PDF de programación - Imágenes por Computadora

Computer Imagery
Computer Imagery

(Imágenes por Computadora)

Copyright 2000 Gooch & Gooch

Non Photorealistic Rendering

Dpto. de Informática
Fac. Cs. Físico-Mat. y Nat.
Universidad Nacional De San Luis
Argentina

Introducción
Introducción

Introducción
Introducción

 En las últimas décadas la representación de la

información en una pantalla de computadora ha
adquirido gran importancia.

 Se pretende que el usuario infiera información a través

de la simple observación de la pantalla.



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Introducción
Introducción

Precepto

“Una imagen es mejor que miles de palabras, y mas aún
si se considera que la información transportada por la

misma puede tomar formas muy diferentes.”



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Introducción
Introducción

Preguntas







¿A que se hace referencia con la palabra imagen?
¿Qué es una imagen?
¿Cómo se genera una imagen?



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“Una imagen es algo intermedio
entre una idea y un objeto.”

(Samuel Taylor Coleridge)

Introducción
Introducción



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Introducción
Introducción



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Introducción
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Introducción
Introducción



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Introducción
Introducción

Cómo se obtienen las imágenes?

Realidad

Involucra una amplia variedad de técnicas las cuales se pueden organizar en dos grandes
categorías:

 Capturadas: imágenes que provienen del “mundo real”



las imágenes deben ser “capturadas” o digitalizadas
(convertidas en información digital en lugar de señales analógicas).

 El método de digitalización está determinado parcialmente por la forma original de la imagen.



 Sintetizadas: imágenes que son creadas (involucra alguna herramienta, entre ellas una



computadora).

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Introducción
Introducción

Un poco de Historia …

 En 1960 William Fetter inventa el término “Computación Gráfica” para

describir un nuevo método de diseño que estaba investigando en la empresa
Boeing.

 Con un plotter, crea una serie de

imágenes del diseño de una
cabina de avión,
usando el modelo 3D de un
cuerpo humano.



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 Él pretende hacer referencia a la creación, manipulación y almacenamiento

de modelos de objetos e imágenes.

 Tales modelos pueden provenir de diversos campos: matemáticos, físicos,

biológicos y abstractos.



Cuadro de una animación de William Latham (SIGGRAPH
1992). Latham utiliza reglas que gobiernan los patrones de
formas naturales para crear su obra de arte.

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Introducción
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 Hasta ese momento,

entrada: vía tarjetas perforadas, todo en modo por lotes (batch),
salida de información: vía plotters/impresoras.

 Batch (1950 – hoy)



IBM 704



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Introducción
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 En 1963 Ivan Sutherland en el MIT crea Sketchpad, como trabajo de tesis

doctoral.

 Objetivo: permitir que el usuario controle el contenido, la estructura y

apariencia de los objetos y sus imágenes mediante un rápido reconocimiento
visual.

 Crea el primer Sistema Gráfico Interactivo.



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Introducción
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 Los componentes de un Sistema Gráfico Interactivo básico:

 Entrada (mouse, lápiz, tabla de digitalización, scanner)

 Procesamiento (y almacenamiento)

 Salida/muestra (pantalla, impresora de papel, video grabador)

Sketchpad en 1963. Observe el
uso de un monitor de Rayos
Catódicos, un lápiz de luz y un
panel de teclas de función.



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Estructura Conceptual de SGI

 Esta estructura es antigua … pero aún subsiste y domina.

 Las imágenes son cada vez más, un medio para un fin específico.

 Se refuerza la interacción del usuario en la modificación del modelo y las

imágenes.



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Introducción

Preguntas







¿A que se hace referencia con la palabra imagen?
¿Qué es una imagen?
¿Cómo se genera una imagen?



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Hardware de Visualización (Display Gráfico)

Tubo de Rayos Catódicos (CRT)

 Es el dispositivo más común.
 Botella de vacío.
 Cañón de electrones / capa de fósforo.
 Los electrones son atraídos hacia un cilindro (ánodo) conformando un rayo.
 Elementos deflectores del rayo (imanes, vertical y horizontal).
 El rayo de electrones impacta en la capa de fósforo y lo calienta.



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Visualización Analógica

Osciloscopio.
También llamado trazador aleatorio.



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Visualización Analógica

(Display Vectorial)

Osciloscopio mejorado (Sutherland).
También llamado display caligráfico, o vectorial.



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Arquitectura Vectorial







El dispositivo trabaja con un archivo/lista de acciones almacenadas en memoria.
El Controlador de Display dibuja todos los vectores a una frecuencia < 60 Hz.
Problemas de parpadeo.



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El Espectro de la Energía Radiante
(física)



La luz puede pensarse como una onda electromagnética, en lugar de rayo.



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Señal continua

 Una imagen es una

secuencia continua de
intensidades de luz.
Es una función en el
dominio del tiempo.
(dominio temporal).



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Muestreo de Imágenes



La Teoría del Muestreo establece que una señal puede ser reconstruida a partir de muestras
de la misma.

Dominio Temporal

Dominio Espacial





La función Delta de Dirac es la herramienta que
permite aplicar la teoría.
La función tiene ancho 0, altura infinita y área 1.



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Scanning/Barrido

 Barrer (escanear) una escena generada o una imagen real consiste en capturar (digitalizar)

una secuencia de funciones de intensidades continuas. Tomando una por línea.

α
α

α

(a)

(c)

(b)

(d)



Fig. 14.8 Imágenes (a) Primitivas Gráfica. (b) Mandril. (c) Muestreo de intensidades de la línea de scan α en (a).

(d) Muestreo de intensidades de la línea de scan α in (b). (Parte d cortesía de George Wolberg, Columbia University.)

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El proceso de Muestreo/Reconstrucción

 Muestrear una fotografía y

mostrarla:
 muestrear una secuencia de
funciones de intensidades (1
por línea)

 digitalizarla tomando muestras

a intervalos discretos,
perdiendo información espacial
y de intensidad

 Reconstruir la señal, ej. por

medio de una onda de tensión
analógica continua.



Fig. 14.9 La señal original es muestreada, y las muestras utilizadas para reconstruir
la señal. (La imagen 2D recuperada es una aproximación)
(Cortesía de George Wolberg, Columbia University.)



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Frecuencia de Muestras/ Problemas

 Muestras a intervalos regulares (puntos negros). En la primer figura los objetos A y C son

muestreados, sin embargo, los objetos B y D no lo son.

 Cuantas más muestras se recuperen de la señal, más información se posee de ella.





Es necesario, pero no suficiente.

 Requiere un dispositivo especializado.
 Requiere almacenar mayor información (memoria, tiempo??)



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Señal Discreta

 Una imagen digitalizada

es una función de
coordenadas espaciales
(dominio espacial)



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Hardware de Visualización (Display Raster)

Visualización Digital / Visualización de Trama

 Básicamente osciloscopios.
 Un solo cañón (monocromo) o tres cañones (color).



“Máscara de Sombra” de metal.



 Requiere precisión geométrica (programación del cañón).



Se debe mantener una correspondencia entre:
Persistencia del fósforo, Relación de aspecto (ancho/alto), Resolución (cant. de puntos).



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Visualización Digital

(Display Raster)



 El rayo de electrones sigue un curso regular en la pantalla.
 Pintado No Entrelazado/Entrelazado (filas pares/impares en forma alternada).
 Toda la pantalla “repasada” 60 veces/seg. (repintada 30 veces/seg. ).
 Brinda: transiciones suaves, mayor resolución, optimiza el bandwith.



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Visualización

 Vector (caligrafía, pinceladas)



aún se usa en plotters.

 Raster (TV, bitmap, pixmap),

usado en monitores
e impresoras láser



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Introducción
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Tubo de Rayos Catódicos Color

(Cathodic Ray Tube)

Organización Delta

Organización en Línea

 Tres cañones de electrones.
 Fósforo en colores, estructurado.
 Menor brillo que los CRT

monocromo.



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In