Gráficos por ordenador o computadora - ciencia y tecnologia.

« 3.1 Modelado El primer paso es la creación de objetos en 3D.

La superficie de un objeto, por ejemplo una esfera, se representa como una serie de superficies curvas o como polígonos,generalmente triángulos.

Los puntos de la superficie del objeto, llamados vértices, se representan en el ordenador por sus coordenadas espaciales.

También hay queespecificar otras características del modelo, como el color de cada vértice y la dirección perpendicular a la superficie en cada vértice (la llamada normal).

Como lospolígonos no proporcionan superficies suaves, los modelos detallados exigen un número enormemente elevado de polígonos para crear una imagen con aspecto natural. Otra técnica empleada para crear superficies suaves se basa en una superficie paramétrica, una superficie bidimensional que existe en tres dimensiones.

Por ejemplo, unglobo terráqueo puede considerarse una superficie en 2D con coordenadas de latitud y longitud que la representan en tres dimensiones.

De forma similar puedenespecificarse superficies más complejas, como las de un nudo. 3.2 Transformación Una vez creados estos modelos, se colocan ante un fondo generado por computadora.

Por ejemplo, una esfera plasmada puede colocarse ante un fondo de nubes.

Lasinstrucciones del usuario especifican el tamaño y orientación del objeto.

A continuación se seleccionan los colores, su situación y la dirección de la luz en la escena generadapor computadora, así como la localización y la dirección del ángulo de visión de la escena. En ese momento, el programa informático suele dividir los objetos geométricos complejos en “primitivas” sencillas, como triángulos.

A continuación, el sistema determinadónde aparecerá cada primitiva en la pantalla empleando la información sobre la posición de visión y la localización de cada objeto en la escena. 3.3 Iluminación y sombreado Una vez situada una primitiva hay que sombrearla.

La información del sombreado se calcula para cada vértice a partir del lugar y el color de la luz en la escena generadapor ordenador, de la orientación de cada superficie, del color y otras propiedades de la superficie del objeto en ese vértice, y de los posibles efectos atmosféricos que rodeanel objeto, como por ejemplo niebla. Los gráficos por hardware suelen emplear el sombreado de Gouraud, que calcula la iluminación en los vértices de la primitiva e interpola los colores a lo largo de la superficie para que el objeto tenga un aspecto más realista.

El sombreado de Phong representa los brillos variando la iluminación y los colores en la dirección perpendiculara la superficie en cada vértice (la normal) y calcula la iluminación en cada píxel.

Esto proporciona una mejor aproximación de la superficie pero exige más cálculos. 3.4 Aplicación Varias técnicas permiten al artista añadir detalles realistas a modelos con formas sencillas.

El método más común es la aplicación de texturas, que aplica una imagen a lasuperficie de un objeto como si fuera papel pintado.

Por ejemplo, es posible aplicar un dibujo de ladrillos a una esfera.

En este proceso, el aspecto del objeto al seriluminado sólo se ve afectado por la forma del objeto, no por las características de la textura (como los bordes rectangulares y los intersticios de los ladrillos): la esferasigue apareciendo lisa.

Otra técnica, llamada aplicación de bultos, proporciona una visión más realista al crear brillos para que la superficie parezca más compleja.

En elejemplo de la textura de ladrillos, la aplicación de bultos podría proporcionar sombreado en los intersticios y brillos en algunas superficies de los ladrillos.

La aplicación debultos no afecta al aspecto de la silueta de la imagen, que sigue siendo la de la forma básica del modelo.

La aplicación de desplazamiento resuelve ese problema cambiandofísicamente la superficie a partir de un mapa de desplazamientos.

Por ejemplo, la textura de ladrillos aplicada a la esfera se extendería a la silueta de la esfera, dándole unatextura desigual. 3.5 Mezcla Después de que el proceso de sombreado haya producido un color para cada píxel de la primitiva, el último paso del plasmado es introducir ese color en la memoriaintermedia de cuadros.

Frecuentemente se emplea una técnica conocida como separación en el eje Z ( z-buffer ) para determinar cuál es la primitiva más cercana a la situación y ángulo de visión de la escena, con el fin de garantizar que no se dibujen los objetos situados detrás de otros.

Por último, si la superficie que se está dibujando essemitransparente, el color del objeto frontal se mezcla con el del objeto que hay detrás. 3.6 Cálculo de imágenes con base física Como el proceso de cálculo de imágenes tiene poco que ver con la forma en que la luz se comporta realmente en una escena, no funciona bien con sombras y reflejos.

Otratécnica frecuente de cálculo de imagen, el trazado de rayos, calcula la trayectoria de los rayos luminosos en la escena.

El trazado de rayos proporciona sombras másprecisas que los otros métodos, y también maneja correctamente las reflexiones múltiples.

Aunque es un algoritmo exigente computacionalmente, la calidad queproporciona es alta. A pesar de que en general representa con precisión las sombras y los reflejos, el trazado de rayos sólo calcula la dirección principal de reflexión, mientras que las superficiesreales dispersan la luz en muchas direcciones.

Este fenómeno de luz dispersa puede simularse con la iluminación global, que emplea la iluminación de la imagen como untodo en lugar de calcular la iluminación en cada elemento por separado. Muchas aplicaciones científicas de los gráficos por ordenador exigen proyectar volúmenes tridimensionales en pantallas de dos dimensiones.

Esto se logra mediante técnicasque hacen que el volumen parezca semitransparente y emplean trazado de rayos a través del volumen para iluminarlo. Véase también Animación (informática). Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993--2008 Microsoft Corporation.

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