Gráficos por computadora de polígono: Explorando la intersección de gráficos por computadora poligonales y visión por computadora

Por Fouad Sabry

¿Qué son los gráficos por computadora con polígonos?

Los polígonos se utilizan en los gráficos por computadora para componer imágenes que tienen apariencia tridimensional. Los polígonos están formados por vértices y normalmente se utilizan como triángulos.

Cómo se beneficiará

(I) Información y validaciones sobre los siguientes temas :

Capítulo 1: Polígono (gráficos por computadora)

Capítulo 2: Modelo de estructura alámbrica

Capítulo 3: Sombreado Gouraud

Capítulo 4: Partición del espacio binario

Capítulo 5: Mapeo de texturas

Capítulo 6: Sombreado

Capítulo 7: Malla poligonal

Capítulo 8: Shader

Capítulo 9: Nivel de detalle (gráficos por computadora)

Capítulo 10: Canalización de gráficos

(II) Respondiendo a las principales preguntas del público sobre gráficos por computadora poligonales.

(III) Ejemplos del mundo real sobre el uso de gráficos por computadora poligonales en muchos campos.

Para quién es este libro

Profesionales, estudiantes de pregrado y posgrado, entusiastas, aficionados y aquellos que quieran ir más allá del conocimiento o la información básica para cualquier tipo de Polygon Computer Graphics.

 

• Idioma: Español
• Editorial: Mil Millones De Conocimientos [Spanish]
• Fecha de lanzamiento: 14 may 2024

Vista previa del libro

Capítulo 1: Polígono (infografía)

El campo de los gráficos por computadora hace uso de polígonos para crear imágenes que tienen la impresión de ser tridimensionales.

Los polígonos suelen tener forma triangular, pero no siempre es así. Los polígonos se crean cuando se modela la superficie de un objeto, se seleccionan vértices y se dibuja el elemento mediante un modelo de estructura de alambre. En comparación con un modelo sombreado, esto se muestra más rápidamente; Por lo tanto, los polígonos constituyen una etapa en el proceso de animación por computadora. Es el número de polígonos que se representan en cada fotograma lo que se conoce como recuento de polígonos.

Con la introducción de la quinta generación de consolas de videojuegos, la utilización de polígonos se generalizó y, con cada generación sucesiva, la complejidad de los modelos poligonales aumentó.

Punto

Coma flotante

Punto fijo

Polígono

Debido al proceso de redondeo, cada línea de escaneo tiene su propia dirección en el espacio y puede mostrar su parte delantera o trasera al observador según sus preferencias.

Concepto matemático de fracción

Algoritmo de línea de Bresenham

Existe el requisito de dividir los polígonos en triángulos.

Si el espectador mira todo el triángulo, verá el mismo lado.

Matemáticamente hablando, los números puntuales que se obtuvieron de la etapa de transformación e iluminación deben transformarse en fracciones.

El concepto matemático de coordenadas baricéntricas

Se utiliza en el trazado de rayos

{Fin del capítulo 1}

Capítulo 2: Modelo de estructura metálica

En el campo de los gráficos tridimensionales por computadora, un modelo de estructura alámbrica, también conocido como modelo de estructura alámbrica, es una representación gráfica de una entidad física tridimensional tridimensional. Ya sea identificando cada arista del elemento físico en el punto donde se encuentran dos superficies lisas matemáticamente continuas, o conectando los vértices constituyentes de un objeto mediante líneas (rectas) o curvas, es posible hacerlo. El objeto se representa dibujando líneas en las ubicaciones de cada borde, lo que conduce a la proyección del elemento en el espacio de la pantalla. El uso de alambre metálico por parte de los diseñadores para representar la geometría tridimensional de los elementos sólidos es de donde se origina la palabra marco de alambre de esa práctica. Los modelos informáticos que se construyen utilizando marcos de alambre en tres dimensiones permiten construir y manipular sólidos y superficies sólidas. El dibujo lineal convencional es inferior a las representaciones eficientes y de alta calidad de sólidos que se pueden dibujar mediante el modelado de sólidos en 3D.

La representación de la estructura de diseño subyacente de un modelo tridimensional es posible gracias a la utilización de un modelo de estructura alámbrica. Al rotar el objeto de la manera adecuada y seleccionar la eliminación de líneas ocultas mediante el uso de planos de corte, es posible obtener vistas bidimensionales tradicionales, así como dibujos y representaciones.

Las representaciones de estructura alámbrica se utilizan con frecuencia en situaciones en las que se requiere una velocidad de fotogramas de pantalla relativamente alta. Por ejemplo, cuando se trata de un modelo 3D muy complicado o en sistemas en tiempo real que representan fenómenos externos, se utilizan representaciones de estructura alámbrica, ya que son relativamente fáciles y rápidas de calcular. Las texturas de superficie se pueden agregar automáticamente después de que se haya completado la representación inicial del marco de alambre, lo que es aplicable en situaciones en las que se desea un mayor nivel de detalle gráfico. Gracias a esto, un diseñador puede evaluar rápidamente sólidos, rotar objetos a diferentes vistas e incluso procesar caras y sombreado plano simple. Esto elimina los largos retrasos que conlleva la visualización de imágenes más realistas.

Además, el formato de bastidor de alambre es una opción popular para programar trayectorias de herramientas para máquinas herramienta de control numérico directo (DNC) porque es perfectamente adecuado para este propósito.

Hay imágenes que se asemejan a marcos de alambre que fueron dibujados a mano y se remontan al Renacimiento italiano. Los modelos de estructura de alambre también se utilizaron ampliamente en los videojuegos durante la década de 1980 y principios de la de 1990 para representar cosas tridimensionales. Esto se hizo durante una época en la que los objetos tridimensionales correctamente rellenados habrían sido demasiado complicados de calcular y dibujar con los procesadores que estaban disponibles en ese momento. CAM, que significa fabricación asistida por ordenador, también hace uso de modelos de estructura metálica como entrada.

El modelo de estructura de alambre es el más abstracto y menos realista de los tres tipos principales de modelos de diseño asistido por computadora (CAD) que se utilizan en el diseño tridimensional. Los tipos de superficie y sólido son los otros tipos. Cuando se trata de modelar, el método wire-frame se compone únicamente de líneas y curvas que actúan como conexiones entre los puntos o vértices, definiendo así los límites de un elemento.

La tabla de vértices y la tabla de bordes son las dos tablas que se utilizan para crear las especificaciones de un objeto.

Los valores de coordenadas de cada vértice en tres dimensiones, con referencia al origen, se incluyen en la tabla de vértices.

Usando una tabla de bordes, se pueden determinar los vértices inicial y final de cada borde.

Una interpretación simplista puede producir una representación de estructura alámbrica dibujando sólo líneas rectas entre las coordenadas de la pantalla de los vértices apropiados haciendo uso de la lista de bordes.

No se proporciona información de rostros, a diferencia de las representaciones que están orientadas a una representación más compleja; en su lugar, debe estimarse si es necesario para la representación sólida.

Para convertir las coordenadas tridimensionales de los vértices en las coordenadas bidimensionales de la pantalla, es necesario realizar los cálculos adecuados.

{Fin del capítulo 2}

Capítulo 3: Sombreado de Gouraud

El sombreado de Gouraud, llamado así por Henri Gouraud, es una técnica de interpolación empleada en gráficos por computadora para generar sombreado continuo de superficies representadas por mallas poligonales. En la práctica, el sombreado de Gouraud se utiliza con mayor frecuencia para generar iluminación continua en mallas triangulares calculando la iluminación en las esquinas de cada triángulo e interpolando linealmente los colores resultantes para cada píxel cubierto por el triángulo. El enfoque fue publicado inicialmente por Gouraud en 1971.

Se proporciona una estimación de la normal de superficie de cada vértice en un modelo 3D poligonal para cada vértice o se calcula promediando las normales de