Sistemes Gràfics Interactius ( SGI )
| Crèdits: |
Departament: |
Tipus: |
Requisits: |
| 7.5 |
LSI |
Optativa per l'EI
Optativa per l'ETIG
Optativa per l'ETIS
|
|
VIG
- Pre-requisit per l' EI , ETIG , ETIS
|
|
|
Professors
| Responsable: | Pere Brunet Crosa (pere lsi.upc.edu). |
| Altres: | Alvar Vinacua Pla (alvarlsi.upc.edu)
Carlos Andujar Gran (andujarlsi.upc.edu)
Isabel Navazo Alvaro (isabellsi.upc.edu). |
Objectius Generals
L'assignatura té com a primer objectiu que l'alumne conegui els principis fonamentals pel modelatge d'objectes i d'escenes, especialment les malles de triangles donat que aquest es l'esquema de representació més utilitzat en els sistemes gràfics interactius. Són objectius complementaris que l'alumne conegui els principis de la realitat virtual i de l'animació per computador, així com les seves aplicacions.
Objectius Específics
Coneixements
- Conèixer els principals models geomètrics i d'escenes utilitzats en un sistema gràfic interactiu. Així com el seu àmbit d'aplicabilitat.
- Conèixer les principals tècniques per a crear models de sòlids, la seva complexitat i principals algoritmes relacionats.
- Conèixer els principals algoritmes relacionats amb la gestió i manipulació de malles de triangles: compressió, simplificació, creació.
- Conèixer els conceptes fonamentals i aplicacions de la realitat virtual, els dispositius i tècniques d'interacció i de projecció immersiva i les tècniques per a l'acceleració de les visualitzacions interactives.
- Conèixer els principis bàsics de les tècniques d'animació per computador, el seu àmbit d'aplicabilitat.
- Conèixer els principals formats de codificació textual d'escenes i la seva utilització des d'un navegador convencional.
Habilitats
- Disseny i programació d'aplicacions senzilles de navegació en entorns de realitat virtual utilitzant llibreries gràfiques.
- Programació d'aplicacions gràfiques interactives en diferents àmbits d'aplicabilitat com disseny assistit per computador, animacions senzilles i jocs per computador.
Competències
- Capacitat per integrar-se en un grup de treball que desenvolupi aplicacions que requereixin utilitzar tècniques de realitat virtual tant pel que respecta a l'avaluació de la complexitat del disseny de l'escena i de l'aplicació com per a la seva programació.
- Capacitat per a avaluar les prestacions del hardware específic de realitat virtual.
- Capacitat per incorporar-se a un grup de treball de disseny de video-jocs i d'animacions (amb el complement de l'assignatura "visualització avançada").
- Capacitat per dissenyar sistemes, components o processos que s'ajustin a unes necessitats, utilitzant els mètodes, tècniques i eines més adients en cada cas.
- Capacitat d'iniciativa: ser resolutiu, saber prendre decisions i actuar per solucionar un problema.
- Capacitat d'adaptació: Saber canviar per afrontar de forma activa noves situacions derivades de canvis organitzatius o tecnològics.
- Capacitat per treballar en equips de caire multidisciplinar.
- Capacitat per relacionar i estructurar informació de diverses fonts, per integrar idees i coneixements.
- Capacitat per estructurar un document tècnic.
- Obertura i curiositat intel·lectual.
Continguts
Hores estimades de:
| T |
P |
L |
Alt |
L Ext. |
Est |
A Ext. |
| Teoria |
Problemes |
Laboratori |
Altres activitats |
Laboratori extern |
Estudi |
Altres hores fora d'horari fixat |
|
1. Sistemes de Modelatge Geomètric.
|
| T |
P |
L |
Alt |
L Ext |
Est |
A Ext |
Total |
| 4,0 |
0 |
4,0 |
0 |
4,0 |
3,0 |
0 |
15,0 |
|
Presentació de l'assignatura. Definició de sistema de modelatge geomètric. Aplicacions. Models geomètrics: propietats i classificació (sòlids, superfícies i volum). Introducció a l'estructuració d'escenes.
- Laboratori:
Introducció a VRML com a llenguatge textual de representació d'escenes. Exemples i resolució d'exercicis proposats. Aquestes dues sessions de laboratori no comportaran cap lliurament de pràctica.
- Activitats de laboratori addicionals:
Estudi del material subministrat i resolució dels exercicis proposats.
|
|
2. Esquemes de representació de sòlids.
|
| T |
P |
L |
Alt |
L Ext |
Est |
A Ext |
Total |
| 8,0 |
0 |
6,0 |
0 |
9,0 |
6,0 |
0 |
29,0 |
|
Propietats dels sòlids rígids. Esquema de representació per fronteres: exemples d'estructuració, algoritmes per a la creació per escombrat, per a la interrogació i per a realització d¿operacions booleanes. Altres esquemes: CSG, descomposició espaial, octrees.
- Laboratori:
Presentació de la primera pràctica que s'estructurarà en diferents sessions i que consistirà globalment en completar la programació d'una aplicació de creació d'objectes per escombrat de polígons i generació de les corresponents malles de triangles amb diferent nivell de detall (veure tema següent).
- Activitats de laboratori addicionals:
Anàlisi del guió de la pràctica i del software subministrat. Completar el disseny corresponent a les sessions d'aquest tema i, si s'escau, la seva programació. Es fonamental per al desenvolupament de les sessions de laboratori la preparació de pràctica fora d'hores de terminal.
|
|
3. Malles de triangles
|
| T |
P |
L |
Alt |
L Ext |
Est |
A Ext |
Total |
| 9,0 |
0 |
6,0 |
0 |
6,0 |
9,0 |
0 |
30,0 |
|
Caracterització de les malles de triangles. Tècniques de creació. Codificació de les malles de triangles. Introducció a la simplificació, edició i suavitzat de malles de triangles. Algoritmes per a la triangularització de poliedres.
- Laboratori:
Presentació del software requerit i completar la programació de la primera pràctica amb la generació d'objectes amb diferents graus de detall utilitzant software específic i la seva utilització en una navegació interactiva.
- Activitats de laboratori addicionals:
Anàlisi del guió d'aquestes sessions i dels software subministrat. Completar el disseny de la aplicacio i, si s'escau, la seva programació. Es fonamental seguir el guió de la pràctica i utilitzar el temps d'estudi indicat. realitzar un manual tècnic i d'usuari i el lliurament de la primera pràctica.
|
|
4. Realitat Virtual
|
| T |
P |
L |
Alt |
L Ext |
Est |
A Ext |
Total |
| 9,0 |
0 |
6,0 |
0 |
9,0 |
9,0 |
0 |
33,0 |
|
Arquitectura d'un sistema de realitat virtual. Aplicacions. Perifèrics específics de projecció immersiva. Visió estereoscòpica. Perifèrics específics per a la interacció. Tècniques d'interacció. Introducció a les tècniques d'acceleració de la visualització: nivells de detall, visibilitat. Estructuració d'escenes y càlcul de col·lisions.
- Laboratori:
Presentació del guió de la segona pràctica que consistirà en completar la visualització interactiva d'escenes realitzada en l'assignatura obligatoria amb la utilització de tècniques anaglífiques per aconseguir imatges esteroscòpiques. Desenvolupament de programació de la pràctica.
- Activitats de laboratori addicionals:
Anàlisi del guió de la pràctica. Completar el disseny de la aplicació a partir del material subministrat. Completar, si s'escau, la programació. Realitzar un manual d'usuari i el lliurament de la segona pràctica.
|
|
5. Introducció a l'animació per computador.
|
| T |
P |
L |
Alt |
L Ext |
Est |
A Ext |
Total |
| 9,0 |
0 |
6,0 |
0 |
6,0 |
9,0 |
0 |
30,0 |
|
Concepte d'animació per computador. Aplicacions. Classificació de les tècniques existents. Algoritmes per a l'animació de sòlids rígids. Algoritmes per a la realització de metamorfosis entre imatges. Introducció als models deformables.
- Laboratori:
Presentació del gruió de la tercera pràctica que consistirà en completar la programació d'una tècnica d'animació.
- Activitats de laboratori addicionals:
Anàlisi del guió de la pràctica i del software subministrat. Completar el disseny de l'aplicació. Es fonamental la realització d'aquest estudi per completar satisfactoriament la pràctica en les sessions de laboratori. Realitzar un manual d'usuari i el lliurament de la tercera pràctica.
|
|
6. Introducció als jocs per computador.
|
| T |
P |
L |
Alt |
L Ext |
Est |
A Ext |
Total |
| 3,0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
3,0 |
0 |
6,0 |
|
|
Estructura d'una aplicació. Requeriments d'interacció i d'estruturació d'escenes.
|
| - Total per tipus |
T |
P |
L |
Alt |
L Ext |
Est |
A Ext |
Total |
| 42,0 |
0 |
28,0 |
0 |
34,0 |
39,0 |
0 |
143,0 |
- Hores addicionals dedicades a l'avaluació:
|
7,0 |
- Total hores de treball per l'estudiant |
150,0 |
|
Metodologia docent
La metodologia docent que se seguirà estarà basada en classes setmanals de teoria (3h) i de laboratori (2h). En les classes de teoria s'introduiran els conceptes de l'assignatura i es realitzaran exercicis que ajudaran a l'assoliment dels conceptes i al desenvolupament de les pràctiques que es realitzaran en les sessions de laboratori.
Les sessions de laboratori, fonamentalment, consistiran per part del professor en presentar el guió de les pràctiques estructurades en sessions i els conceptes relacionalts amb el software a utilitzar. Els estudiants hauran de completar el disseny i la programació de diferents aplicacions lligades amb els continguts de l'assignatura. Per a facilitar el seu desenvolupament es subministraran esquelets de les aplicacions que estaran parcialment programades. Els guions específics seran publicats amb antelació. Es preveuen tres pràctiques: creació d'objectes mitjançant escombrat de polígons i representació d'objectes amb diferent nivell de detall, visualització interactiva estereoscopica amb tècniques anaglífiques (vermell-blau), i generació d'una animació senzilla. La realització de les pràctiques es desenvoluparà en grups de dos alumnes.
Mètode d'avaluació
* Un examen final conceptes (Nota_conceptes) que consistirà en preguntes concises i/o problemes senzills en que s'hauran d'utilitzar els conceptes adquirits.
* Un examen final de laboratori (Nota_lab) que consistirà en preguntes relatives a les pràctiques desenvolupades i al software utilitzat.
Aquests examens s'efectuaran en les dates que indiqui la Facultat.
Addicionalment, existirà una nota per a la realització de les pràctiques (Nota_pract) que s'obtindrà a partir de l'avaluació continuada del lliurament de les 3 pràctiques proposades. Per a efectuar els lliuraments s'utilitzaràn els mecanismes existents en el reco de l'assignatura. Les tres pràctiques tenen la mateixa ponderació en la nota final. No lliurar una pràctica comporta una nota de zero d'aquesta pràctica.
La nota de curs es calcularà a partir de les notes anteriors segons la següent fórmula:
Nota_curs = 0,6 Nota_conceptes + 0,2 Nota_lab + 0,2 Nota_pract.
Bibliografía bàsica
- Andújar, C., Brunet, P., Fairén, M., Navazo, I., Vinacua, A. Informàtica Gràfica. Un enfocament Multimèdia (Apunts de l'assignatura en CD)., CPET, 2002.
- Watt, A. 3D Computer Graphics. Third Edition, Addison-Wesley, 1999.
- Akenine-Möller, T. y Haines, E. Real-Time Rendering, A.K. Peters, 2002.
Bibliografía complementària
- Watt, A. y Policarpo, F. 3D Games. Real-time Rendering and Software Technology., Addison-Wesley, 2001.
- Luebke, D., Reddy, M., Cohen, J.D., Varshney, A., Watson, B., Huebner, R. Level of Detail for 3D Graphics, Morgan Kaufmann Publishers, 2003.
- Watt, A. y Watt, M. Advance Animation and rendering Techniques. Theory and Practice., Addison-Eesley, 1992.
- Sherman, W. y Craig, A. Understanding Virtual Reality: Interface, Application and Design., Morgan Kaufmann Publishers, 2003.
- Hoffmann, Ch. M. Geometric & Solid Modeling. An Introduction., Morgan Kaufmann Publishers, 1989.
Enllaços web
(Informació no introduïda)
Capacitats prèvies
L'assignatura obligatoria Visualització e Interacció Gràfica.
Es recomana la realització de l'assignatura optativa GEOC com a complement d'aquesta.
|
fib.upc.edu