Introducción a Gráficas

Semestre 02, 2026

Definición

Gráficas por computadora

Área de la computación dedicada a generar, manipular y representar imágenes mediante computadoras.

Construyen la imagen a partir de modelos y datos.
Se diferencian del procesamiento de imágenes, que parte de una imagen ya existente.

Casos de uso

Videojuegos, simulaciones, cine (CGI), realidad aumentada y virtual.

Entretenimiento, medicina, ingeniería (CAD) y ciencia.

Historia

Años 50–60: primeros gráficos en osciloscopios y plotters. En 1963, Ivan Sutherland crea Sketchpad, precursor de las interfaces gráficas.

Años 70: se consolida la rasterización. El algoritmo de Bresenham dibuja líneas eficientemente; primeros sombreados (Gouraud, Phong) y Pong (1972).

Historia

Años 80: SGI desarrolla IRIS GL, precursor de OpenGL. El cine adopta el CGI (Tron, 1982).

Años 90: OpenGL (1992) y DirectX (1995). Primeras GPUs. Jurassic Park (1993) y Toy Story (1995, primer largometraje por computadora).

Historia

2000–2010: shaders programables y GPUs (NVIDIA, ATI) permiten gráficos 3D complejos en tiempo real.

Presente: ray tracing en tiempo real (NVIDIA RTX), Unreal Engine 5, iluminación global dinámica y realidad virtual y aumentada.

Conceptos clave

Píxel: la unidad mínima de una imagen.

Resolución: el número de píxeles de la imagen (ancho × alto).

Modelos de color: RGB (aditivo, pantallas) y CMYK (sustractivo, impresión).

Sistemas de coordenadas: mundo, cámara y pantalla.

Tipos de gráficos

Raster: imágenes como matrices de píxeles; pierden calidad al ampliarse (BMP, PNG, JPG).

Vectoriales: primitivas geométricas; escalan sin pérdida (SVG).

2D vs. 3D: imágenes planas frente a escenas con profundidad.

Pipeline gráfico

Definición

Proceso mediante el cual se transforma un mundo 3D en una imagen 2D lista para mostrar en pantalla.

En el hardware moderno, estas etapas se ejecutan en la GPU mediante shaders programables (vertex shader y fragment shader).

Etapas del pipeline

1Modelado

Geometría de los objetos en 3D: vértices, aristas y polígonos.

2Transformación

Mover, rotar y escalar objetos con matrices y álgebra lineal.

3Iluminación

Cómo la luz afecta cada superficie según material y normales.

4Proyección

Convertir la escena 3D a 2D con una cámara virtual.

Rasterización

5Rasterización

Convertir las primitivas 2D (triángulos, líneas) en píxeles del framebuffer.
El Z-buffer determina qué píxeles son visibles y oculta las superficies traseras.

Píxel

Picture element

Es la unidad más pequeña de una imagen digital: un punto en una cuadrícula 2D que almacena un color y su brillo.

En una pantalla, millones de píxeles forman las imágenes que vemos.

Resolución

La cantidad de píxeles en la pantalla define la resolución.
1920x1080 significa 1920 columnas y 1080 filas de píxeles.
A mayor resolución, mayor detalle.

Profundidad de color

Los bits por píxel determinan cuántos colores puede representar cada píxel.

Bits	Colores
1 bit	Monocromo (2 colores)
4 bits	Paleta de 16 colores (color map)
8 bits	Paleta de 256 colores (color map)
16 bits	High color (~65 mil colores)
24 bits	True color (~16.7 millones de colores)

Modelo de color RGB

Cada píxel se compone de tres valores de intensidad, uno por canal:

R: rojo

G: verde

B: azul

La combinación aditiva de estos tres canales define el color final.

El futuro

Realidad virtual y aumentada.

Inteligencia artificial aplicada a los gráficos.

Metaverso y simulación de mundos completos.

Recomendaciones

Repasar

Repasar álgebra lineal: es la base de las transformaciones y las proyecciones del pipeline.