Introducci ón

1. Introducción Introducción a la Computación Gráfica

2. CG • La computación gráfica estudia la manipulación de información visual y geométrica usando técnicas computacionales. Desde el punto de vista académico se enfoca en las bases matemáticas y computacionales de la generación y procesamiento de imágenes

3. ¿Qué es CG? Imagen artificial creada con Raytracing

4. ¿Qué es CG? Imagen artificial creada con Raytracing Simulación de cabello Simulación de tejidos

5. ¿Qué es CG? Representación de los datos Mallas de polígonos

6. ¿Qué es CG? Representación de los datos Volúmenes 4 Gbytes de datos

7. ¿Qué es CG? Volúmenes

8. Historia • 1957 proyecto SAGE para la defensa del espacio aéreo. Introduce el uso de pantallas CRT para el monitoreo de radares

9. Historia • 1961 Primer juego de video: Spacewars

10. Historia • 1963 Ivan Sutherland presenta Sketchpad que permite el diseño interactivo en un monitor

11. Historia • 1963 invención del mouse por Doug Englebart

12. Historia • También en 1963: • Parches de Coon • DAC-1 primer sistema CAD comercial • Algoritmo de remoción de líneas ocultas de Roberts

13. Historia • 1964: RAND, primera tableta de digitalización (18000 $)

14. Historia • 1965 • Algoritmo de Bresenham para dibujar líneas • CADAM (Lockheed) • CADD (McDonnell Douglas) • 1966 • Lincoln Wand (rastreador 3D ultrasónico) • Primer simposio sobre CAD en Oklahoma • Algoritmo de líneas ocultas de Loutrel

15. Historia • 1967 • Primer simulador de vuelo interactivo a color para la NASA creado por GE • 1968 • Primer departamento de CG fundado (Universidad de Utah) • HMD de Ivan Sutherland

16. Historia • 1967 • Primer simulador de vuelo interactivo a color para la NASA creado por GE • 1968 • Primer departamento de CG fundado (Universidad de Utah) • HMD de Ivan Sutherland

17. Historia • 1969 • Primer FrameBuffer creado por Bell Labs (3 bits) • Primer uso de CGI en comerciales • Primera GUI (Graphical User Interface) desarrollada por Xerox • Creación de SIGGRAPH • 1970 • Algoritmo de Watkins para superficies visibles • Desarrollo de curvas de Bezier para Renault • 1971 • Gouraud shading

18. Historia • 1972 • Primeras animaciones por computadora (hand – Catmull y face de Parke) Ver video • Pong desarrollado por Atari

19. Historia • 1973 • Primera conferencia SIGGRAPH • Uso de B-Splines para diseño geométrico • 1974 • SuperPaint

20. Historia • 1974 • Z-Buffer desarrollado por Catmull • 1975 • Phong Shading • Fractales (Mandelbrot) • Algoritmo de Catmull para superficies curvas

21. Historia • 1976 • Jim Blinn: reflectancia y environment mapping • 1977 • Frank Cow: Antialiasing • Jim Blinn: Facets • Se empieza a entregar el Oscar a efectos especiales • Simulación de la Estrella de la Muerte para Star Wars

22. Historia • 1978: • Primer título de película en CGI: Superman • Jim Blinn: Bump mapping

23. Historia • 1979: • George Lucas contrata a Ed Catmull para formar Lucasfilm • 1980: • Turner Whitted: Ray Tracing • Hanna-Barbera comienza a utilizar computadoras para todo el proceso de animación

24. Historia • 1981: • Primera película con un personaje generado por computadora: Looker. • 1982: • Tron • Skeleton Animation System • Tom Brighham: Morphing • Star Trek II. Secuencia Génesis por ILM (Video)

25. Historia • 1983: • Sistemas de partículas • Tiller: NURBS • AutoCAD • Williams: mip-mapping • 1984: • Primer comercial de 30 segundos totalmente CGI

26. Historia • 1984: • Carpenter: A-Buffer • Ray Tracing distribuído (LucasFilm) • Universal Studios abre un departamento para CG • Primeros rastreadores 3D comerciales (Polhemus) • Radiosidad (Cornell U.) • Motion Blur (LucasFilm)

27. Historia • 1985: • Young Sherlock Holmes

28. Historia • 1986: • X-Window • Luxo Jr. (Video) • Formato TIFF (Aldus) • 1987: • Formato GIF (CompuServe) • Willow (se populariza el morphing) (Video) • Introducción de VGA por IBM • Algoritmo de Marching Cubes • 1988 • Pixar Patenta RenderMan • ¿Quién engañó a Roger Rabbit?

29. Historia • 1989: • Photoshop • El Abismo • Pixar comienza a vender RenderMan

30. Historia • 1990: • Primera edición de Graphics Gems • 3D Studio • 1991: • Terminator 2: primeros movimientos humanos realistas. Primer uso de PCs convencionales para crear efectos 3D • JPEG/MPEG • 1992: • OpenGL • CAVE • 1993: • Jurassic Park • Doom • Myst

31. Historia • 1990: • Primera edición de Graphics Gems • 3D Studio • 1991: • Terminator 2: primeros movimientos humanos realistas. Primer uso de PCs convencionales para crear efectos 3D • JPEG/MPEG • 1992: • OpenGL • CAVE • 1993: • Jurassic Park • Doom • Myst

32. Historia • 1994: • 3DFX. Voodoo Graphics. Aceleración 3D en hardware. Provee algunas funcionalidades básicas en el hardware.

33. Historia • 1995: • Toy Story: Primer largometraje animado completamente CGI • Waterworld: primer rendering de agua fotorealístico • 1996: • Quake • 1998: • MPEG-4 • Geri’s Game (Video) • Voodoo2: textura en GPU

34. Historia • 1995: • Toy Story: Primer largometraje animado completamente CGI • Waterworld: primer rendering de agua fotorealístico • 1996: • Quake • 1998: • MPEG-4 • Geri’s Game (Video) • Voodoo2: textura en GPU

35. Historia • 1995: • Toy Story: Primer largometraje animado completamente CGI • Waterworld: primer rendering de agua fotorealístico • 1996: • Quake • 1998: • MPEG-4 • Geri’s Game (Video) • Voodoo2: textura en GPU

36. Historia • 1999: • NVidia RIVA TNT2: multitexturing (2 texturas) en hardware • NVidia GeForce 256: primer GPU con cálculo de T&L en hardware • Star Wars Episode One: primer largometraje en usar CG en miles de tomas. Efectos ambientales, vehículos y multitudes • 2001: • Final Fantasy, Lord of the Rings: primer largometraje en usar motion capture para las acciones de sus personajes • El Señor de los Anillos: La comunidad del anillo: primer uso de Inteligencia Artificial para actores digitales • GeForce 3: vertex shaders y pixel shaders programables. Antialiasing • Primeras aplicaciones GPGPU

37. Historia • 2002: • El Señor de los Anillos: Las dos Torres: primer personaje fotorealístico en un largometraje: Gollum • 2006: • GeForce 8: arquitectura unificada de shaders. Incorpora un mismo conjunto de instrucciones para todos los shaders. Todos los shaders tienen las mismas habilidades • 2007: • Beowulf: primer largometraje hecho 100% con CGI. Motion capture de todos los personajes

38. Adquisición de Datos • Los datos para CG se pueden adquirir de distintas fuentes • Cámaras e escáneres para obtener imágenes • Escáneres 3D para mallados • Tomografías y resonancias magnéticas para datos volumétricos

39. Técnicas de Interacción • Distintos dispositivos de hardware se han creado para interactuar en CG • Desde ratones, trackballs y teclados hasta rastreadores de posición y otros

40. Tecnologías de Despliegue • El objetivo principal de CG es la generación de imágenes • Es por lo tanto de suma importancia un hardware adecuado para el despliegue de estas imágenes

41. Monitores CRT • Tubo de Rayos Catódicos • Contiene una Pistola de Electrones que contiene un filamento que al calentarse emite un flujo de electrones • Los electrones se enfocan con un electromagneto • La cara frontal del tubo tiene un arreglo rectangular de puntos (píxeles) que contiene fósforo • El fósforo al ser tocado por electrones emite luz proporcionalmente a la cantidad de electrones

42. Monitores CRT • Pistola de electrones (RGB) • Rayos de electrones • Electromagnetos para enfocar • Electromagnetos para apuntar • Ánodo • Máscara para separar cada canal • Capa de fósforo • Acercamiento de la capa de fósforo

43. Monitores CRT

44. Monitores LCD • Liquid Crystal Display • Ampliamente utilizados como monitores, TVs, consolas, etc. • Permiten que el dispositivo sea menos voluminoso

45. Monitores LCD • El cristal líquido cambia de dirección dependiendo de la cantidad de electrones que pasé a través de él. • De esta forma se puede regular la cantidad de luz que el LCD deja pasar, como una persiana • El LCD no emite luz, necesita una fuente externa de luz • La luz puede ser reflejada del exterior (relojes, calculadoras), o producida en la parte posterior del LCD

46. Monitores LCD LCD Reflectivo

47. Monitores LCD LCD Iluminado

48. Monitores LCD Los píxeles están organizados en una matriz. Cada componente de color de cada píxel recibe una carga eléctrica distinta dependiendo de la intensidad de ese píxel

49. Monitores Plasma • El plasma es una gas formado por electrones libres. Al aplicarle electricidad al gas se liberan fotones • Generalmente el gas usado es Xenon o Neon, los cuales liberan luz ultravioleta • Una pantalla de plasma tiene una matriz de puntos de fósforo como en un CRT • La luz ultravioleta liberada por el gas hace que el fósforo se encienda

50. Monitores Plasma