Resumen de Graficación

Capitulo I

Los gráficos por computadora se han convertido en una potente herramienta para la producción rápida y económica de imágenes.

Aunque las primeras aplicaciones de ciencia e ingeniería requerían equipos caras ya paratosos, los avances en la tecnología informática han hecho los gráficos interactivos una herramienta muy útil. Actualmente los gráficos por computadora se usan en campos tan diversos como las ciencias, las artes, la ingeniería, los negocios, la industria, la medicina, las administraciones públicas, el entretenimiento, la publicidad, la educación, la formación y en aplicaciones caseras.

1960s

Se puede decir que la historia comienza con el Proyecto Whirlwind y el sistema computacional SAGE que fue diseñado para apoyar el estado de alerta militar. El Proyecto Whirlwind inició como un esfuerzo para construir un simulador de vuelo y SAGE para proveer un sistema de defensa aéreo en los Estados Unidos como protección contra una taque nuclear. La estación de trabajo SAGE tenía un monitor vectorial y lápiz luminoso que los operadores usaban para dibujar planes de vuelo sobre las regiones de los Estados Unidos. En la actualidad, el Museo de Computación de Boston (Boston Computer Museum)exhibe una estación de trabajo SAGE. El monitor es una pantalla de radar con un recuadro alrededor de la región que esta siendo escaneada. Los lápices luminosos son como los viejos taladros de metal. En la exhibición “Hollywood and Vine” de IBM en Kingston New York se muestra una computadora SAGE.

Los periféricos eran tarjetas perforadas de Hollerit, impresoras de líneas y plotters de papel en rollo. Los únicos lenguajes de programación eran ensamblador, FORTRAN y Algol. Las funciones gráficas y los calendarios Snoopy eran los únicos gráficos hechos hasta entonces.

En 1963 Ivan Sutherland presentó su artículo Sketchpad en el Summer JointComputer Conference. Sketchpad permitía el diseño interactivo en un monitor de gráficos de vectores con un lápiz luminoso como dispositivo de entrada. La mayoría de la gente.

El sistema Sketchpad fue creado en el Laboratorio Lincoln del MIT sobre un ordenadorTX-2, una de las mejores máquinas de entonces pues contaba con 320Kb de memoria basey 8Mb de memoria externa en forma de cintas magnéticas. En cuanto a dispositivosgráficos, estaba dotado con un monitor de siete pulgadas 1024×1024, además de unpuntero óptico y un remedo de ratón. Jack Bresenham nos enseñó como dibujar lineas en un dispositivo raster a mediados de los 1960s. Después extendió su método para dibujar círculos.

En 1966 Ralph Baer empezó a desarrollar junto a Bob Tremblay y Ted Dabney un proyecto de videojuego llamado Fox and Hounds dando inicio al videojuego doméstico. Este proyecto evolucionaría hasta convertirse en la Odyssey, el primer sistema doméstico de videojuegos lanzado en 1972.

1970s

Los videojuegos como arcade nacieron en 1971 cuando Nolan Bushnell comenzó acomercializar Computer Space, una versión de Space War, en Estados Unidos, aunque esposible que se le adelantara Galaxy War otra versión arcade de Space War aparecida a principios de los 70 en el campus de la universidad de Stanford.La eclosión de los videojuegos llegó con Pong, un videojuego muy similar Tennis forTwo y diseñador por Al Alcorn para Bushnell. El juego se presentó en 1972 y fue la piedra angular del videojuego como industria. Durante los años siguientes se implantaronnumerosos avances técnicos en los videojuegos (destacando los microprocesadores y loschips de memoria), se pusieron a la venta juegos como Space Invaders (Taito) o Asteroids(Atari) y sistemas como el Atari 2600.

La Altair 8800 de MITS fue un microcomputador diseñado desde 1975, basado en elCPU Intel 8080A. Vendido como un kit a través del la revista Popular Electronics, los diseñadores proyectaron vender solamente algunos cientos a los aficionados, y fueron sorprendidos cuando vendieron sobre diez veces esa cantidad en el primer mes. Hoy en día,la Altair es ampliamente reconocida como la chispa que condujo a la revolución del  computador personal de los años siguientes: El bus de computador diseñado para la Altairse convirtió en un estándar de facto conocido como el bus S-100. El primer lenguaje de programación para la máquina fue el Altair BASIC, escrito por Bill Gates y Paul Allen, quienes inmediatamente después fundarían Microsoft.

El Apple 1 fue diseñado por Steve Wozniak originalmente para uso personal. Un amigo de Steve Wozniak, Steve Jobs, tuvo la idea de vender el computador. Fue vendido como el primer producto de Apple, comenzando en abril de 1976. Su precio al por menor era US$666.66. Cerca de 200unidades fueron producidas.

1980s

La IBM PC comenzo a ser vendida en agosto de 1981. La frase computadora personal era de usi corriente antes de 1981, y fue usada por primera vez en 1972.

En 1982 se lanzó la tarjeta Hércules, la primera tarjeta de video. Esta tarjeta se podía visualizar gráficos y textos simultáneamente. En modo texto, soportaba una resolución de80x25 puntos. En tanto que en los gráficos lo hacía con 720x350 puntos, dicha tarjeta servía sólo para gráficos de un solo color. La tarjeta Hércules tenía una capacidad total de64k de memoria video RAM. Poseía una frecuencia de refresco de la pantalla de 50HZ.

El 28 de junio de 1985, un par de años después del primer aviso de Windows en noviembre de 1983 se lanzo Microsoft Wndows 1.0. En la caja azul se anunciaba una interface gráfica de Windows con las ventanas embaldosadas. La estrategia de venta de Microsoft para Windows era proporcionar un nuevo ambiente de desarrollo y un nuevo entorno de software en el que se utilizan imágenes de mapa de bits y un ratón.

Los 1990s

Unix, X y Silicon Graphics Gl eran el sistema operativo, sistema de ventanas y la Interfaz de Programación de Aplicaciones (API, Application Programming Interface) que los desarrolladores de gráficos utilizaban a principios de los 1990s. En 1991 las computadoras Hand-held se inventaron en HP (HewlettPackard). En 1992OpenGL se convirtió en un estándar de APIs gráficas. OpenGL es una biblioteca gráfica desarrollada originalmente por Silicon Graphics Incorporated (SGI). OpenGL significa OpenGraphics Library, cuya traducción es biblioteca de gráficos abierta .Las gráficas rasterizadas sombreadas comenzaron a introducirse en las películas. Las computadoras aún no soportaban gráficos 3D y la mayoría de los programadores escribía software para ser convertidos por escaneo o rasterizados y utilizaban algoritmos de remoción de superficies ocultas así como trucos de animación de tiempo real.

En 1996 sale al mercado Nintendo 64; en su primera semana de ventas en Japón, Nintendo 64 vendió 500.000 consolas y durante su periodo de vida alrededor de30.000.000.000 consolas.

2000 - a la fecha

En la actualidad 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.

Diseño Asistido por computadora

El diseño asistido por computadora, abreviado DAO pero más conocido por las siglas inglesas CAD (Computer Aided Design), se trata básicamente de una base de datos de entidades geométricas (puntos, líneas, arcos, etc) con la que se puede operar a través deuna interfaz gráfica. Permite diseñar en dos o tres dimensiones mediante geometría alámbrica, esto es, puntos, líneas, arcos, splines, superficies y sólidos para obtener un modelo numérico de un objeto o conjunto de ellos.

Arte Digital

Los artistas o autores utilizan una variedad de métodos computacionales, incluyendo hardware de propósito especial como tabletas digitalizadoras, software desarrollado para este propósito, tales como Adobe Photoshop o Macromedia FreeHand y paquetes CAD.

Con el propósito de crear pinturas tridimensionales, los artistas hacen uso de paquetes de modelado tridimensional, diagramación de la textura, programas de dibujo y software CAD, algunas veces, un solo paquete contiene todas estas herramientas.

Una ventaja que ofrece el arte digital es que a diferencia del convencional, el primero permite el uso de “layers” o capas, las cuales permiten añadir profundidad a las imágenes.

Animación por computadora

La animación pertenece al ámbito del cine y la televisión aunque está en relación directa con las artes visuales clásicas, dibujo, pintura y escultura, así como con la fotografía. Para realizar animaciones existen numerosas técnicas que van más allá de los familiares dibujos animados. Una técnica muy utilizada en la actualidad es la animación por computadora, esta permite reducir los costos de producción y edición.

Paquetes de software como Macromedia Flash, Moho y algunos otros, han permitido que casi cualquier persona pueda hacer una animación fácilmente. Otras aplicaciones como maya, permiten hacer animaciones más sofisticadas en 2D y 3D y con una gran calidad.

Videojuegos

Un videojuego (llamado también juego de vídeo) es un programa informático, creado expresamente para divertir, formando parte del sector audiovisual. Los videojuegos están basados en la interacción entre una persona y una computadora (ordenador).

Películas

Las gráficas por computadora se utilizan en diversas etapas de la creación de películas. Se puede utilizar la animación, edición y efectos especiales, siendo los efectos especiales lo que más llama la atención entre los consumidores.

Visualización

Científicos, ingenieros, personal médico, analistas comerciales y otros necesitan con frecuencia analizar grandes cantidades de información o estudiar el comportamiento de ciertos procesos. Las simulaciones numéricas que se efectúan en supercomputadoras a menudo producen archivos de dartos que contienen en miles e incluso millones de valores de datos.

Procesamiento de imágenes

A pesar de que los métodos empleados en las gráficas por computadora y en el procesamiento de imágenes se traslapan, las dos áreas realizan, en forma fundamental, operaciones distintas.

Por lo general, el procesamiento de imágenes y las gráficas por computadora se combinan en muchas aplicaciones. Por ejemplo, en medicina se utilizan estas técnicas para modelar y estudiar funciones físicas, para diseñar miembros artificiales, así como planear y practicar cirugías.

Interfaces gráficas de usuario

Es común que los paquetes de software ofrezcan una interfaz gráfica. Un componente importante de una interfaz gráfica es un administrador de ventanas que hace posible que un usuario despliegue áreas con ventanas múltiples. Cada ventana puede contener un proceso distinto que a su vez puede contener despliegues gráficos y no gráficos.

 Formatos gráficos de almacenamiento

El almacenamiento de los datos que componen una imagen digital en un archivo binario puede realizarse utilizando diferentes formatos gráficos, cada uno de los cuales ofrece diferentes posibilidades con respecto a la resolución de la imagen, la gama decolores, la compatibilidad, la rapidez de carga, etc.

Formatos gráficos de almacenamiento

El almacenamiento de los datos que componen una digital en un archivo binario puede realizarse utilizando diferentes formatos gráficos, cada uno de los cuales ofrece diferentes posibilidades con respecto a la resolución de la imagen, la gama de colores, la compatibilidad, la rapidez de carga, etc.

AI, Adobe Ilustrator

El mataformato AI es el utilizado por el programa Adobe Ilustrator para guardar sus ficheros gráficos nativos.

Los ficheros AI admiten cabecera de pre visualización (thumbnail) y pueden trabajar con vectores y mapas de bits. Permiten texturas, degradados, fotos integradas o vinculadas a ficheros externos, textos trazados o con fuentes incluidas  y manejo de capas y máscaras.

BMP, BitMaP

Los archivos con extensión .BMP, en los sistemas operativos Windows, representan la sigla BitMaP, o sea mapa de bits. Los archivos de mapas de bits se componen de direcciones asociadas a códigos de color, uno para cada cuadro en una matriz de pixeles tal como se esquematizaría un dibujo de “colorea los cuadros” para niños pequeños.

CDR, Corel Draw

Es un formato vectorial, pero admite la inclusión de elementos de mapa de bits (integrados o vinculados a ficheros externos), pudiendo llevar además cabecera de pre visualización (thumbnail). Junto a AI es uno de los los formatos con más posibilidad con respecto al color, a la calidad de los diseños y al manejo de fuentes, pudiendo contener los textos trazados o con fuentes incluidas.

CIN, Cineon

E formato Cineon fue diseñado específicamente para representar imágenes escaneadas de películas. Tiene algunas diferencias interesantes con otros formatos tales como el tiff  jpeg.

Fue definido en un documento de Kodak por Glenn Kennel. El formato se reemplazó tiempo después por el formato DPX que es muy similar y está basado en el Cineon.

CPT, Corel PhotoPaint

Formato propietario usado por defecto en los documentos de corel Photopaint. Dispone de importantes características extra, como la composición por capas. Compatible con muy pocos programas aparte de la misma casa. Su tamaño suele ser menor que el de los documentos creados por Adobe Photoshop.

DPX, Digital Picture eXchange

DPX es un formato compun para películas digitales y es un estándar ANSI/SMPTE. El formato representa la densidad de cada canal de color de un negativo escaneado en un formato de 10 bits de longitud donde la gama del negativo original es preservado tal como se tomó del escáner. DPX ofrece gran flexibilidad en el almacenamiento del color y otra información de intercambio para detalles de producción. Posee múltiples formas de empaquetado y alineación.

Este formato es un derivado de el formato de salida del escáner Kodak Cineon y fue publicado por SMPTE como un estándar.

DRW, Draw

Formato gráfico vectorial usado por diferentes programas que funcionan bajo DOS y Windows, como Micrografx Designer o Windows Draw. Los gráficos .drw pueden ser incluidos en presentaciones creadas con PowerPoint, en diagramas de microsoft Visio 2000 o en documentos de Microsoft Word.

DFX, Drawing Interchange Format

El formato DXF es un formato vectorial que la empresa Autodesk lanzó para permitir el intercambio de archivos de dibujo entre los diferentes programas de CAD. Soporta hasta 256 colores (8 bits).

EMF, Enhanced MetaFile

EMF es un metaformato gráfico vectorial de 32 bits, reconocido por casi todas las aplicaciones de diseño gráfico y compatible con los sistemas operativos Windows, pudiendo ser usado en las aplicaciones del paquete Office.

EPS, Encapsulated PostScript

Un archivo EPS es un archivo PostScript que satisface algunas restricciones adicionales. Estas restricciones intentan hacer más fácil a programas de software el incluir un archivo EPS dentro de otro documento PostScript.

PostScript/ (PS) es un lenguaje de programación para describir páginas. Como lenguaje estructurado permite la programación (tiene estructuras de control y bucles), y recuerda el lenguaje de programación FORTH. Originalmente fue desarrollado por Adobe.

EXR, Extended Dynamic Range Image File Format

OpenEXR es el formato de código libre para imágenes de alto rango dinámico, para la generación de imágenes en las producciones de cine.

FLA, Macromedia Flash Document

Es el formato utilizado por Macromedia Flash para la creación y edición de sus populares animaciones. Este guarda todos los datos de una película: los gráficos y textos en forma vectorial, las imágenes incluidas en la película, los sonidos o algún otro elemento tal como un video, así como la información de la animación en sí y los actionscripts.

FHX, Macromedia FreeHand File

Formato nativo del programa de gráficos vectoriales FreeHand x. Puede llevar cabeceras de previsualización, puede comprimier llevar fotos, es posible importar a diferentes programas gŕaficos como Macromedia Flash o Adobe Ilustrator, pero no es soportado por ningún navegador web.

GIF, Graphics Interchange Format

Es un formato gráfico utilizado ampliamente en la World Wide Web, tanto para imágenes como para animaciones.

GIF es un formato sin pérdida de calidad, siempre que partamos de imágenes 256 colores o menos. Una imagen de alta calidad, como una imagen de color verdadero debería reducir literalmente el número de colores mostrados para adaptarla a este formato, y por lo tanto existiría una pérdida de calidad.

JPEG, Joint Photographic Experts Group

Es un algoritmo diseñado para comprimir imágenes con 24 bits de profundidad o en escala de grises. Es también el formato de fichero que utiliza este algoritmo para comprimir imágenes.

JP2, Joint Photographic Experts Group 2000

Es una forma de compresión de imágenes basada en la transformada discreta de wavelet. Puede trabajar con niveles de compresión mayores a los de JPEG sin incurrir en los principales defectos del formato anterior con altas tasas de compresión.

MNG, Multiple-image Network Graphics

Es un formato de fichero libre e derechos, para imágenes animadas. La estructura de los ficheros de formato MNG es básicamente idéntica a la de los ficheros PNG, difiriendo solamente en la firma (8A 4D 4E 47 0D 1A 0A en hexadecimal) y en la utilización de unidades de información discretas que proporcionan una gran variedad de dispositivos de animación.

PBM, Portable Bitmap Format

Formato simple para gráficos en blanco y negro. Utiliza 1 bit por pixel. A diferencia del resto de formatos gráficos, un fichero PBM contiene texto plano y puede ser modificado con un simple procesador de texto. Está relacionado con los formatos PGM (escala de grises) y PPM (color).

PCX, PiCture eXchange

Es un formato de imagen digital que usa la forma simple de la codificación runlegth (un tipo de compresión sin pérdidas).

PDF, Portable Document format

Es un formato de almacenamiento de documentos, que permite almacenar textos con formato, imágenes de diferentes tipos, etc. Es una versión simplificada de PostScript; permite contener múltiples páginas y enlaces.

PGM, Portable Graymap Format

Es un formato de gráficos simple en escala de grises. Utiliza 8 bits por píxel. A diferencia del resto de formatos gráficos, un fichero PGM contiene texto plano y puede ser modificado con un simple procesaro de texto.

PIC. Picture

Este formato puede almacenar una imagen de mapa de bits con dos posibilidades: 256 colores a una resolución máxima de 320 x 200 píxeles y 16 colores a una resolución de 640 x 480 píxeles.

PNG, Portable Network Graphic

Es un formato gráfico basado en un algoritmo de compresión sin pérdida para bitmaps no sujeto a patentes.

PPM, Portable Pixmap Format

Es un formato gráfico simple en color. Utiliza 24 bits por píxel: 8 para el rojo, 8 para el verde y 8 para el azul. A diferencia del resto de formatos gráficos, un fichero PPM contiene texto plano y puede ser modificado con un simple procesador de texto. Está relacionado con los formatos PGM (escala de grises) y PBM (blanco y negro).

PSD ,photoshop Digital Format

Es el formato de mapa de bits nativo del programa de tratamiento de imágenes. Es un formato sin compresión, por lo que no produce pérdidas de calidad y admite todos los Modos de color, canales alfa, tintas Planas, guías, trazados, selecciones, textos, capas simples y de ajustes y máscaras.

PSP, documento de Paint Shop Pro

Formato estándar de los documentos de Paint Shop Pro, similares a los documentos .psd de Photoshop. Compatible con muy pocos programas.

SVG, Scalable Vector Graphics

Es un lenguaje para describir gráficos vectoriales bidimensionales, tanto estáticos como animados, en XML.

SWF, ShockWave Flash

Los ficheros SWF están construidos principalmente por dos elementos: objetos basados en vectores e imágenes. Las versiones más modernas también  incorporan audio, video en formato flash y multitud de formas diferentes de interacción con el usuario.

TGA, Truevision TGA

Es un formato gráfico de mapa de bits para la tarjetas Targa y Vista, válido para PC y MAC, que permite guardar imágenes monocromáticas (2 bits) y con diferentes niveles de profundidad de color (8, 16, 24 y 32 bits), utilizando o no una paleta gráfica.

TIFF, Tagged image file format

Es capaz de almacenar imágenes en blanco y negro (1 bit), escala de grises (9 bits),  RGB (24 bits), CMYK (32 bits) con más de diez técnicas de compresión disponibles (sin compresión, LZX, JPEG, MAC Packbit, etc.) y Color Lab.

Es válido para todas las plataformas, siendo soportado por multitud de programas gráficos de pintura e ilustración, por lo que es muy utilizado para intercambiar archivos entre diferentes aplicaciones y plataformas.

WMF, Windows MetaFile Format

Es un metaformato de 16 bits de los sistemas operativos Windows, siendo un estándar de intercambio de gráficos entre las diferentes aplicaciones Microsoft (Word, Excel, Access, etc.)

XBM, X BitMap

Formato nativo en blanco y negro del sistema X Window, compatible con la mayoría de navegadores web. Se trata de un formato ASCII sin compresión diseñado de tal forma que los ficheros tienen sintaxis de C/C++, pudiendo ser incluidos en el código fuente.

XCF, eXperimental Computing Facility

Formato nativo para el programa The GIMP (OpenSource), con múltiples características extra, como la composición por capas. Usado, sobre todo, en The GIMP, pero también leíble por ImageMagick.

X-Pixmap (.xpm)

Inspirado en el formato XBM, es usado casi exclusivamente en plataformas UNIX, Linux, BSD con el sistema X Windows.

Diferencia entre formatos: los vectoriales y los de mapa de bits

Los archivos de las imágenes se guardan normalmente en forma de mapa de bits o mosaico de píxeles. Cada píxel guarda la información de color de la parte de imagen que ocupa, en cambio las imágenes vectoriales son gráficos formados a base de curvas y líneas a través de elementos geométricos definidos como vectores. La gran ventaja de las imágenes vectoriales es que no sufren pérdida de resolución al producirse una ampliación de los mismos.