Benemérita Universidad Autónoma de Puebla Facultad de Ciencias de la Computación Grafi icación J. Arturo Olvera López aolvera@c cs.buap.mx 0
1. Introducción 1
Graficación (Evolución) Desde tiempos remotos, visuales Descriptivo, fácil comprensión la utilidad de herramientas -Realismo -Efectos de relieve -Efectos de luz 2
Graficación Comprensión/Descripción/ Visualización de conceptos 3
Graficación 4
Graficación [Blundell, 2008]: 5
Graficación Aplicaciones: Simuladores Medicina Juegos Cartografía Etc, Etc. 6
Graficación 7
Graficación Aplicación más conocida: 8
Dispositivos para visualización 9
Hardware CRT (Cathode Ray Tube) Finales del siglo XIX Fósforo: Persisitencia 10-60 µseg 10
Hardware CRT- Máscara de Sombra Trinitron 11
CRT 12
Monitores Planos PLASMA Tubo de gas 13
PLASMA Gas: -Neón -Xenón -Helio Radiación no visible 14
LCD (Liquid Crystal Display) Cristal líquido Nemático 15
LED Ligth-Emmiting Diod RGB RGBY 16
Visualización 3D Codificación cromática (Anaglifos) Par de imágenes 17
Visualización 3D Otras técnicas Dispositivos: Lentes Realidad aumentada Realidad Virtual 18
GPU (Graphics Pro ocessing Unit) 19
GPU Inicios: Silicon Graphics International Surge en 1982 1992-> Libera A mediados de 1990 proliferan juegos 3D: 20
GPUs Las tareas gráficas consumen recursos (procesador) Apartir del año 2000, aparecen las primeras GPU: Cada ALU producía un color por pixel (x,y) y un dato pixel shader Años después se aprovecha este tercer dato 21
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 22
GPU/CUDA Resolver problemas de manera paralela 23
GPU/CUDA 24
CUDA, CUBLAS 25
ATI ATI Radeon HD 4870 X2 1600 streaming units ATI Radeon HD Serie 4870 800 streaming units 26
Graficación 2D 27
Primitivas Primitivas geométricas Primitivas gráficas Necesidad de representac ción de puntos Sistemas de coordenadas Cartesianas Polares Homogéneas 28
Coordenadas cartesianas 29
Coordenadas Polares 30
Coordenadas cilíndricas - p(r,θ) ρ 31
Coordenadas esféricas P(r,θ,φ) 32
Primitivas Gráficas 33
Primitivas gráficas Línea Elipse Poli línea Polígono Estilos Colores Pen, Brush 34
Color 35
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 términ nos de la longitud de onda (λ) y frecuencia (v) c= velocidad de la luz (2.998 X 108 m/s) 36
Espectro Electromagnético (EE) Ondas electromagnéticas: Partículas viajando en forma de ondas, cada partícula tiene cierta cantidad de energía (fotónes) La energiá está dada por: E=hv, h=constante de Planck (6.62606896 10-34 Js) De acuerdo a la longitud de onda, frecuencia y energía en las ondas, éstas son categorizadas en el EE: 37
Espectro Electromagnético (EE) -Violeta -Azul -Verde -Amarillo -Naranja -Rojo 38
Ojo Humano Conos: 6-7 Millones (colores) Bastones 75-150 millones (niveles bajos de iluminación) 39
Espectro Electromagnético (EE) Colores que el ojo humano percibe en un objeto: Luz que un objeto refleja (rechaza) -Refleja la luz cuya longitud de onda es 500-570nm -Absorbe la energía en las otras longitudes de onda La luz que carece de color se le denomina monocromática (acromática) Este tipo de luz solo tienee el atributo intensidad Escala de grises: [Blanco, Negro] 40
Modelos de color 41
Modelos de color 42
Modelos de color 43
Modelos de color RGB 44
Modelos de color Cubo 8-bits 45
Modelos de color Conjunto de colores seguros 46
Modelos de color Cubo de colores seguros FFFFFF FFFFCC FFFF99? 47
Otros modelos de Color CMY (Cian, Magenta, Yellow) - Usualmente utilizado en impresión Color (Tono) Pureza HSI (Hue, Saturation, Intensity), (Ton., Pur., intens.) Brillo -El más cercano a la manera en que se interpreta el color en los humanos 48
HSI 49
Coordenadas de pantalla Espacio en que se representa/visualiza elementos geométricos al usuario 50
Líneas 51
Líneas DDA (Digital Differential Analizer) (+ +)m 1 (+ +)m>1 52
DDA 53
Líneas Bresenham: Digitalización de líneas 54
Líneas Bresenham: upper Lower 55
Pseudo código (Bresenham) m 1 56
Líneas Ejemplo: (20,10)->(30,18) 57
Bresenham Qué se hace cuando m >1? Se procede de manera análoga que en DDA 58
Círculos 59
Círculos 60
Círculos Coordenadas polares θ 61
Círculos Simetría 62
Punto Medio (Círculos) Función circular 63
Punto Medio (Círculos) Factor de decisión: 64
Punto Medio (Círculos) Dado un círculo de radio r=10 Con centro en el origen 65
Elipses 66
Elipse 67
Elipse Simetría Punto medio para elipsess 68
Elipse 69
Elipse Fuera de la región 1: 70
Algoritmo punto medio 71
Algoritmo punto medio 72
Para la región 2: Algoritmo punto medio 73
Pseudocódigo 74
Pseudocódigo 75
Ejemplo Dado: r x =8 r y =6 76