Software Ray Tracer

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Capítulo 1

Propósito del proyecto.

1.1 Planteamiento del problema.

En la actualidad el ser humano cuenta con varias y muy variadas herramientas que le

ayudan a realizar sus labores de manera eficiente. Existen, por ejemplo, vehículos que le

ayudan a recorrer grandes distancias en poco tiempo, instrumentos que le facilitan la

comunicación, máquinas que le auxilian en la administración de sus recursos y que, en

general, le abren un nuevo mundo de posibilidades; entre otras.

De estas herramientas, la computadora es la que ha servido como base para alcanzar el

desarrollo tecnológico de hoy en día. Este artefacto es muy útil para las tareas repetitivas y

bien definidas, así como para resolver modelos matemáticos complejos y de simulación; sin

embargo, la computación convencional es incapaz de resolver eficientemente problemas de

reconocimiento de imágenes, voz y de entendimiento de lenguaje natural. Ante tales

circunstancias el hombre ha propuesto alternativas que mejoren la efectividad de estas

máquinas, al mismo tiempo que ha perfeccionado los éxitos obtenidos hasta el momento.

En el camino recorrido para corregir el desempeño de las tareas realizadas por las

computadoras han surgido nuevas especialidades. Algunas de éstas son las Redes

Neuronales Arificiales, la Realidad Virtual, la Geomática, las Redes de Computadoras y la

Graficación por Computadoras. Esta última puede emplearse con fines científicos,

comerciales y didácticos. Por ejemplo, en el diseño de vehículos automotores resulta de

gran utilidad contar con alguna aplicación que permita modelar y manipular los objetos

tridimensionales que representen a los coches, pues si surge alguna modificación no sería

necesario empezar desde cero para poder satisfacer al nuevo modelo. En general, esta

especialidad es muy útil para el desarrollo de modelos que requieren un alto nivel de detalle

o una actualización inmediata.

Antes de continuar se considera conveniente hacer referencia a la definición de la

graficación por computadora presentada en [Foley, 1984] "es la creación, almacenamiento

y manipulación de modelos e imágenes de objetos por medio de una computadora". Estos

modelos vienen de diversos campos, tales como física, matemáticas, ingenierías, estructuras

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conceptuales, fenómenos naturales, entre otros. El campo de las gráficas por computadoras

es una mezcla maravillosa de técnicas de arte, programación, geometría y creatividad de

invención. Esta disciplina continuamente está cambiando y creciendo debido a las nuevas

ideas de universidades, estudios de arte, laboratorios de investigación y de animación.

En la actualidad, las gráficas por computadoras permiten la interacción con el usuario de tal

manera que él controla el contenido, la estructura y la apariencia de los objetos por medio

de diferentes dispositivos, como el teclado o el mouse, entre otros. Sin embargo, el usuario

final desconoce, por lo general, todo el procedimiento que se encuentra detrás de la

elaboración de las imágenes que él observa. Aquí intervienen los algoritmos que permiten

el modelado de los objetos representados en la computadora, proceso conocido como

rendering. [Glassner, 1989] define los siguientes tipos de rendering: z-buffer, ray tracing y

radiosity (ver las definiciones de estos conceptos en las secciones 2.2 y 2.5). De las técnicas

anteriormente mencionadas, el ray tracing (rastreo de rayos) es la que soporta el mayor

número de características que se pueden encontrar en los objetos reales.

Considerando lo anterior, nos damos cuenta de que si deseamos crear una herramienta que

facilite el desarrollo de modelos entonces nos inclinaríamos por el empleo de un ray tracer,

esto es cualquier programa que implementa el ray tracing. Ya que, aunque es lento, la

calidad de las imágenes que arroja es muy realista, de esta manera, no perderíamos detalle

alguno.

Por otra parte, se recomienda

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