Visualització i Interacció Gràfica ( VIG )

Professors

Responsable:	Isabel Navazo Alvaro (isabellsi.upc.edu).
Altres:	Alvar Vinacua Pla (alvarlsi.upc.edu) Carlos Andujar Gran (andujarlsi.upc.edu) Marta Fairen Gonzalez (mfairenlsi.upc.edu) Pere Brunet Crosa (perelsi.upc.edu) Pere Pau Vázquez Alcocer (ppaulsi.upc.edu).

Objectius Generals

L'assignatura té dos objectius globals:

- Que l'estudiant conegui l'arquitectura i els elements que integren un sistema gràfic interactiu, els principis i algoritmes en que es fonamenta, i que estigui capacitat per a programar visualitzacions interactives d'escenes tridimensionals utilitzant APIs com OpenGL.

- Que l'estudiant conegui els principis del disseny de las Interfícies Gràfiques d'Usuaris (GUI) i que estigui capacitat per a programar-les utilitzant eines de software específiques.

Objectius Específics

Coneixements

1. Els elements que integren un sistema gràfic interactiu així com els principals models associats: model de càmera, model geomètric, model d'il·luminació, i els dispositius d'entrada i sortida convencionals.
2. Els principis bàsics de la interacció home-computador així com els principis fonamentals per al disseny d'interfícies gràfiques d'usuari, les eines bàsiques pel seu desenvolupament i tasques d'interacció.
3. Els processos i algoritmes fonamentals per a la visualització realista bàsica d'objectes tridimensionals: procés de visualització projectiu, z-buffer, models empírics d'il·luminació i introducció a textures 2D.
4. L'arquitectura i l'anàlisi funcional de les llibreries gràfiques (APIs) que implementen el procés de visualització projectiu. El disseny d'aplicacions que les utilitzen.
5. Manipulació directa d'objectes. Tècniques d'interacció. Mecanismes de selecció.

Habilitats

1. Programació d'interfícies gràfiques d'usuari utilitzant paquets estàndard seguint les especificacions d'una determinada aplicació.
2. Desenvolupament d'aplicacions gràfiques de visualització interactiva d'escenes tridimensionals contituides per malles de triangles utilitzant llibreries gràfiques.

Competències

1. Capacitat per integrar-se en un grup de treball que requereixi el desenvolupament d'aplicacions gràfiques interactives
2. Capacitat per a avaluar interfícies gràfiques, per analitzar les prestacions d'un determinat sistema gràfic i per avaluar les prestacions de les eines disponibles per al disseny de visualitzacions interactives i d'interfícies gràfiques.
   
   
3. Capacitat d'iniciativa: ser resolutiu, saber prendre decisions i actuar per solucionar un problema.
4. Capacitat per dissenyar i dur a terme visualitzacions d'escenes tridimensionals i interficies gràfiques, i d'analitzar-ne els resultats.
5. Capacitat per relacionar i estructurar informació de diverses fonts, per integrar idees i coneixements.
6. Capacitat per treballar efectivament en grups petits de persones per a la resolució d'un problema de dificultat mitjana.
7. Creativitat.Obertura i curiositat intel·lectual.
8. Capacitat d'iniciativa: ser resolutiu, saber prendre decisions i actuar per solucionar un problema.
9. Capacitat d'adaptació: Saber canviar per afrontar de forma activa noves situacions derivades de canvis organitzatius o tecnològics.
10. Capacitat per estructurar un document tècnic.

Continguts

Hores estimades de:

Metodologia docent

La metodologia docent 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 tant a l'assoliment dels conceptes teòrics com al desenvolupament de les pràctiques.

Les classes de laboratori tindran un doble objectiu: la introducció de les eines específiques de programació (OpenGL, Glut, Qt, GTK+...) i el desenvolupament progressiu per part dels estudiants d'una pràctica obligatoria. La pràctica es realitzarà en grups de dos estudiants i es considera una part fonamental de l'assignatura.

Bàsicament, la pràctica consistirà en el desenvolupament d'una aplicació que permetrà la visualització realista interactiva d'escenes tridimensionals utilitzant la llibreria gràfica OpenGL. Es subministrarà als estudiants un esquelet de l'aplicació que estarà parcialment programada. Els alumnes hauran de completar l'aplicació progressivament en les diferents sessions de laboratori i desenvolupar la interfície d'usuari.

Els guions específics de cada sessió seran publicats amb antelació i seran explicats al començament de cada fase d'implementació.Es fonamental per a un correcte dessenvolupament de les classes de laboratori i la programació de les diferents fases de la pràctica que els alumnes duguin a terme el treball personal d'anàlisi i disseny indicat en els guions de les sessions que es pot realitzar, parcialment, sense necessitat de computador.

Mètode d'avaluació

Consitirà en:

* Examens final per a l'avaluació de conceptes teòrics (Nota_conceptes)
Consistirà en preguntes concises i/o problemes senzills en els que
s'hauran d'utilitzar els conceptes adquirits.

* Examen final de laboratori (Nota_lab).
L'avaluació de laboratori consistirà en preguntes relatives tant a les
pràctiques desenvolupades com al software utilitzat.

Aquests dos examens es realitzaran en les dates indicades per la facultat.

* Una evaluació de la pràctica (Nota_pract) que s'obtindrà a
partir de l'avaluació continuada de les diferents fases de la pràctica.
Els lliuraments es realitzaran utilitzant els mecanismes existents en el
recó de l'assignatura.
Els lliuraments no efectuats obtindran com a nota un zero.

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., CPET, 2002.
• Angel, E. Interactive Computer Gràfics. A top-down approach with OpenGL. Second edition., Addison Wesley, 2000.
• Watt, A. 3D Computer Graphics, Third Edition., Addison Wesley, 1999.
• Woo, M., Neider, J., Davis, T. OpenGL User Programming Guide, Version 1.4., Addison Wesley, 2003.
• Dalheimer, M.K. Programming with Qt. Second Edition, O'Reille & Associates, 2002.

Bibliografía complementària

• Galitz, W.O. The Essential Guide to User Interface Dessign. Second edition., John Wiley & Sons, 2002.
• Shirley, P. Fundamentals of Computer Graphics, A.K. Peters, 2002.
• Foley, J., van Dam, A., Feiner, S.K., Huges, J.F. Computer and Graphics. Principles and Practice., Addison-Wesley, 1990.

Enllaços web

Capacitats prèvies

Conceptes d'àlgebra lineal, en particular de transformacions geomètriques i fonaments de càlcul matricial.
Considerem fonamental nivell alt de programació, estructures de dades i disseny d'algoritmes i coneixementes de C++ i de linux. L'assignatura de Projectes de Programació.