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Benemérita Universidad

Autónoma de PueblaFacultad de Ciencias de la

Computación

GraficaciGraficacióónn

J. Arturo Olvera LJ. Arturo Olvera LJ. Arturo Olvera LJ. Arturo Olvera Lóóóópezpezpezpez

aolvera@cs.buap.mxaolvera@cs.buap.mxaolvera@cs.buap.mxaolvera@cs.buap.mx

11

Introducción

22

Graficación (Evolución)

�Desde tiempos remotos, la utilidad de

herramientas visuales

�Descriptivo, fácil comprensión-Realismo-Efectos de relieve-Efectos de luz

33

Graficación

�Comprensión/Descripción/ Visualización de

conceptos

44

Graficación

55

Graficación

[Blundell, 2008]:

66

Graficación

� Aplicaciones:

�Simuladores

�Medicina

�Juegos

�Cartografía

�Etc, Etc.

77

Graficación

88

Graficación� Aplicación común:

Otros

1010

Dispositivos para visualización

11

CRT

1212

Hardware

�CRT (Cathode Ray Tube)

� Finales del siglo XIX Fósforo:

Persisitencia 10-60 µseg

1313

Hardware

�CRT- Máscara de Sombra

� Trinitron

1414

Monitores Planos

� PLASMA

� Tubo de gas

1515

PLASMA

Gas:-Neón-Xenón-Helio

Radiación no

visible

1616

LCD (Liquid Crystal Display)Cristal líquido Nemático

1717

LED

� Ligth-Emmiting Diod� RGB

� RGBY

� OLED

1818

Visualización 3D

�Codificación cromática (Anaglifos)

� Par de imágenes

1919

Visualización 3D

�Otras técnicas

�Dispositivos:

�Lentes

�Realidad aumentada

�Realidad Virtual

2020

GPU

(Graphics Processing Unit)

2121

GPU

� Inicios:

� Silicon Graphics International

�Surge en 1982

�1992-> Libera

�A mediados de 1990 proliferan juegos 3D:

2222

GPUs� Las tareas gráficas consumen recursos (procesador)

� A partir del año 2000, aparecen las primeras GPU:�Cada ALU producía un color por pixel (x,y) y un dato pixel shader

2323

GPUs� NVIDIA (a partir de 2006):

�Plataforma CUDA para GPU

� Cada ALU puede:

- llevar a cabo operaciones simples de precisión

flotante

- Acceso de R/W en memoria

- Acceso a memoria compartida (Cache controlado

por software)

- Por tanto cada unidad en GPU -> Núcleo

� CUDA: C, C++, Fortran, Phyton, Java

2424

GPU/CUDA

�Resolver problemas de manera paralela

25

ATI ATI Radeon™ HD 4870 X2

1600 streaming units

ATI Radeon™ HD Serie 4870800 streaming units

OpenCL

2727

Graficación 2D

2828

Primitivas

� Primitivas geométricas

� Primitivas gráficas

�Necesidad de representación de puntos

� Sistemas de coordenadas�Cartesianas

�Polares

�Homogéneas

2929

Coordenadas cartesianas

3030

Coordenadas Polares

3131

Coordenadas cilíndricas

� P(θ,ρ,z)

ρ

32

Coordenadas esféricas

�P(r,θ,ϕ)

3333

Primitivas Gráficas

3434

Primitivas gráficas� Línea

� Elipse

� Poli línea

� Polígono

�Estilos

�ColoresPen, Brush

3535

Color

3636

Espectro Electromagnético (EE)

� EE: Conjunto de ondas (senoidales)

electromagnéticas que viajan a la velocidad

de la luz

� Isaac Newton (Siglo XVII) -> La luz solar a

través de un prisma emite un rayo de color

(violeta-rojo)

� El EE se expresa en términos de la longitud

de onda (λ) y frecuencia (v)c= velocidad de la luz

(2.998 X 108 m/s)

3737

Espectro Electromagnético (EE)

�Ondas electromagnéticas: Partículas

viajando en forma de ondas, cada

partícula tiene cierta cantidad de energía

(fotónes)

� Se categorizan de acuerdo:

�Longitud de onda

�Frecuencia

�Energía

3838

Espectro Electromagnético (EE)

-Violeta-Azul-Verde -Amarillo-Naranja-Rojo

39

Ojo Humano

Conos: 6-7 Millones (colores)

Bastones 75-150 millones (niveles bajos de iluminación)

4040

Espectro Electromagnético (EE)

�Colores que el ojo humano percibe en un objeto: Luz que un objeto refleja (rechaza)

� La luz que carece de color se le denomina monocromática (acromática)�Este tipo de luz solo tiene el atributo intensidad

�Escala de grises: [Blanco, Negro]

-Refleja la luz cuya longitud de onda es 500-570nm-Absorbe la energía en las otras longitudes de onda

4141

Modelos de color

4242

Modelos de color

4343

Modelos de color

RGB

4444

Modelos de color

Cubo 8-bits

4545

Modelos de color

FFFFFF

FFFFCC

FFFF99

?

4646

Otros modelos de Color

CMY (Cian, Magenta, Yellow)

- Usualmente utilizado en impresión

HSI (Hue, Saturation, Intensity), (Ton., Pur., intens.)

-El más cercano a la manera en que se interpreta el color en los humanos

Color (Tono)

Pureza Brillo

4747

HSI

48

Coordenadas de pantalla

� Espacio en que se representa/visualiza

elementos geométricos al usuario

4949

Líneas

5050

Líneas�DDA (Digital Differential Analizer)

51

DDA

5252

Líneas� Bresenham:

�Digitalización de líneas

5353

Líneas

� Bresenham:

54

Pseudo código (Bresenham)

5555

Líneas� Ejemplo: (20,10)->(30,18)

56

Bresenham

� ¿Qué se hace cuando |m|>1?

�Se procede de manera análoga que en DDA