Visualització Avanēada ( VA )
| Crčdits: |
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: | Carlos Andujar Gran (andujar lsi.upc.edu). |
| Altres: | Isabel Navazo Alvaro (isabellsi.upc.edu)
Pere Pau Vįzquez Alcocer (ppaulsi.upc.edu). |
Objectius Generals
L'assignatura té com a objectiu global que l'alumne conegui els principis fonamentals tant de la visualització realista com de dades. Més especķficament que l'alumne conegui els diferents models d'il·luminació existents, les seves limitacions i aplicacions, l'increment de realisme utilitzant llibreries grąfiques, les principals aplicacions de la visualització cientķfica de dades i els algoritmes associats, i les prestacions de les targetes grąfiques actuals.
Objectius Específics
Coneixements
- Conceptes fonamentals del models d'il·luminació global.Principals models existents, ąmbit d'aplicabilitat, limitacions i complexitat de cąlcul.
- Algoritmes per incrementar el realisme utilitzant el procčs de visualització projectiu mitjanēant llibreries grąfiques convencionals (ombres, reflexions, transparčncies,...).
- Conceptes bąsics i algoritmes per a generar imatges fotorealistes utilitzant traēat de raig. Avantatges i limitacions.
- Principals aplicacions de la visualització cientķfica de dades.
- Principals tčcniques de modelatge i visualització de dades volumčtriques, els seus avantatges i limitacions.
- Arquitectura i principals funcionalitats de les targetes acceleradores grąfiques.
Habilitats
- Disseny i programació d'aplicacions que permetin obtenir imatges fotorealistes d'una escena utilitzant llibreries grąfiques.
- Disseny i programació d'una aplicació senzilla de visualització cientķfica de dades escalars.
Competències
- Capacitat per integrar-se en un grup de treball que requereixi visualitzacions fotorealistes. Exemples: urbanisme, interiors d'edificis, art, jocs per computador, arts grąfiques.
- Capacitat per integrar-se en un grup de treball interdisciplinari cičntific-tčcnic que requereixi la visualització de dades (medicina, biologia, quķmica, simulacions,...)
- Capacitat per a avaluar les prestacions de les targetes acceleradores grąfiques i del software especķficic de visualització.
- Capacitat d'iniciativa: ser resolutiu, saber prendre decisions i actuar per solucionar un problema.
- Capacitat per relacionar i estructurar informació de diverses fonts, per integrar idees i coneixements.
- Capacitat per estructurar un document tčcnic.
- Capacitat per treballar en equips de caire multidisciplinar.
- Obertura i curiositat intel·lectual.
- Disposició i capacitat per actualitzar-se al llarg de la carrera professional, quant a coneixements, procediments i tčcniques.
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. Introducció a la visualització realista.
|
| T |
P |
L |
Alt |
L Ext |
Est |
A Ext |
Total |
| 6,0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
6,0 |
0 |
12,0 |
|
|
Presentació de l'assignatura. Definició de visualització realista i dels elements que la integren (visibilitat, il·luminació, textures, antialiasing). Aplicacions. Mecanismes del transport de llum. L'equació general del rendering. Models d'il·luminació global i local. Introducció a la Radiositat.
|
|
2. Increment de realisme en el procés de visualització projectiu.
|
| T |
P |
L |
Alt |
L Ext |
Est |
A Ext |
Total |
| 9,0 |
0 |
10,0 |
0 |
10,0 |
9,0 |
0 |
38,0 |
|
El procés de visualització i les targetes grąfiques. Algoritmes per a la simulació de transparčncies, ombres i reflexions especulars entre objectes. Tčcniques de millora de la imatge: antialiasing. Tčcniques avanēades de textures 2D.
- Laboratori:
Introduccio de les funcionalitats avanēades d'Open-GL i del guió de la primera prąctica que consistirą en completar la programació d'una aplicació de visualització interactiva que permeti transparčncies, ombres o reflexions i textures. No seran requerides totes les funcionalitats a cada grup de prąctiques.
- Activitats de laboratori addicionals:
Anąlisi del guió de la prąctica i de l'esquelet de l'aplicació i exemples subministrats per l'equip de professors. Estudi de les noves funcionalitats de la llibreria grąfica. Disseny dels moduls incomplerts. Es fonamental aquesta tasca de preparació i d'estudi per a dur a terme la programació de la prąctica en les hores establertes. Completar, si s'escau, la programació de la prąctica, realitzar un manual d'usuari i el seu llirament.
|
|
3. Visualització realista per traēat de raig.
|
| T |
P |
L |
Alt |
L Ext |
Est |
A Ext |
Total |
| 9,0 |
0 |
6,0 |
0 |
9,0 |
9,0 |
0 |
33,0 |
|
Conceptes fonamentals. Ombres, reflexions i transparčncies. Tčcniques d'acceleració de cąlculs. Utilització de textures. Tčcniques de millora de la imatge: antialiasing. Utilització d'APIs per al cąlcul de ray-trancing. Aplicacions.
- Laboratori:
Presentació del guió de la segona prąctica y del software requerit per al seu desenvolupament. La prąctica consistirą en completar la programació de la visualització realista d'una escena simple utilitzant ray-tracing.
- Activitats de laboratori addicionals:
Anąlisi del guió de la segona prąctica i del software (llibreries) subministrades per a facilitar el seu desenvolupament. Completar el disseny subministrat. Es fonamental dur a terme aquest estudi per al correcte desenvolupament de la prąctica.Si s'escau, completar la programació. Preparar un guió de funcionament i realitzar el lliurament corresponent.
|
|
4. Visualització de dades.
|
| T |
P |
L |
Alt |
L Ext |
Est |
A Ext |
Total |
| 15,0 |
0 |
12,0 |
0 |
12,0 |
15,0 |
0 |
54,0 |
|
Definició de visualització de dades o cientķfica. Aplicacions. Modelatge de volum. Funcions de classificació i segmentació. Extracció de superfķcies: algoritme de Marching Cubes. Visualització directa de volum. Textures 3D.
- Laboratori:
Presentació del guió de la tercera prąctica i del software requerit per al seu desenvolupament. Aquesta prąctica consistirą en completar la programació d'una aplicació que permeti visualitzar una isosuperfķcie a partir del model de voxels d'un volum, la seva visualització interactiva i la seva visualització utilitzant textures 2D o traēat de raig.
- Activitats de laboratori addicionals:
Anąlisi del guió del la prąctica i del software subministrat. Completar el disseny de l'aplicació (que es donarą parcialment programada). Es fonamental aquest estudi personal pel correcte desenvolupament de les sessions de laboratori. Si s'escau, completar la prąctica. Preparar un manual d'usuari i realitzar el lliruament de la prąctica.
|
|
5. Targetes grąfiques.
|
| T |
P |
L |
Alt |
L Ext |
Est |
A Ext |
Total |
| 3,0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
3,0 |
0 |
6,0 |
|
|
Diagrama funcional. Vertex and pixel shaders. Exemples d'utilització.
|
| - Total per tipus |
T |
P |
L |
Alt |
L Ext |
Est |
A Ext |
Total |
| 42,0 |
0 |
28,0 |
0 |
31,0 |
42,0 |
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 seguirą estarą 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 prąctiques que es realitzaran en les sessions de laboratori.
Les sessions de laboratori consistiran per part del professor en introduir els guions de les prąctiques estructurats en sessions i els conceptes especķfics requerits per al seu desenvolupament com son les funcionalitats de diferents APIs. Els alumnes 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 especķfics seran publicats amb antelació. Es preveuen tres prąctiques: visualització amb realisme utilitzant les funcionalitats d'OpenGL (es deixarą escollir als alumnes entre diferents opcions), visualització realista utilitzant traēat de raig i visualització de models de volum o dades cientģfiques. La realització de les prąctiques es desenvoluparą en grups de dos alumnes.
Mètode d'avaluació
* Un examen final de conceptes (Nota_conceptes) que consistirą en preguntes concises i/o problemes senzills en que s'hauran d'utilitzar els conceptes adquirits.
* Un examen final escrit de laboratori (Nota_lab)que consistirą en preguntes relatives a les prąctiques desenvolupades i al software utilitzat.
Aquests examens es realitzaran en les dates fixades per la Facultat.
Addicionalment, existirą una nota per a la realització de la prąctica (Nota_pract) que s'obtindrą a partir de l'avaluació continuada del lliurament de les tres prąctiques de que consta l'assignatura. Una prąctica no lliurada dins dels terminis establerts obtindrą un zero com a qualificació. Totes les prąctiques tenen el mateix pes en la nota: Nota_pract.
La nota de curs es calcularą 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
- Andśjar, C., Brunet,P., Fairén, M., Navazo, I., Vinacua, A. Informątica grąfica. Un enfocament multimčdia., CPET, 2002.
- A. Watt 3D Computer Graphics. Third Edition, Addison-Wesley, 1999.
- Akenine-Möller, T. y Haines, E. Real-Time Rendering, A. K. Peters, 2002.
Bibliografía complementària
- Woo, M., Neider, J., Davis, T. OpenGL User Programming Guide. Version 1.4, Addison-Wesley, 2003.
- Watt, A. y Policapo, F. 3D Games. Real-time Rendering and Software Technology., Addison-Wesley, 2001.
- Sillion, F. y Puech, Cl. Radiosity and Global Ilumination, Morgan Kauffman Publishers, 1994.
- Glasnner, S. An Introduction to Ray tracing., Academic Press Limited, 1989.
- Fernando, R. y Kilgard, M.J. The Cg Tutorial. The definitive guide to programmable real-time graphics., Addison-Wesley, 2003.
Enllaços web
(Informació no introduïda)
Capacitats prèvies
Assignatura VIG.
Per a complementar la formació es recomana cursar matčries de geometria computacional i de modelatge geomčtric.
|
fib.upc.edu