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Joane De Jesus Ámbar Oliveras 11 de febrero de 2010
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Presentacion Visualizacion

Jul 06, 2015

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Page 1: Presentacion Visualizacion

Joane De JesusÁmbar Oliveras

11 de febrero de 2010

Page 2: Presentacion Visualizacion

VISUALIZACIÓN

Es una técnica de comunicar un mensaje a través de imágenes, diagramas y animaciones.

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Visualización científica

• Es una rama interdisciplinaria de las ciencias que se interesa en la interpretación de fenómenos en tres dimensiones.

• Se da especial énfasis a la representación de volumen, superficie, iluminación.

• Incluye un componente dinámico (tiempo).

Page 4: Presentacion Visualizacion

EJEMPLOS DE VISUALIZACIÓN CIENTÍFICA

Page 5: Presentacion Visualizacion

Animación computarizada

• Es el arte de crear imágenes en movimiento a través del uso de computadores.

• Las gráficas computarizadas en tres dimensiones han cobrado un gran auge.

• Sin embargo, las gráficas en dos dimensiones son una buena opción para representaciones rápidas y que consumen menor capacidad en la computadora.

Page 6: Presentacion Visualizacion

Simulación computarizada

• Es un programa computarizado que pretende imitar el modelo abstracto de un sistema en particular.

• Son una parte útil en el modelaje matemático de:– Sistemas naturales en física, química y biología

– Sistemas humanos en economía, psicología, y ciencias sociales

– Procesos de ingeniería de nuevas tecnologías

Page 7: Presentacion Visualizacion

Rayleigh-Taylor

Visualización científica de una simulación causada al mezclar dos fluidos diferentes.

Page 8: Presentacion Visualizacion

Sistema solarImagen del sistema solar y los asteroides Trojan.

Page 9: Presentacion Visualizacion

Representación de superficies

• Es el proceso de generar una imagen de un modelo utilizando programas de computadora.

• El modelo es una descripción de objetos tridimensionales usando una estructura estrictamente definida.

• La imagen es una imagen digital o un gráfico de mapa de bits.

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Ondas de superficieVisualización científica del flujo de fluidos.

Page 11: Presentacion Visualizacion

Representación y visualización de volumen

• La representación de volumen es utilizada para presentar una proyección en dos dimensiones de un conjunto de datos en tres dimensiones.

• La visualización de volumen examina un conjunto de técnicas que permiten contemplar un objeto sin necesidad de una representación matemática.

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Superficie de un vidrioImagen topográfica de la superficie de un vidrio usando un microscopio atómico.

Page 13: Presentacion Visualizacion

Aplicaciones: Ciencias naturales

• Formación de estrellas

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Aplicaciones: Ciencias naturales

• Ondas de gravedad

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Aplicaciones: Ciencias naturales

• Explosiones masivas de estrellas supernovas

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Aplicaciones: Ciencias naturales

• Representación molecular

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Aplicaciones: Geografía, Ecología y otras Ciencias

• Representación del terreno

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Aplicaciones: Geografía, Ecología y otras Ciencias

• Simulación de tornados y visualización del clima

Page 19: Presentacion Visualizacion

Aplicaciones: Geografía, Ecología y otras Ciencias

• Anomalías atmosféricas

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Aplicaciones: Geografía, Ecología y otras Ciencias

• Gráfico de curvas

Page 21: Presentacion Visualizacion

Aplicaciones: Geografía, Ecología y otras Ciencias

• Anotaciones de imágenes

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Aplicaciones: Geografía, Ecología y otras Ciencias

• Gráficos de dispersión

Page 23: Presentacion Visualizacion

VISUALIZACIÓN DE DATOS

Page 24: Presentacion Visualizacion

Visualización de datos

• Es el estudio de la representación visual de datos e información.

• Persigue comunicar información clara y efectivamente a través del uso de gráficos e imágenes.

• El enfoque más común incluye dos grandes aspectos de la visualización de datos:– Gráficos estadísticos

– Cartografía temática

Page 25: Presentacion Visualizacion

Pasos en la visualización de datos

Page 26: Presentacion Visualizacion

Visualización de información

• Es la representación visual de colecciones a gran escala de información no numérica, tales como:– Archivo

– Líneas de código en sistemas de “software”

– Bases de datos bibliográficas

– Redes de relaciones en internet

• Permite a los usuarios ver, explorar y entender grandes cantidades de información a la vez.

Page 27: Presentacion Visualizacion

Gráficos estadísticos

• Proveen la exploración del contenido de un conjunto de datos.

• Ayudan a describir la estructura de un conjunto de datos.

• Necesarios para verificar suposiciones en modelos estadísticos.

• Comunican los resultados del análisis estadístico.

Page 28: Presentacion Visualizacion

Cartografía temática

• Es un tipo de “mapa” o gráfico que conecta la información con algún aspecto en nuestro conocimiento previo.

• Entre estos se encuentra una variedad de organizadores gráficos, tales como: diagramas de flujo, mapas mentales, etc.

Page 29: Presentacion Visualizacion

Ejemplo: Mapas mentales

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Computer Aided Geometric Design

Page 31: Presentacion Visualizacion

CAGD

• CAGD es el uso de la computadora para diseñar objetos reales o virtuales.

• Puede ser utilizada para diseñar curvas y figuras en dos dimensiones y/u objetos sólidos en tres dimensiones.

• Se utiliza en las industrias automotrices, aeroespaciales , diseño arquitectónico e industrial, entre otros.

Page 32: Presentacion Visualizacion

• También es utilizado mundialmente para producir animaciones para efectos especiales de películas.

• Se utiliza para diseñar:– Herramientas y maquinaria

– Edificios

– Residencias

– Hospitales

– Centros comerciales

– Entre otros

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• Se ha convertido en una tecnología muy importante pues tiene beneficios como :

– Bajo costo de producción

– Permite guardar el trabajo para futuras ediciones

• Es utilizado por ingenieros, diseñadores , arquitectos y desarrolladores.

Modelo de un “mouse”

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Historia de CAGD

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Historia del CAGD

• El término diseño geométrico asistido por computadora fue presentado por primera vez en 1974 durante una conferencia en la Universidad de Utah.

• El primer libro de texto “Computational Geometry for Design and Manufacture” aparece en 1979.

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• La revista CAGD fue fundada en 1984.

Desarrollo temprano

• El uso de curvas en la manufactura aparece desde los tiempos de la civilización romana en la construcción de barcos.

• Las técnicas de construcción de los romanos fueron perfeccionadas entre los siglos 13 y 16.

Page 37: Presentacion Visualizacion

• En 1944 R. Liming escribió el libro “Analytical Geometry with Application to Aircraft”.

• Durante la Segunda Guerra Mundial, Liming trabajo para la compania “North American Aviation”, la cual construía los aviones de guerra.

• El libro de Liming combina métodos clásicos y técnicas computacionales por primera vez.

Page 38: Presentacion Visualizacion

• Liming decidió que era más eficiente almacenar un diseño en términos de números en vez de curvas trazadas manualmente.

• La ventaja de este cambio es que los datos se almacenan en tablas no ambiguas y por lo tanto se evitan las interpretaciones libres de los dibujos.

• El trabajo de Liming fue adoptado por las compañías manufactureras de aviones de los Estados Unidos.

Page 39: Presentacion Visualizacion

• Ejemplo del trabajo de Liming

• Otro suceso importante es la llegada del control numérico en la década de 1950.

Page 40: Presentacion Visualizacion

• Las computadoras de esta década eran capaces de generar instrucciones numéricas.

• CAGD fue creado en la década de 1960.

• Sin la invención de las computadoras las disciplinas como el CAGD no hubieran aparecido.

• El uso principal de estas computadoras, no era producir gráficas complejas, sino producir la información necesaria para manejar maquinaria.

Page 41: Presentacion Visualizacion

• La información era típicamente marcada en una tarjeta que luego se transfería a la unidad de control de la máquina.

• El primer sistema interactivo de gráficas fue inventado por I. Sutherland en MIT en 1963.

Page 42: Presentacion Visualizacion

• Las curvas han sido utilizadas por dibujantes por siglos, la mayoría de estas curvas eran círculos y otras curvas libres.

• Cuando estas curvas tenían que ser dibujadas perfectas se utilizaban las “curvas francesas”

Page 43: Presentacion Visualizacion

“Mathematica” en CAGD y gráficas de computadoras

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“Mathematica” en CAGD y gráficas de computadoras

• El paquete CAGD.m en Mathematica incorpora muchos comandos para tratar con las curvas y superficies mas comunes en CAGD.

• Mathematica es un programa ideal para desarrollar graficas en computadoras.

Page 45: Presentacion Visualizacion

• En gráficas computarizadas las curvas y las superficies utilizan rutinas numéricas , las cuales requieren ser :

– Cortas

– Rápidas

– Elegantes

– Numéricamente estables

– Generales

• Las capacidades gráficas de Mathematica pueden ser aplicadas exitosamente a la visualización.

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• Esto incluye:

– Curvas y superficies implícitas y explícitas

– Colores

– Puntos de vista diferentes

– Sombras

– Transformaciones en dos o tres dimensiones

– Proyecciones

– Perspectivas

– Entre otras

Page 47: Presentacion Visualizacion

• En el área industrial la información geométrica se almacena, transmite y manipula en diferentes formatos, como IGES, VDA, CATIA (Computer Aided Three-dimensional Interactive Application), entre otros.

• Cada uno de estos tiene una representación matemática diferente para los objetos. – VDA= representación monómica

– CAGD tiene un convertidor IGES-Mathematica , pues ambos trabajan con B-spline.

Page 48: Presentacion Visualizacion

• Este programa permite tener acceso a entes geométricos de archivos electrónicos de las industrias automotrices y aeroespaciales.

• Una de las innovaciones en la enseñanza de graficas computarizadas es el uso de lenguaje virtuales reales.

– VRML= con este lenguaje se puede navegar alrededor y en la grafica y manipularla de una forma muy fácil.

Page 49: Presentacion Visualizacion

• E. Donley creo un paquete en Mathematica que convierte graficas tridimensionales de este programa al formato VRML.

• Este programa permite manipular las graficas fácilmente , añadiendo muchas opciones no disponibles en las salidas de Mathematica.

• En las gráficas computarizadas el Internet es un vehículo de comunicación y educación.

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• Mathematica permite convertir un documento en este programa a HTML.

– Sin embargo las imágenes se alteran al cambiar su formato a GIF o JPEG.

Page 51: Presentacion Visualizacion

Ejemplos de graficas

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Bezier representation of tensor product surfaces

Page 53: Presentacion Visualizacion

Bernstein polynomials

Page 54: Presentacion Visualizacion

Ejemplos en Mathematica

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Mathematica art image generated by a simple program based on

two-dimensional colored noise.

Page 56: Presentacion Visualizacion

Iterated random tangential reflections of a curve

Page 57: Presentacion Visualizacion

Phyllotaxis spiral

Page 58: Presentacion Visualizacion

Voderberg spiral of identical nonagons

Page 59: Presentacion Visualizacion

Smooth connection of cylinders

Page 60: Presentacion Visualizacion

Random rotation of triangles on the face of a cube