Los gráficos por computadora se han convertido en una potente herramienta para la producción rápida y económica de imágenes. Prácticamente no existe ninguna tarea en la que la representación gráfica de la información no pueda aportar alguna ventaja y por tanto, no sorprende encontrar gráficos por computadora en muchos sectores.
Breve historia de la Graficacion
Los 1960s
puede decir que la historia comienza con el Proyecto Whirlwind y el sistema computacional SAGE que fue diseñado para apoyar el estado de alerta militar. La estación de trabajo SAGE tenía un monitor vectorial y lápiz luminoso que los operadores usaban para dibujar planes de vuelo sobre las regiones de los Estados Unidos. El monitor es una pantalla de radar con un recuadro alrededor de la región que esta siendo escaneada. Los lápices luminosos son como los viejos taladros de metal.
En 1963 Ivan Sutherland presentó su artículo Sketchpad en el Summer Joint Computer Conference. Sketchpad permitía el diseño interactivo en un monitor de gráficos de vectores con un lápiz luminoso como dispositivo de entrada.
En 1963, Douglas Englebart inventó el Mouse en los laboratorios de Xerox PARC. Este mouse usaba dos ruedas perpendiculares entre ellas: la rotación de cada rueda era trasladada en movimiento a lo largo de un eje en el plano.
Los 1970s
A principios de los 1970s el Sistema de Imágenes de Evans & Sutherland era una computadora high-end de gráficos. El primer microprocesador para computadoras fué creado en Intel en 1971, este era de 8 bits e inicio la serie de los “8”: 8088, 8086, 80186, etc.
Los videojuegos como arcade nacieron en 1971 cuando Nolan Bushnell comenzó a comercializar Computer Space, una versión de Space War, en Estados Unidos, aunque es posible que se le adelantara Galaxy War otra versión arcade de Space War aparecida a principios de los 70 en el campus de la universidad de Stanford.
En 1976 la computadora Apple I fue el primer éxito comercial de la computación personal. El Apple I fue uno de los primeros computadores personales, y el primero en combinar un teclado con un microprocesador y una conexión a un monitor. El Apple I fue diseñado por Steve Wozniak originalmente para uso personal. Un amigo de Steve Wozniak, Steve Jobs, tuvo la idea de vender el computador. Fue vendido como el primer producto de
Apple, comenzando en abril de 1976. Su precio al por menor era US$666.66. Cerca de 200 unidades fueron producidas.
Los 1980s
La IBM PC comenzó a ser vendida en agosto de 1981. La frase "computadora personal" era de uso corriente antes de 1981, y fue usada por primera vez en 1972 para denominar al Xerox PARC's Alto. Sin embargo, debido al éxito del IBM PC, lo que había sido un término genérico llegó a significar específicamente una computadora compatible con las especificaciones de IBM.
En 1982 se lanzó la tarjeta Hércules, la primera tarjeta de video. Esta tarjeta se podía visualizar gráficos y textos simultáneamente. En modo texto, soportaba una resolución de 80x25 puntos. En tanto que en los gráficos lo hacía con 720x350 puntos, dicha tarjeta servía sólo para gráficos de un solo color. La tarjeta Hércules tenía una capacidad total de
64k de memoria video RAM. Poseía una frecuencia de refresco de la pantalla de 50HZ.
En 1983 Jobs se dio cuenta de que el futuro eran los iconos y los entornos agradables, y los patrocinó creando el Apple Lisa, primer ordenador comercial con interfaz gráfica y ratón, y posteriormente en 1984 el primer Apple Macintosh.
El 28 de junio de 1985, un par de años después del primer aviso de Windows en noviembre de 1983 se lanzo Microsoft Wndows 1.0. En la caja azul se anunciaba una interface gráfica de Windows con las ventanas embaldosadas. La estrategia de venta de Microsoft para Windows era proporcionar un nuevo ambiente de desarrollo y un nuevo entorno de software en el que se utilizan imágenes de mapa de bits y un ratón.
La tarjeta VGA (Video Graphics Array) fue creada en 1987 por IBM. Las estaciones de trabajo de Silicon Graphics que soportaban rasterizado de dibujo de líneas en tiempo real se convirtieron en el deseo de los desarrolladores de gráficas. Los circuitos VLSI (Very Large Scale Integration) para procesadores gráficos y procesamiento paralelo se convirtieron en áreas de investigación importantes a finales de los 1980s.
Los 1990s
Unix, X y Silicon Graphics Gl eran el sistema operativo, sistema de ventanas y la Interfaz de Programación de Aplicaciones (API, Application Programming Interface) que los desarrolladores de gráficos utilizaban a principios de los 1990s.
En 1991 las computadoras Hand-held se inventaron en HP (HewlettPackard). En 1992 OpenGL se convirtió en un estándar de APIs gráficas. OpenGL es una biblioteca gráfica desarrollada originalmente por Silicon Graphics Incorporated (SGI). OpenGL significa Open Graphics Library, cuya traducción es biblioteca de gráficos abierta.
Mosaic fue creado en 1993 por Marc Andressen en la Universidad de Illinois (University of Illinois) en el Centro Nacional para Aplicaciones Científicas (NCSA). Fue el primer navegador gráfico disponible para visualizar páginas web.
En 1996 sale al mercado Nintendo 64. También fueron lanzados varios periféricos: un micrófono que permitía jugar un juego con funciones de reconocimiento de voz, uno que permitía leer cartuchos de Game Boy, una unidad de Disquetes y un cartucho que permitía capturar audio y video a los disquetes. Sin embargo el mayor problema de estos periféricos fue el poco soporte que tuvieron.
Las tarjetas gráficas tales como la 3DFX de Nvidia se comenzaron a popularizar en 1995. Las tarjetas Nvidia utilizan el puerto AGP inventado por Intel en 1996 como solución a los cuellos de botella que se producían en las tarjetas gráficas que usaban el bus PCI.
El formato de DVD se anuncio en septiembre de 1995; la especificación oficial fue desarrollado por un consorcio de 10 compañías: Hitachi, JVC, Matsushita, Mitsubishi, Philips, Pioneer, Sony, Thomson, Time Warner, y Toshiba . Al inicio, existían varias propuestas de diferentes compañías y debido a la incompatibilidad se realizó el estándar.
2000 - a la fecha
En la actualidad la mayoría de las personas que trabajan con gráficos utilizan computadoras de grandes capacidades: discos duros de terabytes, tarjetas gráficas aceleradoras de video con memoria en gigabytes, mouse óptico y memoria RAM en el orden de los gigas. También son muy utilizadas las computadoras Macintosh especialmente en lo relacionado a efectos especiales y gráficos de animación.
En general, el hardware y software utilizado en lo que va de esta década es la popularización de tecnologías creadas anteriormente pero que en el pasado no se habían difundido, eran costosas o no estandarizadas.
1.2. Aplicaciones
Diseño Asistido por Computadora
En los procesos de diseño se hace un uso importante de las gráficas por computadora, en particular, para sistemas de ingeniería y arquitectura, sin embargo, en la actualidad casi todos los productos se diseñan por computadora. Los métodos CAD se utilizan diariamente en el diseño de automóviles, aeronaves, embarcaciones, naves espaciales, computadoras, telas, construcciones, software y otros muchos productos.
El diseño asistido por computadora, abreviado DAO pero más conocido por las siglas inglesas CAD (Computer Aided Design), se trata básicamente de una base de datos de entidades geométricas (puntos, líneas, arcos, etc) con la que se puede operar a través de una interfaz gráfica. Permite diseñar en dos o tres dimensiones mediante geometría alámbrica, esto es, puntos, líneas, arcos, splines, superficies y sólidos para obtener un modelo numérico de un objeto o conjunto de ellos.
Arte digital
Los métodos de gráficas por computadora se utilizan en forma forma generalizada tanto en aplicaciones de bellas artes como en aplicaciones de arte comercial.
Los artistas o autores utilizan una variedad de métodos computacionales, incluyendo hardware de propósito especial como tabletas digitalizadoras, software desarrollado para este propósito, tales como Adobe Photoshop o Macromedia FreeHand y paquetes CAD.
Una ventaja que ofrece el arte digital es que a diferencia del convencional, el primero permite el uso de “layers” o capas, las cuales permiten añadir profundidad a las imágenes.
De igual manera, el arte digital no se desgasta con el tiempo ni las condiciones normales a las que se somete el arte gráfico común. Algunos artistas y sociedades puristas no consideran al arte digital como un arte debido a la ausencia de contacto con las herramientas tradicionales tales como brochas y lienzos.
Entretenimiento
En la actualidad, se utilizan comúnmente métodos de gráficas por computadora para producir películas, videos musicales y programas de televisión. En ocasiones se despliegan solo imágenes gráficas y otras veces se combinan objetos (creados en la computadora) con actores u objetos reales.
Animación por computadora
La animación pertenece al ámbito del cine y la televisión aunque está en relación directa con las artes visuales clásicas, dibujo, pintura y escultura, así como con la fotografía. Para realizar animaciones existen numerosas técnicas que van más allá de los familiares dibujos animados. Una técnica muy utilizada en la actualidad es la animación por computadora, esta permite reducir los costos de producción y edición.
Videojuegos
Un videojuego (llamado también juego de vídeo) es un programa informático, creado expresamente para divertir, formando parte del sector audiovisual. Los videojuegos están basados en la interacción entre una persona y una computadora (ordenador). Los videojuegos recrean entornos virtuales en los cuales el jugador puede controlar a un personaje o cualquier otro elemento de dicho entorno, y así conseguir uno o varios objetivos por medio de unas reglas determinadas.
Películas
Las gráficas por computadora se utilizan en diversas etapas de la creación de películas. Se puede utilizar la animación, edición y efectos especiales, siendo los efectos especiales lo que mas llama la atención entre los consumidores.
Educación y capacitación
A menudo, se utilizan como instrumentos de ayuda educativa modelos de sistemas físicos, financieros y económicos, los cuales se generan por computadora. Modelos de sistemas físicos, fisiológicos, tendencias de población, pueden ayudar a los estudiantes a comprender la operación del sistema.
En el caso de algunas aplicaciones de capacitación, se diseñan sistemas especiales. Como ejemplos de tales sistemas especializados, podemos mencionar los simuladores para sesiones de práctica o capacitación de capitanes de barco, pilotos de avión, operadores de equipo pesado y el personal de control de tráfico aéreo.
Visualización
Las cámaras vía satélite y otras fuentes acumulan grandes archivos de datos más rápido de lo que se puede interpretar. El rastreo de estos grandes conjuntos de número para determinar tendencias y relaciones es un proceso tedioso e ineficaz. Pero si se convierten a una forma visual es frecuente que se perciban de inmediato las tendencias y los patrones.
Procesamiento de imágenes
A pesar de que los métodos empleados en las gráficas por computadora y en el procesamiento de imágenes se traslapan, las dos áreas realizan, en forma fundamental, operaciones distintas. En las gráficas por computadora, se utiliza una computadora para crear una imagen. Por otro lado, en el procesamiento de imágenes se aplican técnicas para modificar o interpretar imágenes existentes, como fotografías y rastreos de televisión. Las dos aplicaciones principales del procesamiento de imágenes son:
• El mejoramiento de la calidad de la imagen y
• la percepción de la máquina de información visual, como se utiliza en la robótica.
Interfaces gráficas de usuario
Es común que los paquetes de software ofrezcan una interfaz gráfica. Un componente importante de una interfaz gráfica es un administrador de ventanas que hace posible que un usuario despliegue áreas con ventanas múltiples. Cada ventana puede contener un proceso distinto que a su vez puede contener despliegues gráficos y no gráficos.
1.3 .Formatos gráficos de almacenamiento
El almacenamiento de los datos que componen una imagen digital en un archivo binario puede realizarse utilizando diferentes formatos gráficos, cada uno de los cuales ofrece diferentes posibilidades con respecto a la resolución de la imagen, la gama de colores, la compatibilidad, la rapidez de carga, etc.
La finalidad última de un formato gráfico es almacenar una imagen buscando un equilibrio adecuado entre calidad, peso final del fichero y compatibilidad entre plataformas. Para ello, cada formato se basa en una o más técnicas diferentes, que pueden incluir codificación especial, métodos de compresión, etc.
Existen dos tipos de formatos: los vectoriales y los de mapa de bits también conocidos como rasterizados.
Una imagen rasterizada es una estructura o fichero de datos que representan generalmente una rejilla rectangular de pixeles o puntos de color en un monitor de ordenador, papel u otro dispositivo de representación.
El color de cada pixel está definido individualmente; Por ejemplo, una imagen en un espacio de color RGB, almacenaría el valor de color de cada pixel en tres bytes: un para el verde, para el azul, y para el rojo.
AI, Adobe Ilustrator
El metaformato AI es el utilizado por el programa Adobe Ilustrator para guardar sus ficheros gráficos nativos.
Los ficheros AI admiten cabecera de previsualización (thumbnail) y pueden trabajar con vectores y mapas de bits. Permiten texturas, degradados, fotos integradas o vinculadas a ficheros externos, textos trazados o con fuentes incluidas y manejo de capas y máscaras.
Suele producir ficheros de peso medio, dependiendo del contenido, pero se puede rebajar ya que admite algoritmos de compresión sin pérdidas.
BMP, BitMaP
Los archivos con extesión .BMP, en los sistemas operativos Windows, representan la sigla BitMaP, o sea mapa de bits. Los archivos de mapas de bits se componen de direcciones asociadas a códigos de color, uno para cada cuadro en una matríz de pixeles tal como se esquematizaría un dibujo de "colorea los cuadros" para niños pequeños.
CDR, Corel Draw
CDR es el formato nativo del programa de gráficos vectoriales Corel Draw, siendo válido para PC y MAC.
Es un formato vectorial, pero admite la inclusión de elementos de mapa de bit (integrados o vinculados a ficheros externos), pudiendo llevar además cabecera de previsualización (thumbnail).
CIN, Cineon
El formato Cineon fue diseñado específicamente para representar imágenes escaneadas de películas. Tiene algunas diferencias interesantes con otros formatos tales como el tiff y jpeg:
• Los datos son almacenados en un formato grande que corresponden directamente a la densidad del negativo. densidad = log(exposición)
• Cada canal (RGB) se almacena en 10 bits empacado en palabras de 32 bits con 2 bits libres
CPT, Corel PhotoPaint
Formato propietario usado por defecto en los documentos de Corel PhotoPaint. Dispone de importantes características extra, como la composición por capas. Compatible con muy pocos programas aparte de los de la misma casa. Su tamaño suele ser menor que el de los documentos creados por Adobe Photoshop.
DPX, Digital Picture eXchange
DPX es un formato común para películas digitales y es un estándar ANSI/SMPTE (268M- 2003). El formato representa la densidad de cada canal de color de un negativo escaneado en un formato de 10 bits de longitud donde la gama del negativo original es preservado tal como se tomo del escaner. DPX ofrece gran flexibilidad en el almacenamiento del color y otra información de intercambio para detalles de producción. Posee múltiples formas de empaquetado y alineación.
DRW, Draw
Formato gráfico vectorial usado por diferentes programas que funcionan bajo DOS y Windows, como Micrografx Designer o Windows Draw. Los gráficos .drw pueden ser incluidos en presentaciones creadas con PowerPoint, en diagramas de Microsoft Visio 2000 o en documentos de Microsoft Word.
DXF, Drawing Interchange Format
El formato DXF es un formato vectorial que la empresa Autodesk lanzó para permitir el intercambio de archivos de dibujo entre los diferentes programas de CAD. Soporta hasta 256 colores (8 bits).
EMF, Enhanced MetaFile
EMF es un metaformato gráfico vectorial de 32 bits, reconocido por casi todas las aplicaciones de diseño gráfico y compatible con los sistemas operativos Windows, pudiendo ser usado en las aplicaciones del paquete Office.
EPS, Encapsulated PostScript
PostScript encapsulado, o EPS, es un formato de archivo gráfico. Un archivo EPS es un archivo PostScript que satisface algunas restricciones adicionales. Estas restricciones intentan hacer más fácil a programas de software el incluir un archivo EPS dentro de otro documento PostScript.
EXR, Extended Dynamic Range Image File Format
OpenEXR es el formato de código libre para imágenes de alto rango dinámico (High dynamic-range o HDR) desarrollado por la industria Light & Magic para la generación de imágenes en las producciones de cine. La principal ventaja del formato es que soporta píxeles en coma flotante de más de 32 bits y múltiples algoritmos de compresión sin pérdidas, con un ratio superior al 2:1 en imágenes con grano.
FLA, Macromedia Flash Document
Fla es el formato utilizado por Macromedia Flash para la creación y edición de sus populares animaciones. Un archivo fla guarda todos los datos de una película: los gráficos y textos en forma vectorial, las imágenes incluidas en la película, los sonidos o algún otro elemento tal como un vídeo, así como la información de la animación en sí y los actionscripts.
FHx, Macromedia FreeHand File
Formato nativo del programa de gráficos vectoriales FreeHand x, x representa la versión de la aplicación mencionada. Puede llevar cabecera de previsualización (thumbnail) y se puede comprimir, dependiendo el tamaño final del contenido. Puede llevar las fotos integradas o vinculadas a ficheros externos y textos trazados o con fuentes incluidas. Es posible importarlo a diferentes programas gráficos, como Macromedia Flash o Adobe Ilustrator, pero no es soportado por ningún navegador web.
GIF, Graphics Interchange Format
GIF es un formato gráfico utilizado ampliamente en la World Wide Web, tanto para imágenes como para animaciones.
El formato fue creado por CompuServe en 1987 para dotar de un formato de imagen a color para sus áreas de descarga de ficheros, sustituyendo su temprano formato RLE en blanco y negro. GIF llegó a ser muy popular porque podía usar el algoritmo de compresión LZW (Lempel Ziv Welch) para realizar la compresión de la imagen, que era más eficiente que el algoritmo Run-Lenght Encoding (RLE) que usaban formatos como PCX y MacPaint. Por lo tanto, imágenes de gran tamaño podían ser descargadas en un razonable periodo de tiempo, incluso con modems muy lentos.
JPEG, Joint Photographic Experts Group
JPEG es un algoritmo diseñado para comprimir imágenes con 24 bits de profundidad o en escala de grises. JPEG es también el formato de fichero que utiliza este algoritmo para comprimir imágenes. JPEG sólo trata imágenes fijas, pero existe un estándar relacionado llamado MPEG para videos. El formato de archivos JPEG se abrevia frecuentemente JPG debido a que algunos sistemas operativos sólo aceptan tres letras de extensión.
JP2, Joint Photographic Experts Group 2000
JPEG 2000 es una norma de compresión de imágenes basada en la transformada discreta de wavelet. Fue creada por el comité Joint Photographic Experts Group que anteriormente había creado el algoritmo JPEG. Su objetivo fue el de mejorar el algoritmo JPEG, basado en la transformación discreta del coseno. Usualmente los archivos con este formato utilizan la extensión .jp2.
MNG, Multiple-image Network Graphics
El MNG (pronunciado ming) es un formato de fichero, libre de derechos, para imágenes animadas. Las iniciales significan Multiple-image Network Graphics. El formato MNG está estrechamente vinculado al formato de imagen PNG
PBM, Portable Bitmap Format
Formato simple para gráficos en blanco y negro. Utiliza 1 bit por pixel. A diferencia del resto de formatos gráficos, un fichero PBM contiene texto plano y puede ser modificado con un simple procesador de texto. Está relacionado con los formatos PGM (escala de grises) y PPM (color).
PCX, PiCture eXchange
PCX es un formato de imagen digital que usa la forma simple de la codificación runlength (un tipo de compresión sin perdidas).
PDF, Portable Document Format
PDF es un formato de almacenamiento de documentos, desarrollado por la empresa Adobe Systems. En esencia no es un formato gráfico propiamente dicho, sino un formato de almacenamiento de documentos, que permite almacenar texto con formato, imágenes de diferentes tipos, etc. Es una versión simplificada de PostScript; permite contener múltiples páginas y enlaces.
PGM, Portable Graymap Format
PGM es un formato de gráficos simple en escala de grises. Utiliza 8 bits por píxel. A diferencia del resto de formatos gráficos, un fichero PGM contiene texto plano y puede ser modificado con un simple procesador de texto. Está relacionado con los formatos PBM (blanco y negro) y PPM (color).
PIC, Picture
PIC es un formato utilizado en muchas aplicaciones gráficas que funcionan bajo MSDOS
y Windows, como PC Paint y Pictor.
Este formato puede almacenar una imagen de mapa de bits con dos posibilidades: 256 colores a una resolución máxima de 320 x 200 píxeles y 16 colores a una resolución de 640 x 480 píxeles. También puede almacenar una secuencia de imágenes en cada fichero, siendo en este caso sólo posible imágenes en tonos de gris.
PNG , Portable Network Graphic
PNG es un formato gráfico basado en un algoritmo de compresión sin pérdida para
bitmaps no sujeto a patentes. Este formato fue desarrollado en buena parte para solventar las deficiencias del formato GIF y permite almacenar imágenes con una mayor profundidad de color y otros importantes datos.
PPM, Portable Pixmap Format
PPM es un formato gráfico simple en color. Utiliza 24 bits por píxel: 8 para el rojo, 8 para el verde y 8 para el azul. A diferencia del resto de formatos gráficos, un fichero PPM contiene texto plano y puede ser modificado con un simple procesador de texto. Está relacionado con los formatos PGM (escala de grises) y PBM (blanco y negro).
PSD (Photoshop Digital Format)
PSD es el formato de mapa de bits (aunque con funcionalidades avanzadas) nativo del programa de tratamiento de imágenes Adobe Photoshop, válido para MAC y PC.
Es un formato sin compresión, por lo que no produce pérdidas de calidad, y admite todos los Modos de Color, canales alfa, tintas Planas, guías, trazados, selecciones, textos, capas simples y de ajuste y máscaras.
PSP, Documento de Paint Shop Pro
Formatos estándar de los documentos de Paint Shop Pro, similares a los documentos .psd de Photoshop. Compatible con muy pocos programas.
SVG, Scalable Vector Graphics
SVG es un lenguaje para describir gráficos vectoriales bidimensionales, tanto estáticos como animados (estos últimos con ayuda de SMIL), en XML. SVG se convirtió en una recomendación del W3C en Septiembre de 2001, por lo que ya ha sido incluido de forma nativa en el navegador web del W3C Amaya.
SWF, ShockWave Flash
SWF es la extensión de los archivos creados con Macromedia Flash, y significa ShockWave Flash. Los archivos SWF pueden protegerse para que no sean editables, y son una compilación y compresión del archivo de autor (FLA) editable desde Flash.
TGA, Truevision TGA
El formato TGA es un formato gráfico de mapa de bits desarrollado por la empresa
Truevision para las tarjetas Targa y Vista, válido para PC y MAC, que permite guardar imágenes monocromáticas (2 bits) y con diferentes niveles de profundidad de color (8, 16, 24 y 32 bits), utilizando o no una paleta gráfica. Puede trabajar en Escala Grises, Color Indexado, RGB (16 y 24 bits sin canales alfa) y RGB de 32 bits (un solo canal alfa).
TIFF, Tagged Image File Format
La denominación en inglés Tagged Image File Format (formato de archivo de imágenes con etiquetas) se debe a que los ficheros TIFF contienen, además de los datos de la imagen propiamente dicha, "etiquetas" en las que se archiva información sobre las características de la imagen, que sirve para su tratamiento posterior.
WMF, Windows MetaFile Format
WFM es un metaformato de 16 bits de los sistemas operativos Windows, siendo un estándar de intercambio de gráficos entre las diferentes aplicaciones Microsoft (Word, Excel, Access, etc.).
XBM, X BitMap
Formato nativo en blanco y negro del sistema X Window, compatible con la mayoría de navegadores web. Se trata de un formato ASCII sin compresión diseñado de tal forma que los ficheros tienen sintaxis de C/C++, pudiendo ser incluidos en el código fuente.
XCF, eXperimental Computing Facility
Formato nativo para el programa The GIMP (OpenSource), con múltiples características extra, como la composición por capas. Usado, sobre todo, en The GIMP, pero también leíble por ImageMagick.
X-Pixmap (.xpm)
Inspirado en el formato XBM, es usado casi exclusivamente en plataformas UNIX, Linux, BSD con el sistema X Windows.
Diferencia entre formatos: los vectoriales y los de mapa de bits también conocidos como rasterizados
Los rasterizados se distinguen de los vectoriales en que estos últimos representan una imagen a través del uso de objetos geométricos como curvas y polígonos mientras que los mapas de bits se almacenan como un conjunto de pixeles.
