Contenido1.- CONCEPTO DE 3D (tres dimensiones)...........................................................3

Creación de gráficos en 3D...................................................................................3

Definición de Imagen en 3D..................................................................................3

2.- ¿CUALES SON LOS REQUISITOS PARA LA REPRESENTACION DE OBJETOS EN TRES DIMENSIONES?.................................................................4

Modelado........................................................................................................4

Iluminación.....................................................................................................4

Iluminación global...........................................................................................4

Animación.......................................................................................................5

Renderizado...................................................................................................5

3.- CAMPOS DE APLICACIÓN DEL CONCEPTO DE GRAFICACION EN 3D....7

Interfaces gráficos de usuario...............................................................................8

Representaciones gráficas de datos.....................................................................8

Cartografía............................................................................................................8

Medicina................................................................................................................9

Diseño Asistido por Ordenador.............................................................................9

Sistemas Multimedia.............................................................................................9

Simulación............................................................................................................9

Arte por Computadora...........................................................................................9

Entretenimiento...................................................................................................10

Educación...........................................................................................................10

Tratamiento de Imágenes...................................................................................10

BIBLIOGRAFIA......................................................................................................11

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INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR

FELIPE CARRILLO PUERTO

INGENIERIA EN SISTEMAS

UNIDAD III

GRAFICACIÓN EN 3D

TRABAJO:

CONCEPTO DE 3D, REQUISITOS Y APLICACIONES

ALUMNO:Efraín Lara Domínguez

DOCENTE:

LIC. GABRIEL BALAM

SEMESTRE: VI GRUPO: J-2 “B”

7 DE ABRIL DEL 2014

1.- CONCEPTO DE 3D (tres dimensiones).

En computación, las tres dimensiones son el largo, el ancho y la profundidad de una imagen. Técnicamente hablando el único mundo en 3D es el real, la computadora sólo simula gráficos en 3D, pues, en definitiva toda imagen de computadora sólo tiene dos dimensiones, alto y ancho (resolución). 

En la computación se utilizan los gráficos en 3D para crear animaciones, gráficos, películas, juegos, realidad virtual, diseño, etc. 

Creación de gráficos en 3D 

El proceso de la creación de gráficos tridimensionales comienza con un grupo de fórmulas matemáticas y se convierte en un gráfico en 3D. Las fórmulas matemáticas (junto con el uso de objetos externos, como imágenes para las texturas) describen objetos poligonales, tonalidades, texturas, sombras, reflejos, transparencias, translucidez, refraxiones, iluminación (directa, indirecta y global), profundidad de campo, desenfoques por movimiento, ambiente, punto de vista, etc. Toda esa información constituye un modelo en 3D. 

El proceso de transformación de un modelo en 3D hacia una imagen 3d es llamado renderización (rendering). 

Por lo general, la computadora debe contar con una placa aceleradora de 3D para la renderización de gráficos en 3D. La placa aceleradora es un dispositivo que ayuda al microprocesador a la realización de la renderización, pues suele ser un proceso pesado. 

El resultado de una renderización puede ser una imagen 3d estática o una animación 3d. 

Definición de Imagen en 3D

Resultado final del proceso de renderizado de un modelo en 3D. Una imagen en 3D, en definitiva, es una imagen en dos dimensiones que simula las tres dimensiones, pero proviene de un "mundo conceptual en 3D". Ese "mundo en 3d" (ver modelo 3D) permite que puedan generarse múltiples imágenes en 3D desde diferentes perspectivas. 

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Una imagen en 3D puede almacenarse en cualquier formato gráfico ráster. Múltiples imágenes en 3D constituyen una animación 3d

2.- ¿CUALES SON LOS REQUISITOS PARA LA REPRESENTACION DE OBJETOS EN TRES DIMENSIONES?

Normalmente cuando miramos un objeto en el mundo real este tiene una definición perfecta, los objetos reales tienen un detalle infinito, si nos acercamos es posible que surjan más detalles que previamente no habíamos visto. Por otro lado el ordenador debe guardar el mundo artificial de forma digital, y además debe permitir moverlo, cambiarlo, iluminarlo y dotarlo de texturas sin pausas para que dé una sensación de movimiento normal.

Algunos puntos que debemos de considerar para la generación de objetos en 3D son:

Modelado

La etapa de modelado consiste en ir dando forma a objetos individuales que luego serán usados en la escena creada. Existen diversos tipos de geometría para modelador conNURBS y modelado poligonal o subdivisión de superficies. Además, aunque menos usado, existe otro tipo llamado "modelado basado en imágenes" o en inglés image based modeling (IBM). Consiste en convertir una fotografía a 3D mediante el uso de diversas técnicas, de las cuales, la más conocida es la fotogrametría.

Iluminación

Creación de luces de diversos tipos puntuales, direccionales en área o volumen, con distinto color o propiedades. Esto es la clave de una animación.

Gran parte de la iluminación en 3D requiere del entendimiento físico de la luz en la realidad, este entendimiento puede ir desde lo más básico en el tema como por ejemplo el concepto de iluminación global hasta comportamientos complejos y extraños de la luz como la dispersión en superficies y subsuperficies

Iluminación global

En Gráficos por computadora, la Iluminación Global, Iluminación indirecta, o GI (Global Ilumination), se conoce a un conjunto de algoritmos que tratan de simular o aproximar, como la luz emitida por alguna fuente, rebota en cada superficie de la escena iluminando espacios que la luz directa producida por la fuente no alcanzaría a iluminar. Los primeros Algoritmos de Iluminación indirecta buscaban

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simular la luz como fotones, de ahí uno de los algoritmos más implementados es el llamado Photon Map, existen otros algoritmos como el de Quasi Montecarlo, o algoritmos basados en Irradiance Caching, que dependiendo del motor de render con el que se trabaja tienen nombres diferentes e implementaciones propias.

Animación

Los objetos se pueden animar en cuanto a:

Transformaciones básicas en los tres ejes (XYZ), rotación, escala y traslación.

Forma:

Mediante esqueletos: a los objetos se les puede asignar un esqueleto, una estructura central con la capacidad de afectar la forma y movimientos de ese objeto. Esto ayuda al proceso de animación, en el cual el movimiento del esqueleto automáticamente afectará las porciones correspondientes del modelo. Véase también animación por cinemática directa (forward kinematic animation) y animación por cinemática inversa (inverse kinematic animation).

Mediante deformadores: ya sean cajas de deformación (lattices) o cualquier deformador que produzca, por ejemplo, una deformación sinusoidal.

Dinámicas: para simulaciones de ropa, pelo, dinámicas rígidas de objeto.

La animación es muy importante dentro de los gráficos porque en estas animaciones se intenta imitar a la realidad misma; por esto es un trabajo que usualmente requiere muchas horas.

Renderizado

Mediante el renderizado se consiguen imágenes realistas.

Se llama renderización al proceso final de generar la imagen 2D o animación a partir de la escena creada. Esto puede ser comparado a tomar una foto o en el caso de la animación, a filmar una escena de la vida real. Generalmente se buscan imágenes de calidad fotorrealista, y para este fin se han desarrollado muchos métodos especiales. Las técnicas van desde las más sencillas, como el rénder de alambre (wireframe rendering), pasando por el rénder basado en polígonos, hasta las técnicas más modernas como el scanline rendering, el trazado de rayos, la radiosidad o el mapeado de fotones.

El software de rénder puede simular efectos cinematográficos como el lens flare, la profundidad de campo, o el motion blur (desenfoque de movimiento). Estos

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artefactos son, en realidad, un producto de las imperfecciones mecánicas de la fotografía física, pero como el ojo humano está acostumbrado a su presencia, la simulación de dichos efectos aportan un elemento de realismo a la escena. Se han desarrollado técnicas con el propósito de simular otros efectos de origen natural, como la interacción de la luz con la atmósfera o el humo. Ejemplos de estas técnicas incluyen los sistemas de partículas que pueden simular lluvia, humo o fuego, el volumétrico para simular niebla, polvo y otros efectos atmosféricos, y las cáusticas para simular el efecto de la luz al atravesar superficies refractantes.

Otro punto a tratar son los requisitos que debemos manejar en un software a la hora de querer generar un objeto 3D:

Esto es que el ordenador tiene una memoria limitada y no puede almacenar toda la información que una escena real contiene, por lo tanto en el proceso de digitalización de una escena real se pierde información. Cuando generamos una escena artificial siempre se intenta que tenga el máximo de información posible para aumentar el nivel de detalle. El objetivo es equilibrar el nivel de detalle con la facilidad de manipulación de escena, para que podamos movernos por ella en tiempo real sin parones.

En la imagen se compara un zoom realizado en la realidad, sin pérdida de detalle y otro en un mundo digital donde la información es limitada. El problema es guardar el máximo de información pero minimizando la cantidad de datos a guardar y procesar. Para conseguir este objetivo de divide el mundo en conjuntos de objetos y a cada objeto se le asignan unas propiedades. A su vez cada objeto está compuesto por unidades básicas llamadas primitivas, por ejemplo un triángulo. Las primitivas son como los ladrillos para construir la escena. Hay de diversos tipos:

· 3D pixeles: también llamados voxels

· Vectores: Indican una dirección

· Polígonos: triángulos, cuadriláteros

· Primitivas de volumen: esferas, conos, cilindros

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· Creación de la escena: el artista 3D construye cada elemento del mundo 3D, el modelo compuesto de triángulos, los datos de animación para cada elemento y las texturas a aplicar a cada objeto. Finalmente sitúa los objetos en sus posiciones. Otro punto que modela el artista es algunas partes de la escena que no son objetos propiamente dichos, por ejemplo el cielo.

· Programa de aplicación: Es el software encargado de controlar lo que sucede en el mundo 3D, movimiento de los objetos y movimiento del punto desde el que se observa el mundo. La información que genera se usa para generar una lista con todos los objetos visibles que se deben renderizar en cada fotograma, estas listas se llaman "Display List"

· Gestión de la escena: composición final de la "Display list", eliminar los objetos que no entran en el rango de visión, objetos situados por detrás del observador... En este paso también nos aseguramos de que toda la información sobre geometría, texturas y datos de animación están cargados en la memoria.

La información sobre la escena pueden ser de diversos tipos: datos sobre los vértices, datos de texturas, instrucciones y comandos. Sobre los vértices se especifican varios aspectos:

· Posición 3D (coordenadas x, y, z) · Un identificador (para definir a que triángulos pertenece)· Coordenadas de textura· Un vector normal· Color e información de iluminación· Parámetros de skining

3.- CAMPOS DE APLICACIÓN DEL CONCEPTO DE GRAFICACION EN 3D

El concepto de Graficación 3D se utiliza hoy en día en muchas áreas de la industria, los negocios, la educación, el ocio  La lista de aplicaciones es enorme y crece rápidamente porque los ordenadores y los paquetes con capacidades gráficas son más cómodos y efectivos.

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A continuación mostramos una lista con las posibles aplicaciones de la Informática Gráfica:

Interfaces gráficos de usuario.

La mayoría de las aplicaciones que usamos al trabajar en el ordenador usan interfaces de usuario basadas en ventanas (Windows, X-Windows etc

). Los procesadores de texto, las hojas de cálculo, los programas de edición gráfica se favorecen de la utilización de estos entornos gráficos. Juega un papel importante también en la estandarización de las funciones de entrada salida de los datos.

Representaciones gráficas de datos

En el mundo de los negocios, y la ciencia y tecnología. Posiblemente sea éste el segundo uso más importante de la Informática Gráfica; la representación gráfica tanto en 2D como en 3D de datos de funciones matemáticas, físicas y económicas.

Cartografía.

Se utiliza para producir representaciones fiables y esquemáticas de fenómenos naturales a partir de datos capturados con sensores. Como ejemplo podemos pensar en los mapas de relieve o de vegetación que se obtienen a partir de datos transmitidos por los satélites.

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Medicina.

En esta área está jugando un papel cada vez más importante en campos como la diagnosis médica y cirugía. A través de imágenes el médico diagnostica enfermedades y el cirujano es capaz de realizar intervenciones quirúrgicas con menores riesgos.

Diseño Asistido por Ordenador.En CAD el usuario usa gráficos interactivos para diseñar componentes y sistemas de dispositivos mecánicos, eléctricos y de otros tipos.

Sistemas Multimedia.Como su propio nombre indica, la multimedia implica el uso de más de un medio de comunicación. Por supuesto uno de ellos es el medio visual y es aquí donde la Informática Gráfica juega un papel primordial.

Simulación.Los simuladores son empleados con frecuencia por el ahorro que suponen en determinadas aplicaciones industriales o militares. En estos sistemas la parte de Informática Gráfica es fundamental para dar sensación de realidad a la vez que facilitamos su empleo al usuario.

Arte por Computadora.Se utilizan de forma generalizada tanto en aplicaciones de bellas artes como en aplicaciones de arte comercial y publicidad. La mayoría de

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ilustraciones que encontramos en las revistas, carátulas de discos etc , se realizan con paquetes informáticos de Diseño Gráfico.

Entretenimiento.En la actualidad se utilizan comúnmente los métodos de Informática Gráfica en la producción de cine, videojuegos etc

Educación.Donde se están introduciendo los métodos multimedia e hipertexto para mejorar las actitudes hacia el aprendizaje de los alumnos de edades tempranas.

Tratamiento de Imágenes.A pesar de que los métodos que se utilizan en la Informática Gráfica y el procesamiento de imágenes se traslapan, las dos áreas realizan de forma fundamental, operaciones distintas. En la Informática Gráfica se utiliza un ordenador para crear una imagen. En el procesamiento de imágenes se aplican técnicas para tratar e interpretar imágenes existentes. Por lo general, la informática gráfica y el procesamiento de imágenes se combinan en muchas aplicaciones.

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BIBLIOGRAFIA

http://www.taringa.net/posts/info/7317756/Que-es-el-3D-definiciones.html

http://es.wikipedia.org/wiki/Gr%C3%A1ficos_3D_por_computadora

http://www.info-ab.uclm.es/labelec/solar/Video/CONCEPTOS%203D/conceptos%203d.htm

http://www.infor.uva.es/~descuder/docencia/pd/node111.html

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