y la posición relativa de los objetos.

1596-1650 La geometría analítica. la geometría analítica estudia las figuras geométricas mediante técnicas básicas del análisis matemático y del álgebra en un determinado sistema de coordenadas. Su desarrollo histórico comienza con la geometría cartesiana, impulsada con la geometría diferencial de Friedrich Gauss y después el desarrollo de la geometría algebraica. Un sistema de coordenadas cartesianas, un punto del plano queda determinado por dos números, llamados abscisa y ordenada del punto. Con la geometría analítica se puede determinar figuras geométricas planas por medio de ecuaciones e in ecuaciones con dos incógnitas.

Rene Descartes fue un filósofo, matemático y físico francés, considerado como el padre de la filosófica moderna, así como uno de los nombres más destacados de la revolución científica. Su método filosófico y científico expone las Reglas para la dirección de la mente (1628) y más implícitamente en su Discurso del método (1637). La influencia cartesiana estará presente durante todo el S.XVII lo mas importantes pensadores posteriores desarrollaron sistemas filosóficos basados en el suyo. 1814-1847. Notación de la Matriz.  James Joseph Sylvester fue un matemático británico profesor en las universidades de Londres, Baltimore y Oxford hizo importantes contribuciones en el campo de las matrices Utilizando determinantes descubrió el método dialítico para eliminar una incognitica entre dos ecuaciones polinomiales y creo un importante vocabulario matemático.

1919-1990. Creación de la Primera Computadora ENIAC por Jhon Presper Mauchly y John William Mauchly. ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) utilizado por el Laboratorio de Investigación Balística del Ejercito de los Estados Unidos. Era totalmente digital ejecutaba sus procesos y operaciones mediante instrucciones en lenguaje máquina, a diferencia de las otras máquinas computadoras contemporáneas de procesos analógicos. Era totalmente digital, es decir, que ejecutaba sus procesos y operaciones mediante instrucciones en lenguaje máquina, a diferencia de otras máquinas computadoras contemporáneas de procesos analógicos. Presentada en público el 15 de febrero de 1946. Ocupaba una superficie de 167 m² y operaba con un total de 17.468 válvulas electrónicas o tubos de vacío que a su vez permitían realizar cerca de 5000 sumas y 300 multiplicaciones por segundo. Físicamente, la ENIAC tenía 17.468 tubos de vacío, 7.200 diodos de cristal, 1.500 relés, 70.000 resistencias, 10.000 condensadores y 5 millones de soldaduras.  1950. Computadoras Digitales. Están basadas en dispositivos biestables que solo pueden tomar uno o dos valores posibles tienen como ventaja el poder ejecutar diferentes programas para diferentes problemas sin tener la necesidad de modificar físicamente la computadora. La graficación tuvo sus inicios con el surgimiento de las computadoras digitales.

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1950-1960 Inicia la graficación en 2D. El primer avance de la computación gráfica fue la utilización de los rayos catódicos. La gráfica de vector almacena datos geométricos precisos, topología y estilo como posiciones de coordenadas de puntos, las uniones entre puntos y el color, el grosor y posible relleno de las formas. La mayor parte de los sistemas de vectores gráficos también puede  usar primitivas geométricas de forma estándar como círculos y rectángulos.

1955-1959. DVST. Tuvo de adaptador de visión directa (imagen fija de tipo vectorial).

 

1956-1959. Refresh TUbe Divide la pantalla en millones de pixeles iluminado o no en cada barrido de la imagen.

1962. Nacimiento de CAD Ivan E. Shuterland es reconocido como el padre del diseño asistido por computadora. 1963. Sketchpad        Se introduce el sketchpad el cual proponía un lápiz óptico y un teclado para dibujar en pantalla 1976. Se forma Siggraph ACM asociación de máquinas computadoras forma un grupo de interés especial en aplicaciones gráficas. 1979. IBM 3279 IBM lanza un terminal a color 3279 vendiendo más de 10,000 principalmente personas. 1980. Auge de Graficación. Se dan grandes avances en el hardware permitiendo mejor desarrollo de la graficación. Graficacion en la T.V y uso personal. Avalancha de comercialización de programas CAD, más abiertos y sofisticados a precios accesibles. Graficación en el cine En 1993 la película de Jurassic park revoluciona los efectos visuales al crear dinosaurios como nunca antes se habían visto con la ayuda de técnicas de animación por computadora 1995. Graficación en entretenimiento Sony lanzó al mercado mundial su consola de juegos Playstation. Hasta entonces las llamadas consolas de videojuegos solamente podían manejar gráficos 2D, pero el Playstation contenía un chip (además del CPU) de 3D acelerado por hardware capaz de dibujar 360,000 polígonos por segundo.

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WINDOS. Sale al mercado windows 95 el primer sistema operativo con un entorno grafico lo cual provoco una revolución en los sistemas operativos 1999. LIDER DE PROCESADOR GRAFICO Fue probablemente el año más excitante para los videojugadores de todo el mundo. nVidia finalmente logró superar el desempeño de 3DFX en la batalla de los chips 3D con su procesador TNT2. 2001. CUSPIDES DE LAS CONSOLAS Microsoft y nvidia se unen para crear el x-box, con un procesador gráfico desarrollado por nVidia, disco duro, CPU Intel y más, fue diseñada para ganarles a sus principales competidores que serían el Playstation 2 y el Gamecube de Nintendo Actualmente La mayoría de las personas que trabajan con gráficos utilizan computadoras de grandes capacidades: discos duros de terabytes, tarjetas gráficas aceleradoras de video con memoria en gigabytes, mouse óptico y memoria RAM en el orden de los gigas. También son muy utilizadas las computadoras Macintosh especialmente en lo relacionado a efectos especiales y gráficos de animación.

1.2 ÁREAS DE APLICACIÓN Las computadoras se han convertido en una herramienta poderosa para producir imágenes en forma rápida y económica. De hecho, no existe ninguna área en que no se puedan aplicar las gráficas por computadora con algún beneficio y, como consecuencia, no es sorprendente encontrar que se haya generalizado tanto la utilización de las gráficas por computadora. Los avances en la tecnología de la computación han hecho que las gráficas interactivas por computadora sean una herramienta práctica. Hoy en día, vemos que las gráficas por computadora se utilizan de manera rutinaria en diversas áreas, como en la ciencia, ingeniería, empresas, industria, gobierno, arte, entretenimiento, publicidad, educación, capacitación y presentaciones gráficas. Áreas de aplicación:          

Gráficos y Diagramas Entornos de realidad virtual Visualización de datos Educación y formación Arte por computadora Entretenimiento Procesamiento de imágenes Interfaces gráficas de usuario AUDIO Y VIDEO. Aplicaciones para la edición de video con opciones inteligentes y automatizadas que te permiten mejorar tus películas con efectos de calidad profesional, y compartir en casi cualquier pantalla. ÁREAS DE DIAGNÓSTICO MÉDICO apoyado fuertemente por las imágenes tridimensionales que representan el interior del cuerpo humano. Diseño asistido por computadora: ejemplo:  DISEÑO INDUSTRIAL. Es un tema del diseño que busca crear o modificar objetos o ideas para hacerlos útiles, estéticos, prácticos o atractivos visualmente, con la intención de crear necesidades del ser humano, adaptando los objetos e ideas no solo en su forma sino también las funciones de este.  DISEÑO AMBIENTAL. El diseñador de ambientes proyecta y da forma al habitad humano, diseñando lugares para la vida doméstica, pública o de trabajo, proyecta en ellos espacios ambientales en espacios habituales.  DISEÑO ARQUITECTÓNICO. Se define como diseño arquitectónico a la disciplina que tiene por objeto generar propuestas que tiene por objeto generar propuestas e ideas para la creación y realización de espacios físicos enmarcado dentro de la arquitectura.

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 DISEÑO URBANO. El Diseño Urbano está orientado a interpretar la forma y el espacio público con criterios físicoestético-funcionales, buscando satisfacer las necesidades de las comunidades o sociedades urbanas, dentro de una consideración del beneficio  colectivo en un área urbana existente o futura, hasta llegar a la conclusión de una estructura urbana a seguir.  DISEÑO DE INTERIORES. El diseño interior es la disciplina proyectual involucrada en el proceso de formar la experiencia del espacio interior, con la manipulación del volumen espacial así como el tratamiento superficial. No debe ser confundido con la decoración interior, el diseño interior indaga en aspectos de la psicología ambiental, la arquitectura, y del diseño de producto, además de la decoración tradicional  DISEÑO Y FOTOGRAFÍA. Maximiza tu creatividad, consigue toda la magia en tus imágenes y contenidos gráficos un sofisticado conjunto de herramientas para la creación y edición de ilustraciones. Transforma todo aquella que puedas imaginas y preséntalo de maneras impactantes.  DISEÑO WEB. Es una actividad que consiste en la planificación, diseño e implementación de sitios web. No es simplemente una aplicación de diseño convencional, ya que requiere tener en cuenta la navegabilidad, interactividad, usabilidad, arquitectura de la información y la interacción de medios como el audio, texto, imagen, enlaces y video.  DISEÑO DE VIDEOJUEGOS. El desarrollo de videojuegos es el proceso de creación de un videojuego, desde el concepto inicial hasta el videojuego en su versión final. Es una actividad multidisciplinaria, que involucra profesionales de la programación, el diseño gráfico, la animación, el sonido, la música, la actuación, etcétera.  DISEÑO DE PELÍCULAS. Es la técnica que consiste en crear imágenes en movimiento mediante el uso de ordenadores o computadoras. Cada vez más los gráficos creados son en 3D, aunque los gráficos en 2D todavía se siguen usando ampliamente para conexiones lentas y aplicaciones en tiempo real que necesitan renderizar rápido. Algunas veces el objetivo de la animación es la computación en sí misma, otras puede ser otro medio, como una película. Los diseños se elaboran con la ayuda de programas de diseño, modelado y por último renderizado.

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. Para entender que es la geometría fractal, se debe primero conocer el significado de "Fractal", el cual es un ente geométrico el cual en su desarrollo espacial se va produciendo a si mismo cada vez a una escala menor. 

¿Qué es un fractal? Un fractal es un objeto semigeométrico cuya estructura básica, en fragmentos se repite a diferentes escalas. Un fractal exhibe recursividad, o autisimilitud, a cualquier escala. En otras palabras, si enfocamos una porción cualquiera de un objeto fractal se notará que tal sección resulta ser una réplica a menor escala de la figura principal. Otro aspecto importante sobre los fractales es que su dimensión es fraccionaria. O sea en vez de que de ser unidimensional, bidimensional o tridimensional, la dimensional en la mayoría de los fractales no se ajusta a conceptos tradicionales. Probablemente, el primer objeto fractal puro en la historia, el polvo de Cantor, fue descrito por el matemático alemán Georg Cantorinventor de la teoría de los conjuntos alrededor de 1872. ¿Qué es geometría fractal? Esta nueva teoría afirma que toda la belleza de la Naturaleza con su enorme polimorfía, no está sujeta a leyes complejas, sino que proviene de procedimientos muy simples, aunque es de tipo no lineal. Un ejemplo, la molécula de agua es simplísima, pero si se congela y se une con otras moléculas de origen a las complejas forman cristales de nieve y el cristal no es exactamente igual al otro. La geometría fractal es el estudio de los métodos de dibujo automatizados que se basan en una forma geométrica específica o conjunto de formas geométricas específicas. A menudo, los métodos fractales implican la inscripción repetida de una forma geométrica

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dentro de otra igual. Un ejemplo, es cuando un triángulo equilátero se inscribe dentro de otro triángulo equilátero, en repetidas ocasiones, de manera que cada triángulo equilátero inscrito es sucesivamente más pequeño que el anterior. Cuando el código de computadora es escrito para llevar a cabo este procedimiento, se pueden construir continuamente cada vez más pequeños triángulos equiláteros sin fin y sin intervención humana.

Triángulo o Alfombra de Sierpinski

La Geometría Fractal, llamada también "Geometría de la Naturaleza", es un conjunto de estructuras irregulares y complejas descritas a través de algoritmos matemáticos y computacionales; los cuales reemplazan a los puntos, rectas, circunferencias y demás figuras provenientes de la matemática tradicional. Estos objetos tienen como características fundamentales las propiedades de:   

Autosimilitud: Cada porción de un objeto tiene las mismas características del objeto completo. También se puede decir que cada área de un fractal conserva, de manera estadísticamente similar, sus características globales. convivir en extraños paisajes formados por dimensiones fraccionarias.

Los fractales son imágenes con patrones que pueden ser formadas matemáticamente mediante una ecuación ya que tiene un patrón, los podemos encontrar en la naturaleza, como en los patrones de algunas hojas y flores, los puntos más importantes a tomar en cuenta en un fractal son la autosimilitud y la dimensión fractal, podemos encontrar fractales lineales y no lineales y estos se diferencian por la manera de su construcción. Distintos tipos de Fractales: Los fractales lineales son aquellos que se construyen con un simple cambio en la variación de sus escalas. Esto implica algo muy importante, los fractales lineales son exactamente idénticos en todas sus escalas hasta el infinito. Los fractales no lineales, en cambio, son aquellos que se generan a partir de distorsiones complejas o justamente como lo dice su nombre, y usando un término proveniente de la matemática Caótica, distorsiones no lineales. La mayoría de los objetos fractales puramente matemáticos y naturales son no lineales. Los Fractales pueden ser generados a partir de elementos de la matemática tradicional (fractales lineales), o a través de números complejos.

IMAGENES FRACTALES  1. Triangulo de Sierpinski

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2.  Hoja de Helecho

3.  El ojo de la marisma

4. Caminos de agua

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 5. El árbol de agua

1.4 Modelos del color: RBG, CMY, HSV y HSL. ¿Qué es un modelo de color? 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. Por ejemplo, hay colores, como el marrón o el magenta, que no están presentes en el espectro visible, y es nuestro cerebro el que lo interpreta a partir de la combinación de ondas con diferentes longitudes. Los modelos de color más comunes son RGB (utilizado en monitores) y CMYK (utilizado para impresión).

Modelos aditivos y sustractivos Aditivo: Se basa en la adición o mezcla de los colores básicos como forma para obtener el blanco. Sustractivo: Se basa en la mezcla de los colores primarios de dicho modelo para “sustraer la luz”, es decir, para obtener el negro Color: Cuando empleamos el término “color” en realidad nos referimos al “matiz” o “croma”. Y junto a los colores también tenemos los tres casos especiales: el blanco, el negro y los grises.

Modelos de color: RGB, CMY, HSV, HSL NOMBRE MODELO RGB

DESCRIPCION Este modelo es aditivo, y es el más usado ya que es el que se utiliza en los Monitores, el modelo RGB define como colores primarios el rojo, verde y azul. La combinación de los tres genera blanco y la ausencia de los tres genera negro. Las diferentes mezclas entre ellos representarían toda la gama de color. Los grises se conseguirían con intensidades medias, pero la misma en los tres colores. El modelo RBG se utiliza para crear color mediante haces de luz en monitores de PCs o pantallas de TV

MODELO CMYK

Es un modelo sustractivo y se utiliza en impresión a partir de tres colores básicos: C – Cian, M – Magenta y Y – Amarillo. La K representa el negro. El añadir el color negro cuando lo podríamos conseguir mezclando los tres anteriores, es por conseguir una mayor pureza de negro y también tema económico (la tinta negra suele ser la más gastada en las impresoras).

ILUSTRACION

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MODELO HSV

El modelo HSV (del inglés Hue, Saturation, Value - Matiz, Saturación, Valor), también llamado HSB (Hue, Saturation, Brightness – Matiz, Saturación, Brillo), define un modelo de color en términos de sus componentes. Se pueden obtener distintos colores, también cambiar la saturación y brillo de estos. H (color en concreto).Valores de 0-360º. La gama cromática se representa en una rueda circular y este valor expresa su posición. S (Saturación). Valores de 0-100%. De menos a más cantidad de color. V (Valor -Brillo).Valores de 0-100%. De totalmente oscuro a la máxima luminosidad

MODELO HSL

El modelo HSL (Matiz, Saturación, Luminosidad), basado en el trabajo del pintor Albert H.Munsell(quien creó el Munsell Atlas), es un modelo de representaciones considerado "natural", ya que se acerca bastante a la percepción fisiológica del color que tiene el ojo humano. Un color queda definido por sus valores de tono, brillo y saturación. Cualquier color se puede identificar con los valores de estas tres variables. El negro se obtiene cuando no hay brillo (ausencia de luz). Los grises se obtienen cuando la saturación es baja (mezcla o interferencia luminosa alta). De los grises el blanco es el más brillante (máxima frecuencia de ondas de distintas longitudes). En pocas palabras los diferentes colores son obtenidos alterando la matriz (tono), saturación (croma) y el brillo (valor).

1.5 Representación y trazo de líneas y polígonos Polígono: Un polígono es una figura bidimensional compuesta por una secuencia finita de segmentos rectos consecutivos que cierran una región en el espacio. Estos segmentos son llamados lados, y los puntos en que se intersecan se llaman vértices * 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.

Elementos de un polígono:

TIPOS DE POLIGONOS: 1. 2. 3.

SIMPLE O COMPLEJO: Un polígono simple sólo tiene un borde que no se cruza con él mismo. Uno complejo se interseca consigo mismo. Cóncavo o convexo: Un polígono convexo no tiene ángulos que apunten hacia dentro. En concreto, los ángulos internos no son mayores que 180°. Si hay algún ángulo interno mayor que 180° entonces es cóncavo. Regular o irregular: Si todos los ángulos son iguales y los lados también, es regular, si no es irregular.

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UN POLIGONO ESTA FORMADO POR ELEMENTOS BASICOS: • • • • •

Vértice: es el punto de intersección de dos segmentos contiguos. Se designan con una letra mayúscula A, B, C, D... Lados: es cada uno de los segmentos de recta que forman el polígono. Se designa con dos letras mayúsculas ubicadas en sus extremos, o con una letra minúscula en correspondencia con el vértice opuesto: AB = d, BC = e , CD = a, DE = b, EA = c. Ángulo interior: es el ángulo formado por dos lados del polígono. El ángulo interior se designa con una letra griega o con las tres letras mayúsculas de los vértices que correspondan. Angulo exterior: es el ángulo formado por un lado y la prolongación de otro contiguo hacia la región exterior. Generalmente se designa con la letra griega del ángulo interior adyacente acompañada de un subíndice Diagonal: es el trazo que une dos vértices no consecutivos del polígono. Se designa con las dos letras mayúsculas correspondientes a los vértices que se unen, o por una letra d con subíndice: AC =d1, AD = d2. Polígono regular: Es un polígono en el que todos los lados tienen la misma longitud y todos los ángulos interiores son de la misma medida.

TRAZO DE LINEAS RECTAS •

LINEA: Una línea es una sucesión continua de puntos (trazado), como por ejemplo un trazo o un guion. Las líneas suelen utilizarse en la composición artística, se denomina en cambio «raya» a trazos rectos sueltos, que no forman una figura o forma en particular.

SEGMENTO DE LINEA • •

Para mostrar la línea en un monitor digital, el sistema gráfico debe primero proyectar las coordenadas de los extremos para obtener coordenadas de pantalla de valor entero y determinar las posiciones de píxel más próximas a lo largo de la línea que conecta los dos extremos. Entonces, se cargará en el búfer de imagen el color correspondiente a la línea en las coordenadas de píxel apropiadas, Al leer los datos del búfer de imagen, el controlador de vídeo dibujará los píxeles en pantalla.

1.6 Formatos de imagen Las computadoras se han convertido en una herramienta poderosa para producir imágenes, interpretar información o mejorar la calidad de visualización de las mismas en forma rápida y económica. Debemos aclarar que los métodos que se utilizan en las gráficas por computadora y en procesamiento de imágenes tienen características similares pero no son iguales es decir, las dos áreas realizan, en forma fundamental operaciones distintas. Las herramientas para graficación por computadoras, se utilizan para crear una o más imágenes. Por otro lado, en el procesamiento de imágenes se aplican técnicas para modificar o interpretar imágenes existentes como fotografías y rastreos de televisión. Son dos las características fundamentales que varían entre los diferentes formatos: 1. 2.

Profundidad de color: se trata del número máximo de colores diferentes que puede contener una imagen en un formato. Compresión: si el almacenamiento de la información binaria es tal cual, o previo paso por una etapa de compactación de la información.

Las imágenes digitales se pueden guardar en distintos formatos. Cada uno se corresponde con una extensión específica del archivo que lo contiene. Los más utilizados en la actualidad son: BMP, GIF, JPG, TIF y PNG.

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A grandes rasgos, los formatos de las imágenes se pueden dividir en dos grupos principales: Vectorial y Mapa de Bits

Imágenes Vectoriales Las imágenes vectoriales son imágenes constituidas por objetos geométricos autónomos (líneas, curvas, polígonos, etc), definidos por ciertas funciones matemáticas (vectores) que determinan sus características (forma, color, posición, etc). Los elementos gráficos presentes en un archivo vectorial se denominan objetos. Cada objeto es una entidad completa con propiedades tales como color, forma, contorno, tamaño y posición en la pantalla, que están incluidas en su definición. Considerando que cada objeto es una entidad completa, se puede mover, cambiar sus propiedades una y otra vez manteniendo su claridad y nitidez originales, sin afectar a los restantes objetos de la imagen. Las imágenes vectoriales no dependen de la resolución. Esto significa que se muestran con la máxima resolución permitida por el dispositivo de salida: impresora, monitor, etc. Por lo tanto, la calidad de imagen será mejor si lo imprimes en una impresora superior o igual a 600 puntos por pulgada (ppp) que en una impresora de 300 ppp. Los formatos de las imágenes vectoriales o la extensión del fichero están muy ligados al tipo de software que se utiliza para crearlas o interpretarlas, y aunque existen maneras de convertir de un formato a otro, siempre existe pérdida de información en dicha conversión, pudiendo llegar a estropear la imagen. Formatos Vectoriales Los formatos o extensiones de los archivos de imagen vectoriales están directamente relacionados al software de edición con el que se los diseño. Adobe Illustrator Artwork Extensión: *.ai Formato vectorial para Adobe Illustrator. Como características interesantes de este formato cabe mencionar que es compatible con PDF, por lo que cualquier programa que lea PDF podrá leer este tipo de imagen. Además, permite incluir mapas de bits en su interior. Herramienta de Edición: Adobe Ilustrator

CorelDRAW Extensión: *.cdr Formato vectorial para aplicaciones CorelDRAW. Herramienta de Edición: CorelDRAW Drawing Exchange (o Interchange) Format Extensión: *.dxf Formato de fichero para datos CAD creado por Autodesk para facilitar la interoperabilidad de datos entre AutoCAD y otros programas. Herramienta de Edición: AutoCAD Autodesk Windows Metafile Extensión: *.xwmf Almacena gráficos vectoriales y rasterizados como secuencia de comandos para ser usados con el sistema operativo Microsoft Windows y normalmente sirve para formatos de mapas y graficaciones a escala. Encapsulated PostScript Extensión: *.eps Es un archivo PostScript que almacena pequeños gráficos vectoriales, a diferencia de los que almacenan una o varias páginas enteras. Open Office Draw Extensión: *.odg Este formato basado en XML supone que no está atado a Draw. Puede acceder a sus gráficos desde cualquier programa compatible con OpenDocument. Permite incluir mapa de bits en su interior. Herramienta de Edición: OpenOffice Draw LibreOffice Draw Scalable Vector Graphics Extensión: *.svg / *.svgz Formato vectorial basado en XML como un estándar abierto, definido por el W3C para su uso en navegadores web que permite incluir mapas de bits en su interior. ShockWave Flash Extensión: *.swf Formato creado por Macromedia, es ejecutado por el plugin Flash, el cual permite mostrar animaciones vectoriales contenidas en ficheros SWF. Diversas aplicaciones pueden crear ficheros SWF, incluido el programa Macromedia Flash. Aunque básicamente es un formato vectorial, admite también bitmaps.

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Imágenes de Mapa de Bits Las imágenes de Mapa de Bits también conocidas como imágenes ráster, están compuestas por puntos individuales denominados píxeles, dispuestos y coloreados de formas diversas para formar un patrón, cada uno de los cuales contiene información de color y luminosidad. Salvando la diferencia, podemos compararla con un mosaico y sus teselas. Si aumenta el tamaño del mapa de bits, también aumentará el número de píxeles individuales, haciendo que las líneas y las formas tengan un aspecto dentado. De acuerdo a la cantidad de píxeles incluida en el mapa de bits, queda determinada la resolución de la imagen. Es muy común oír valores como 1280 x 720, o 1920 x 1080, y no es más que el número de puntos expresado de forma que definan el ancho por el alto. Los mapas de bits, por otra parte, pueden diferenciarse según la cantidad de colores que puede presentar cada uno de los píxeles. Esta información se expresa en potencia de 2 y en la unidad conocida como bit; hoy en día, el mínimo aceptable es 16 bits, siendo 24 y 32 más comunes. Por otro lado, tenemos el tipo RGB, donde sólo es posible un resultado opaco, y RGBA, que acepta un cuarto valor, para producir añadir transparencia a cada punto. Cabe aclarar que la calidad no está ligada necesariamente a las características antes mencionadas, sino que depende del buen uso que se haga de los recursos disponibles. Formatos de Mapa de Bits: Cuando trabajamos con imágenes, es muy importante elegir bien el formato adecuado. Para efectuar una elección adecuada de un formato de imagen, conviene valorar previamente:  

El contenido de la imagen: foto, dibujo, gráfico, logotipo, etc. La calidad que se desea obtener en función de su destino: publicación en la web impresión en impresora doméstica. Impresión profesional,...  El tamaño que tendrá el archivo resultante. A continuación vamos a ver los formatos de imagen de mapa de bits más comunes y su valoración en función de la tres características antes mencionadas. BMP (Bitmap = Mapa de bits)     

Ha sido muy utilizado porque fue desarrollado para aplicaciones Windows. La imagen se forma mediante una parrilla de píxeles. El formato BMP no sufre pérdidas de calidad y por tanto resulta adecuado para guardar imágenes que se desean manipular posteriormente. Ventaja: Guarda gran cantidad de información de la imagen. Inconveniente: El archivo tiene un tamaño muy grande.

GIF (Graphics Interchange Format = Formato de Intercambio Gráfico)     

Ha sido diseñado específicamente para comprimir imágenes digitales. Reduce la paleta de colores a 256 colores como máximo (profundidad de color de 8 bits). Admite gamas de menor número de colores y esto permite optimizar el tamaño del archivo que contiene la imagen. Ventaja: Es un formato idóneo para publicar dibujos en la web. Inconveniente: No es recomendable para fotografías de cierta calidad ni originales ya que el color real o verdadero utiliza una paleta de más de 256 colores.

JPG-JPEG (Joint Photographic Experts Group = Grupo de Expertos Fotográficos Unidos)       

A diferencia del formato GIF, admite una paleta de hasta 16 millones de colores. Es el formato más común junto con el GIF para publicar imágenes en la web. La compresión JPEG puede suponer cierta pérdida de calidad en la imagen. En la mayoría de los casos esta pérdida se puede asumir porque permite reducir el tamaño del archivo y su visualización es aceptable. Es recomendable utilizar una calidad del 60-90 % del original. Cada vez que se modifica y guarda un archivo JPEG, se puede perder algo de su calidad si se define cierto factor de compresión. Las cámaras digitales suelen almacenar directamente las imágenes en formato JPEG con máxima calidad y sin compresión. Ventaja: Es ideal para publicar fotografías en la web siempre y cuando se configuren adecuadamente dimensiones y compresión. Inconveniente: Si se define un factor de compresión se pierde calidad. Por este motivo no es recomendable para archivar originales.

TIF-TIFF (Tagged Image File Format = Formato de Archivo de Imagen Etiquetada)

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Almacena imágenes de una calidad excelente. Utiliza cualquier profundidad de color de 1 a 32 bits. Es el formato ideal para editar o imprimir una imagen. Ventaja: Es ideal para archivar archivos originales. Inconveniente: Produce archivos muy grandes.

PNG (Portable Network Graphic = Gráfico portable para la red)    

Es un formato de reciente difusión alternativo al GIF. Tiene una tasa de compresión superior al formato GIF (+10%) Admite la posibilidad de emplear un número de colores superior a los 256 que impone el GIF. Debido a su reciente aparición sólo es soportado en navegadores modernos como IE 4 o superior.

En la siguiente tabla se recogen las características diferenciales más significativas de los tres formatos de imagen recomendados para publicar una imagen en la web. JPG Número de colores: 24 bits color o 8 bits B/N

GIF

PNG Número de colores: 24 bits color

Hasta 256 colores

Muy alto grado de compresión Formato de compresión

Mayor compresión que el formato GIF (+10%)

Admite carga progresiva

Admite carga progresiva

Admite carga progresiva

No admite fondos transparentes

Admite fondos transparentes

Admite fondos transparentes en 8-bits

No permite animación

Permite animación

No permite animación

Comparación entre imagen Mapa de Bits y Vectorial Imágenes de mapas de bits

Imágenes vectoriales

Los píxeles requieren menos operaciones del procesador para ser decodificados.

Requieren mayor cantidad de operaciones del procesador para ser decodificados y desplegados en la pantalla, ya que siempre se convierten finalmente en una imagen de píxeles a través de un proceso de render

Como consecuencia del almacenamiento de cada punto de la imagen, ocupan mayor espacio en memoria, y requieren un tiempo mayor de transferencia a través de las redes.

Almacenan en pocos bytes información compleja, de manera que se transfieren rápidamente a través de las redes.

Tienen una resolución fija, determinada por la cantidad de pixeles que se hayan almacenado en el archivo. Cualquier operación de reducción o ampliación de la cantidad de pixeles, redunda en una pérdida de información o aliasing.

Son independientes de la resolución, es decir, con la descripción geométrica almacenada se pueden generar imágenes de diversos tamaños de pixeles, tan sólo ampliando la escala del vector.

Son buenos para almacenar texturas complejas.

No son buenos para almacenar texturas, sino más bien áreas de color plano.

Son aptas para la representación de objetos del mundo real.

En general, no son aptas para la representación de objetos del mundo real aunque se puede utilizar con ese propósito. El resultado da la impresión de ser de "dibujos animados".

1.7 Procesamiento de mapas de bits Para el tratamiento de una imagen digital se emplean diversos procederes y algoritmos que tienen en su trasfondo una aplicación de múltiples ecuaciones matemáticas. Estos métodos son generalmente transparentes al usuario común y son principio básico de los

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grandes software que realizan este tipo de trabajo(Editores de imágenes).Entre los principales procesos que llevan a cabo desde que se captura una imagen hasta su puesta a punto, podemos citar los siguientes:  Métodos para variar la información gráfica  Métodos para variar el tamaño  Transformaciones  Compresión. Métodos para variar la información gráfica El análisis físico de una imagen se realiza con el histograma; una gráfica de barras que muestra el numero de pixeles para cada nivel de grises. Los procesos de mejora de la imagen se basan fundamentalmente en los métodos para cambiar matemáticamente la información gráfica. Podemos utilizar 3 formas diferentes de manipular la información gráfica de un histograma. 

El barrido de desplazamiento (Slide Mapping): Cambia la luminosidad a base de agregar o sustraer un valor constante. Por ejemplo; añadir una constante de 50 a cada pixel de la imagen, desplaza el histograma hacia la derecha en 50 niveles de gris.  El barrido de extensión (Stretch Mapping): Mejora los contrastes pobres a base de multiplicar o dividir cada pixel por una constante. La multiplicación "extiende" los valores del pixel, de modo que se puede utilizar una mayor gama de grises.  El barrido Complementario (Complement Mapping): Cambia el valor digital de cada pixel para invertir la imagen. Los pixeles negros se vuelven blancos. Los pixeles blancos se vuelven negros y los pixeles grises se convierten en sus complementarios. Para realizar correcciones de color en imagen de 24 bits de color, las operaciones de barrido pueden aplicarse a los estratos del rojo, verde y azul.

Al reducir el color rojo 50 niveles, se desplaza el balance de color hacia el cian. Al reducir el color verde 50 niveles, se desplaza el balance de color hacia el magenta. Al reducir el estrato del color azul 50 niveles, se desplaza el balance de color hacia el amarillo.

Métodos para variar el tamaño La decimación es un proceso mediante el cual se eliminan los pixeles para reducir el tamaño de una imagen. Para reducirla a la mitad, se eliminan filas y columnas de pixeles de forma alterna. La replicaron aumenta el tamaño de las imagen por la duplicación de los pixeles. La interpolación agranda las imágenes promediando el valor de los pixeles vecinos, para calcular el valor de los pixeles añadidos. Esto origina un aumento de tamaño de mayor calidad que la replicación.

Transformaciones Las transformaciones son tratamientos de ecuador que trasladan los datos de la imagen a otro espacio o dominio para que puedan ser manipulados de forma más rápida. Las transformaciones también pueden suministrar un filtrado de precisión mediante la separación de una imagen en sus componentes de frecuencia espacial manipulando luego las frecuencias específicas. Así por ejemplo, los bordes pueden realzarse (edge enhancement) incrementado las frecuencias espaciales altas.

Compresión La compresión de las imágenes trata de aprovecharse de esta redundancia para reducir el número de bits necesarios para representar la imagen, consiguiendo de esta formar ahorrar recursos tanto de almacenamiento como de transmisión. Una imagen 2D posee unas dimensiones en MxNxK, donde 2^K se corresponde con el rango de niveles gris. Hay dos técnicas de compresión de imagen: reversibles (lossless o noiseless) e Irreversibles (lossy o noisy).  

La compresión reversible quiere decir "sin perdida" se refiere a que si se comprime una imagen y se almacena, cuando se recupera, la imagen obtenida coincide exactamente con la original, hasta en el más pequeño detalle, En otras palabras, no se pierde información utilizando esta técnica de compresión. La compresión irreversible, es decir "con perdida" se refiere a que se puede suprimir cierta información de la imagen para hacerla más pequeña y sin que el ojo note la diferencia, o permitiendo perder pequeños detalles no significativos. Es decir, al volver a descomprimir la imagen se recupera con alguna diferencia respecto a la original.

Los factores de compresión logrados con técnicas "lossless" están alrededor de 1:2, mientras que con técnicas "lossy" se puede obtener factures de 1:10, 1:50 o mayores. Esta mayor compresión se logra mediante una degradación de la imagen. Así la calidad de la imagen dependerá del grado de compresión que se logre. La historia del Procesamiento digital de imágenes (PDI) se remonta a la década de los 60 como consecuencia de su aplicación en medicina y en los programas espaciales. A partir de entonces, se han extendido a un amplio rango de aplicaciones tales como: imágenes médicas, satelitales, astronómicas, geográficas, arqueológicas, biológicas y aplicaciones industriales entre otras. El PDI está directamente vinculado con el desarrollo y evolución de los ordenadores. Su progreso ha ido de la mano con el desarrollo de las

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tecnologías de hardware, ya que requiere una alta potencia y recursos computacionales para almacenar y procesar las imágenes. De igual manera el desarrollo de los lenguajes de programación y los sistemas operativos han hecho posible el crecimiento continuo de aplicaciones relacionadas con el procesamiento de imágenes. El momento histórico que hace que estas técnicas confluyan y den un cuerpo de conocimiento propio, surge en la década de los 80. La revolución de la Electrónica, con las cámaras de vídeo CCD y los microprocesadores, junto con la evolución de las Ciencias de la Computación hace que sea factible la Visión Artificial. La separación entre el Procesamiento de imágenes y la Visión Artificial es muy difusa. PDI hace referencia a los algoritmos de computación que convierte la imagen digital adquirida en otra de mayor relevancia.

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