1.2 Dispositivos de hardware y software para el despliegue gráfico.

• Hardware

Un sistema gráfico tradicional consta de cuatro componentes: procesador, unidad de procesamiento gráfico, dispositivos de entrada y dispositivos de salida. El procesador desempeña un papel central en cualquier sistema gráfico y cada uno de los demás componentes debe comunicarse en algún momento con otro, o con el procesador mediante un canal de datos.

El hardware gráfico consiste en todas aquellas herramientas físicas que ayudan al usuario a facilitar la interacción con la realidad y lo virtual.

Y existen diferentes dispositivos para interactuar con la computadora para el desarrollo de aplicaciones e imágenes gráficas. En los monitores que es una de las partes más esenciales por que el usuario puede ver los resultados por medio de la pantalla, y existen diferentes tipos de monitores y pantallas para mejorar la calidad de la imagen y mostrar los píxeles a una mejor definición.

La memoria de vídeo o Frame Buffer, es la memoria que se le asigna para contener la información de la imagen y se han desarrollado distintas tecnologías DRAM, VRAM, WRAM, EDO, ETC...

Existen dos componentes básicos para el despliegue de gráficos:

• La tarjeta de video.
• El monitor.

Las tarjetas de video es la parte encargada de realizar todo el procesamiento de información que conllevan los SG. Dichas tarjetas pueden ser internas o externas.

Las tarjetas de video definen su capacidad en la resolución (tamaño de la pantalla). Por ejemplo el estándar UXVGA procesa gráficos en dimensiones de 1600x1200 pixeles (puntos por pantalla) a 16 millones de colores.

                 

Generalmente el dispositivo principal de salida de un sistema gráfico es un monitor de video. El tipo más común es un CRT y actualmente se incrementa el uso de los LCD.

Una aplicación más reciente de los gráficos por computadora es la creación de los entornos de realidad virtual en los que el usuario puede interactuar con los objetos en una escena tridimensional. Los dispositivos hardware especializados proporcionan efectos de visión tridimensional y permiten al usuario tomar los objetos de la escena.

La cantidad de memoria de video requerida para almacenar una pantalla se determina multiplicando el número de pixeles horizontales, el número de pixeles verticales y el número de bytes usados para codificar un pixel. Memoria de video = Res. H x Res. V x Núm. de bytes por pixel

Cada pixel se codifica mediante un conjunto de bits de longitud determinada (la llamada profundidad de color ), por ejemplo, puede codificarse un pixel con un byte, u 8 bits, de manera que cada pixel admite 256 variantes (2 dígitos por bit, elevados a la octava potencia). En las imágenes de color verdadero se suelen usar tres bytes para definir un color, es decir, en total podemos representar un total de 2 elevado a 24, o sea 16,777,216 colores diferentes.

El usuario de un sistema gráfico se comunica con el programa por medio de ciertos dispositivos de entrada y obtiene los resultados en los dispositivos de salida.

 

Ejemplo de hardware de graficación:

• Impresora 3D

Una impresora 3D es una máquina capaz de realizar réplicas de diseños en 3D, creando piezas o maquetas volumétricas a partir de un diseño hecho por ordenador, descargado de internet o recogido a partir de un escáner 3D. Surgen con la idea de convertir archivos de 2D en prototipos reales o 3D. 

Una impresora 3D lo que realmente hace es producir un diseño 3D creado con el ordenador en un modelo 3D físico (real). Es decir, si hemos diseñado en nuestro ordenador, por ejemplo, una simple taza de café por medio de cualquier programa CAD (Diseño Asistido por Computador), podremos imprimirla en la realidad por medio de la impresora 3D y obtener un producto físico que sería la propia taza de café.

¿Cómo Funciona una Impresora 3D? 

Las impresoras 3D lo que hacen es crear un objeto con sus 3 dimensiones y esto lo consigue construyendo capas sucesivamente hasta conseguir el objeto deseado. Echa un vistazo a la siguiente imagen para entenderlo mejor:

En la imagen anterior vemos 3 figuras. La primera es la que dibujamos nosotros mismos en un papel, por ejemplo, del objeto que queremos imprimir en sus 3 dimensiones, después, con un programa de CAD diseñamos ese objeto en nuestro ordenador que sería la segunda figura, y por último separamos ese objeto en capas para ir imprimiendo capa por capa en la impresora de 3 dimensiones, que es lo que vemos en la tercera figura. Es decir, de un boceto en papel podemos conseguir un objeto en la realidad con el material adecuado.

El proceso que utilizan estas impresoras para crear el objetos por capas se llama "proceso aditivo". Hoy en día ya existen incluso escaner 3D que nos pueden escanear un objeto y directamente verlo en nuestro ordenador para luego imprirlo, sin necesidad de tener que dibujarlo con el ordenador. Esto lo hace todavía más sencillo, de hecho con estos escaneres crear un objeto en 3D es casi como hacer una simple foto.

Las impresoras 3d utilizan principalmente 3 tipos de formas de imprimir, lo que da lugar a 3 tipos de impresoras 3d diferentes. Aunque todos los tipos de impresoras 3d utilizan el proceso aditivo, hay algunas diferencias en la forma de construir el objeto.

• Escáner 3D

Un escáner 3D es un dispositivo que analiza un objeto o una escena para reunir datos de su forma y ocasionalmente su color. La información obtenida se puede usar para construir modelos digitales tridimensionales que se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones. Desarrollados inicialmente en aplicaciones industriales (metrología, automóvil), han encontrado un vasto campo de aplicación en actividades como la arqueología, arquitectura, ingeniería, y entretenimiento (en la producción de películas y videojuegos).

• Mediante un haz láser, el escáner calcula la distancia, desde el emisor hasta un punto de un objeto al alcance de su trayectoria.
• Mediante un espejo o varios espejos giratorios, barriendo en (x,y) o (φ,θ), el escáner hace incidir dicho haz láser, en una gran cantidad de puntos dentro de una zona del espacio, proporcionando así la distancia a todos esos puntos.
• La nube de puntos así generada, contiene también información sobre la distancia entre sí de los distintos puntos del objeto
• Dependiendo de la distancia al objeto, la precisión deseada y el objeto en cuestión, suelen ser necesarias varias tomas.
• Para producir un modelo 3D, se emplean aplicaciones software que permite orientar las distintas tomas.
  
  
  
  Cuando un escáner 3D escanea un objeto, toma datos de muchos pequeños puntos con los cuales crea el modelo 3D.
  
  Hay dos tipos de escáneres 3D en función de si hay contacto con el objeto o no. Los escáneres 3D sin contacto se pueden dividir además en dos categorías principales: escáneres activos y escáneres pasivos. Hay una variedad de tecnologías que caen bajo cada una de estas categorías.

• Software

Una representación gráfica consiste en un conjunto de pixeles que se obtiene apartir de una idea de más alto nivel; como puede ser la descripción de la gráfica en términos de líneas, arcos, colores etc. o incluso en términos de objetos tridimensionales, puntos de vista e iluminación. 

El cómo llegar de estas descripciones de alto nivel al conjunto de pixeles final es algo de lo que las diferentes partes del sistema se deberán encargar; por lo general el programador dispone de una serie de librerías de programación gráfica que le permiten escribir aplicaciones sin tener que llegar a conocer en detalle el hardware sobre el que se ejecutará su código, y sin tener que escribir desde el principio miles de procedimientos que, además, distan de ser triviales. 

Ejemplos de estas librerías podrían son OpenGL de SGI y Direct3D de Microsoft.

                  

                      

Licencia: 

• Maya, Software de Modelado en Autodesk. 
• 3D's Max
• CorelDraw 
• Adobe Photoshop
• SketchUp 

Gratuitos:

• AUTOCAD 
• GPP (General-Programming-Packages).
• GL (Graphics Library).
• OpenGL.
• VRMl (Virtual Reality Modeling Laguage).
• Java 2D.
• Java 3D.

1. Adobe Photoshop es un editor de gráficos rasterizados desarrollado por Adobe Systems Incorporated. Usado principalmente para el retoque de fotografías y gráficos, su nombre en español significa literalmente "taller de fotos".
   Lenguajes de programación: C++, Pascal
   
2. AutoCAD es un software de diseño asistido por computadora utilizado para dibujo 2D y modelado 3D. Actualmente es desarrollado y comercializado por la empresa Autodesk. 
   Programado en: Autolisp, Visual Basic y C++
   
3. Autodesk Maya es un programa informático dedicado al desarrollo de gráficos 3D por ordenador, efectos especiales y animación.
   Programado en: C++​; MEL; Python​
   
4. Autodesk 3ds Max es un programa de creación de gráficos y animación 3D desarrollado por Autodesk, en concreto la división Autodesk Media & Entertainment.
   Programado en: C Sharp
   
5. CorelDRAW es una aplicación informática de diseño gráfico vectorial, es decir, que usa fórmulas matemáticas en su contenido.
   Escrito en: C++, C#