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La graficación y la computación

En la entrada de este post se tratará de hacer una definición de lo que es la graficación por computadora, dando un paseo histórico de la evolución que ha tenido, donde se aplica y alguno de los formatos que utiliza.

Definiendo la graficación

  • «La graficación por computadora es el estudio de algoritmos para el diseño e implementación de representaciones gráficas de los datos y sus relaciones entre sí. «(Hearn y Baker, 2006).
  • «Gráficos por computadora, imágenes de dos y tres dimensiones creadas por un ordenador, éstas pueden ser empleadas con fines científicos, artísticos o industriales. También se refiere a la disciplina para generar dichos gráficos». (Ecured.com)
  • «Es una área de las Ciencias de la Computación cuyo principal objetivo es establecer los principios, técnicas y algoritmos para la generación de imágenes por computadora. Las imágenes pueden ser desde imágenes en 2D hasta modelos tridimensionales 3D, de alta complejidad»(Facultad de ciencias de la UNAM).

De lo anterior se puede definir que la graficación por computadora: «es la manera en que se puede hacer uso de tecnologías de hardware y software permitiendo crear, modificar, personalizar una imagen, sea en una, dos o tres dimensiones, aplicando en todas las áreas posibles (ciencia, cine, arte, diseño de autos, software, vídeo juegos, entre otros)».

La graficación y su evolución en el tiempo

Una vez que ya se tiene un poco claro que es la graficación por computadora, veamos ahora los diferentes momentos de la historia que fueron dando cabida a esta disiplina:

Imagen 1. Bases de la graficación por computadora. Fuente: Tumblr.com

En la imagen 1. se puede observar las diferentes aportaciones que dieron lugar a lo que es la graficación por computadoras, que sin ellos no se podría tener la calidad de imágenes que actualmente se tiene. Por poner un ejemplo, el descubrimiento de I.Schoernberg, «los splines» que es un tipo fundamental de curva es una de las técnicas para la graficación por vector.

Imagen 2. Los acontecimientos más importantes que se presentaron en la década de los 60’s. Fuente: tumblr.com

Como se puede observar en la imagen 2, los diferentes acontecimientos que van creando los pilares de la graficación, el caso de ejemplo es el proyecto whirlwind, donde el resultado fue el simulador del vuelo, el que consistía de un enorme radar como pantalla y un timonel donde el piloto estaría practicando. O el sketchpad que dio paso a los CAD.

Imagen 3. Importantes avances realizados en la década de los 70s y que impactan a la gráficación. Fuente: tumblr.com

En la imagen 3. se observa los sorprendentes inventos y aportaciones como los inicios de la industria del vídeo juego con la comercialización de space war en 1971. O la animación del rostro y mano humana que se realizo para la pelicula Futureworld en 1976.

Imagen 4. Importantes avances que aportaron a la graficación computacional. Fuente: tumblr.com

En la imagen 4 se puede observar avances como, el uso de fractales en el campo de la graficación, así como el lanzamiento de la tarjeta de vídeo Hércules y los puertos AGP que intel creo para evitar los cuellos de botella que se producía en el puerto PCI.

Imagen 5. Aportes tecnológicos de la década de los 90’s que suman a la graficación por computadora. Fuente: tumblr.com

Se observa en la imagen 5 como se convierte en un área de interes los aspectos de realidad virtual y el VRML, generando sorprendentes investigaciónes. O la popularización de las tarjetas nvidia, el lanzamiento del formato estándar MPEG para la compresión de vídeo.

Imagen 6. aportaciones de la década del 2000 a la fecha que impactan a la graficación por computadora. Fuente: tumblr.com

La imagen 6, muestra los distintos avances que ha tenido la graficación en las últimas décadas, así como la difusión de tecnologías que no eran tan accesibles como el caso del sketchpad creado en la década de los 60s y muy usado en la actualidad, e dispositivos como el ipad y su pencil. por ejemplo.

Aplicaciones de la graficación por computadora

A continuación se lista las diferentes áreas en la que la graficación por computadora tiene mucho área de trabajo:

  • Diseño Asistido por Computadora: CAD por sus siglas en ingles (Computer Aided Design). Está área de aplicación esta orientada al diseño de automóviles, aeronaves, embarcaciones, naves espaciales, computadoras, telas, construcciones, software y entre otros. Básicamente de una base de datos de entidades geométricas (puntos, líneas, arcos, entre otros) con la que se puede operar a través de una 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: se utilizan en forma generalizada tanto en las bellas artes como en arte comercial. Los artistas o autores utilizan una variedad de métodos computacionales, incluyendo hardware de propósito especial como tabletas digitalizadoras, software desarrollado para este fin. Creando pinturas tridimensionales, usando paquetes de modelado tridimensional, diagramación de la textura, programas de dibujo y software CAD, algunas veces, un solo paquete contiene todas estas herramientas.
  • Animación por computadora: 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.
  • Vídeo juegos: Recrean entornos virtuales en los cuales el jugador puede controlar a un personaje o cualquier otro elemento de dicho entorno, y así conseguir uno o varios objetivos por medio de unas reglas determinadas. Su programación está involucrada con la animación y se complementan.
  • Películas: Las gráficas por computadora se utilizan en diversas etapas de su creación. Se puede utilizar la animación, edición y efectos especiales, siendo los efectos especiales lo que mas llama la atención entre los consumidores. La digitalización ha logrado reducir el costo en la filmación de películas; muchos productores, por lo general independientes, pueden llevar a cabo sus proyectos utilizando el formato digital en lugar del convencional.
  • Educación y capacitación: En el caso de algunas aplicaciones de capacitación, se diseñan sistemas especiales. Como ejemplos de tales sistemas especializados, podemos mencionar los simuladores para sesiones de práctica o capacitación de capitanes de barco, pilotos de avión, operadores de equipo pesado y el personal de control de tráfico aéreo. Algunos simuladores no tienen pantallas de vídeo, por ejemplo, un simulador de vuelo solo tiene un panel de control como instrumento de vuelo. Sin embargo, la mayor parte de los simuladores cuenta con pantallas gráficas para la operación visual.
  • Visualización: Los esquemas de visualización efectivos dependen de las características de los datos. Una compilación de datos contiene valores escalares, vectores, tensores de orden superior o cualquier combinación de estos tipos de datos. Y los conjuntos de datos pueden ser bidimensionales o tridimensionales. Las técnicas adicionales incluyen trazos, gráficas y diagramas de contorno, presentaciones de superficie y visualizaciones de interiores de volumen.
  • Procesamiento de imágenes: Por otro lado, en el procesamiento de imágenes se aplican técnicas para modificar o interpretar imágenes existentes, como fotografías y rastreos de televisión. Las dos aplicaciones principales del procesamiento de imágenes son: El mejoramiento de la calidad de la imagen y la percepción de la máquina de información visual, como se utiliza en la robótica. Se utilizan en gran medida en aplicaciones de arte comercial que implican el retoque y el reorden de secciones de fotografías y otras obras de arte. Se emplean métodos similares para analizar fotografías de la Tierra por satélite y fotografías de galaxias.
  • Interfaces Gráfica de Usuario: Los 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.

Al parecer ya sea por entretenimiento, por aspectos laborales, de aprendizaje o el simple gusto de satisfacer la curiosidad en alguna nueva tecnología, la graficación por computadora ha venido a brindar un sin fin de herramientas que permita mejorar la interacción humano – máquina.

Formatos mas usados de la graficación por computadora

Existen dos tipos de formatos en la graficación por computadora, primero se tiene a la imagen por vector y a los mapas de bits, conocidos como rasterizados.

Una imagen rasterizada es una estructura o fichero de datos que representan generalmente una rejilla rectangular de pixeles o puntos de color en un monitor de ordenador, papel u otro dispositivo de representación. El color de cada pixel está definido individualmente; Por ejemplo, una imagen en un
espacio de color RGB, almacenaría el valor de color de cada pixel en tres bytes: un para el
verde, para el azul, y para el rojo.

Los gráficos rasterizados se distinguen de los gráficos vectoriales en que estos últimos representan una imagen a través del uso de objetos geométricos como curvas y polígonos, no del simple almacenamiento del color de cada pixel.

En la siguiente tabla se lista los formatos más usado para las imágenes rasterizadas o mapas de bits

ARTBMP, Windows BitmapCIN, CineonCPT, Corel Photo PaintDPX, Digital Picture eXchange
DRW, DrawEXR, Extended Dynamic Range Image File FormatFPX, FlashpixGIF, Graphics Interchange FormatJPG / JPEG, Joint Photographic Experts Group
MNG, Multiple-image Network GraphicsPBM, Portable Bitmap FormatPCX, Picture eXchangePGM, Portable Graymap FormatPIC, Pictue
PNG, Portable Network GraphicsPPM, Portable Pixmap FormatPSD, PhotoShop DocumentPSP, PaintShop Pro DocumentTGA, Truevision TGA
TIFF, Tagged Image File FormatWBMP, Wireless Application Protocol Bitmap FormatXBM, X BitMapXCF, eXperimental Computing FacilityXPM, X-Pixmap
Tabla 1. Lista de formatos de archivos más usados para las imágenes rasterizadas. Fuente: Creación propia.

En la tabla 1, se puede observar los distintos formatos de archivo, con los que se puede tomar al trabajar imágenes de mapa de bits, como el famoso PNG o JPG que por su calidad de imagen y tamaño son utilizadas en los sitios web. por ejemplo.

Sin embargo los gráficos vectoriales son los que se representan en los gráficos por ordenador por medio de «trazos», es decir, por primitivas geométricas como puntos, líneas, curvas o polígonos. En contraste, se encuentran los gráficos formados por una retícula de pixeles como los bitmap.

La imagen se genera como descripción de trazos. Por ejemplo, para crear una línea recta se indica: su posición inicial (x1,y1), su posición final (x2,y2), su grosor, color, etc. En cambio, en una imagen bitmap, esa misma línea estaría formada por un número determinado de puntos (pixeles) de color contiguos.

A continuación se lista una tabla que contiene los formatos de archivos más usados por los gráficos vectoriales.

AI, Adobe Illustrator DocumentCDR, CorelDRAWCGM, Computer Graphics MetafileDXF, ASCII Drawing InterchangeDWG, AutoCAD Drawing Database
EMF, Enhanced MetaFileEPS, Encapsulated PostScriptFHX, Macromedia Freehand DocumentFLA, Fichero fuente de Macromedia FlashPDF, Portable Document FormatPS, PostScript
SVG / SVGZ, Scalable Vector GraphicsSWF, ShockWave FlashWMF, Windows MetaFile
Tabla 2. Formato de archivo mas utilzado para los gráficos vectoriales. Fuente: Creación propia.

En la tabla 2 se puede observar los formatos de ficheros que se utilizan para el tratamiento de imágenes vectoriales, como el caso de Ilustrator, un software para la edición de las imágenes propio de Adobe. O el formato SWF de cortometrajes cortos en un formato llamado flash.

Es sorprenderte que al hacer un recorrido por la historia se note que los avances tecnológicos en las últimas décadas solo sean la implementación del resultado de investigaciones anteriores. Claro que eso se debe a la capacidad de procesamiento que se tiene en tanto a equipos de hardware y la forma en que el software administra esos mismos recursos.

Lo que mas ha llamado mi atención es la forma en que la graficación por computadora se ha encontrado inmersa en nuestro día a día desde el uso de un dispositivo inteligente hasta el uso de equipos diseñados bajo un propósito general como algunos equipos de Apple usados para la edición de efectos especiales y creación de filmes espectaculares.

Otra característica interesante es la forma en que se agruparon la forma en que se tratan las imágenes, como el uso de mapas de bits o rasterizadas, pueden guardar en tres bytes toda una gama de colores como lo es el RGB, o los gráficos vectoriales que guardan mas detalles de una imagen. Y son muy útiles en el manejo de métodos CAD.

Referencias bibliográficas

  • Martha Fernanda Fernández Saucedo, Rogelio Ferreira Escutia, Graficación. 2007. http://sagitario.itmorelia.edu.mx/~rogelio/libro_de_texto_de_graficacion.pdf Consultado: 4022022.
  • Estudiantes del IEMSS. Graficación por computadora. http://estudiantes.iems.edu.mx/cired/html/articulos/politicainformactica/graficacion.html Consultado: 4022022
  • Facultad de Ciencias de la UNAM, Graficación por computadora. https://www.fciencias.unam.mx/docencia/horarios/presentacion/300982#:~:text=La%20Graficaci%C3%B3n%20permite%20transformar%20modelos,de%20modelos%20de%20iluminaci%C3%B3n%20complejos. Consultado: 4022022.
  • Ecured.cu Graficos por computadora. https://www.ecured.cu/Gr%C3%A1ficos_por_computadora Consultado: 04022022.

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