Publicado el 22 de Mayo del 2018
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Creado hace 10a (03/02/2014)
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 los 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.
Rio 14
- Roberto Guerrero @ 2014
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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.”
Rio 14
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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?
Rio 14
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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
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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 digitizadas
(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 nuevos métodos de diseño que estaba investigando en la empresa
Boeing.
Crea con un plotter, una serie de
imágenes del diseño de una
cabina de avión,
usando el modelo 3D de un
cuerpo humano.
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Introducción
Introducción
Él pretende hacer referencia a la creación, almacenamiento y manipulación 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 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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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)
El dispositivo más común.
Botella de vacío.
Cañón de electrones / capa de fósforo.
Electrones atraídos hacia un cilindro ánodo conformando un rayo.
Elementos deflectores del rayo (vertical/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
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 secuencia
continua de
intensidades.
Es una función en el
dominio del tiempo.
(dominio temporal).
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Muestreo de Imágenes
La forma de una señal esta determinada por su espectro de frecuencias.
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 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 Reconstrucción/Muestreo
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 (CRT via
DAC)
Fig. 14.9 La señal original es muestreada, y las muestras utilizadas para reconstruir
la señal. (La imagen 2D recuperada es una aroximación)
(Cortesía de George Wolberg, Columbia University.)
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Frecuencia de Muestras/ Problemas
Las muestras son los 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.
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
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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Evaluación CRT
Ventajas:
Tecnología de emisión de luz.
Efectividad a bajo costo (TVs).
Permite pintar sólidos.
La pantalla total es actualizada a razón constante.
Permiten reproducir una mayor variedad cromática.
Distintas resoluciones se pueden ajustar al monitor.
Desventajas:
Son muestras discretas de la señal (pixels).
Patrones Moirée surgen cuando la máscara y
la frecuenci de barrido no están alineados.
Convergencia: va
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