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Datos generales

Asignatura: Visualización e Interacción Gráfica

Código: 5466                 

Carácter:  Optativa

Ciclo: Primero

Plan de Estudios: Ingeniería Informática (2005)

Área de conocimiento: Matemática Aplicada

Curso: Tercer Curso

Cuatrimestre: Primero

Créditos totales BOE: 7.5 (4.5 teóricos + 3 prácticos)

Horas ETCS: 120 horas de trabajo de alumno

Universidad: Universidad de Cantabria

Centro: Facultad de Ciencias

Departamento: Matemática Aplicada y Ciencias de la Computación

Profesor responsable: Andrés Iglesias Prieto

Otro profesorado: Akemi Gálvez Tomida

              

 

Objetivos

Objetivos generales

El objetivo general del curso es proporcionar al alumno una visión general de las técnicas y métodos que se aplican en la generación y manipulación de gráficos por computador, desde las Interfaces Gráficas de usuario disponibles en los sistemas operativos actuales hasta los modelos más avanzados de renderizado y animación por computador. Dicha visión incluye la comprensión de los fundamentos de dichos métodos, y posibles formas de implementación, así como de sus efectos sobre las escenas virtuales

 

Objetivos específicos: aptitudes/destrezas

Entender los fundamentos básicos de los gráficos por computador, su esquema básico de funcionamiento y el uso del software y hardware aplicado a este campo.

Conocer la historia de los gráficos por computador desde sus orígenes, así como la evolución histórica de los distintos métodos en este campo en función del software y hardware disponible en cada momento.

Implementar los métodos más usuales de renderizado, iluminación, texturizado y efectos avanzados de los gráficos por computador.

Entender el uso de las Interfaces Gráficas de Usuario presentes hoy día en muchos programas y sistemas operativos desde la óptica de los gráficos por computador.

Adquirir conocimientos suficientes para que pueda diseñar los algoritmos sobre las entidades geométricas más usuales en los gráficos por computador y realizar su implementación en cualquier lenguaje de programación.

Conocer el mundo de los entornos multimedia, la realidad virtual y la realidad aumentada.

Conocer las técnicas básicas de animación por computador.

Conocer las técnicas básicas de la simulación y animación de los fenómenos naturales.

Conocer y entender los fundamentos de la animación de seres humanos virtuales y su comportamiento y evolución en mundos virtuales, así como de fenómenos de aparición reciente como “Los Sims” y “Second Life”.

Entender la interacción de estas técnicas con otros campos de la computación, como la inteligencia artificial y la visualización científica.

Conocer los principales formatos gráficos, su campo de aplicación así como sus principales ventajas e inconvenientes.

 

Programa

Tema 1. Introducción a los Gráficos por Computador. Bibliografía Básica.

- Aplicaciones y usos de los Gráficos por Computador.

- Ejemplos relevantes y ámbito de aplicación.

- Historia de los Gráficos por Computador.

- Fuentes de información: revistas, libros, CDs, sitios web. Software gratuito y comercial.

 - Enfoque del curso.

Video: Ilusiones virtuales (1.5 horas)

 

Tema 2. Hardware y Software para Gráficos por Computador.

- Tarjetas gráficas.

- Software gratuito:

    - visores web y de VRML (CosmoPlayer, AppletViewer)

    - APIs gráficas (OpenGL, DirectX, Java3D),

    - ray tracing (POVray, ray-tracer).

- Software comercial: Maya, RenderMan, 3D Studio Max, LightWave).

 

Tema 3. Algoritmos básicos para Gráficos por Computador.

- Transformaciones 2D y 3D.

- Matrices de transformación.

 - Algoritmos de línea: DDA, algoritmo de Bresenham.

- Algoritmos de clipping.

- Algoritmos de líneas y superficies ocultas. Algoritmo del pintor, Z-buffer.

Práctica 1: Matrices de transformación.

Práctica 2: Algoritmo de Bresenham.

 

Tema 4. Modelado Geométrico: Curvas y superficies.

- Sistemas de representación: implícitas, explícitas y paramétricas.

- Curvas y superficies de forma libre: de Bézier, Bsplines y NURBS.

- Algoritmos básicos:

    - subdivisión

    - elevación de grado

    - elección de nodos

    - refinamiento

    - eliminación de nodos

- Algoritmos avanzados:

    - intersección

    - blending

    - offset

- Ultimas tendencias: T-NURBS, T-NURCCS.

Práctica 3: Curvas y superficies de Bézier.

Práctica 4: Curvas y superficies Bspline.

Práctica 5: GUI avanzada en Matlab para curvas y superficies de forma libre.

Video: Curvas y superficies de forma libre.

 

Tema 5. Renderizado: modelos de iluminación.

- Fundamentos del renderizado.

- Modelos de polígonos:

    - alambres

    - de caras y vértices

    - planos

    - otros modelos

- Modelos básicos de iluminación.

    - Iluminación ambiente

    - Iluminación difusa

    - Iluminación especular

- Efectos de distancia.

- Algoritmos básicos:

    - flat

    - gouraud

    - phong

- Ray tracing.

- Radiosidad.

Práctica 6: GUI avanzada en Matlab para modelos de iluminación.

 

Tema 6. Texturizado.

- Conceptos básicos de texturizado.

    - Texture mapping

    - Bump mapping

    - Environment mapping

- Fractales.

    - Sistemas de funciones iteradas.

- L-sistemas.

- Otros métodos.

- Ejemplos avanzados.

Práctica 7: Fractales: sistemas de funciones iteradas.

Práctica 8: Texturizado.

 

Tema 7. Gráficos por Computador avanzados.

- Transparencia.

- Multiresolución.

- Niebla.

- Reflexiones.

- Simulación de fenómenos naturales: agua, fuego, etc.

Práctica 9: Simulación del agua.

 

Tema 8. Animación por computador.

 

 - Fundamentos de la animación por computador.

 - Animación geométrica.

 - Key framing.

- Cinemática directa e inversa.

 - Animación basada en scripts.

Práctica 10: Sistemas de partículas.

 

Tema 9. Humanos virtuales.

- Modelado de humanos virtuales.

    - pelo

    - piel

    - articulaciones

- Animación del comportamiento.

- Inteligencia artificial.

- Modelos cognitivos.

- Ultimas tendencias

    - Los Sims

    - Second Life

    - Animación de multitudes

 

Tema 10. Interfaces Gráficas de Usuario. Multimedia. Realidad Virtual.

- Interfaces Gráficas de Usuario (GUIs).

- Ejemplos en Matlab.

- Entornos multimedia.

- Creación de una GUI.

- Realidad Virtual

    - entornos inmersivos

    - entornos proyectivos

    - entornos híbridos

- Aplicaciones de la Realidad Virtual

- Realidad Aumentada

Práctica 11: Creación de una GUI.

 

Tema 11. Formatos gráficos.

- Gráficos vectoriales.

- Gráficos de mapa de bits.

 - Formatos:

    - BMP

    - JPEG

    - Metafiles

- Formatos de compresión de video:

    - MPEG1

     - MPEG2

    - MPEG4

- Formato AVI

- Formatos de compresión de audio: MP3.

- Compresión fractal.

 - Formatos industriales:

    - IGES

    - VDA

    - CATIA

Práctica 12: Formatos MPEG y MP3.

Video: Formatos industriales.

 

Tema 12. Gráficos para la Web.

- Formatos GIF y JPEG.

 - Librerías gráficas para la Web.

- Web 3D

- Visualización de datos mediante gráficos por computador.

 - Últimas tendencias.

Práctica 13: Creación de una página web con contenido gráfico.

Práctica 14: Realidad virtual. Creación y navegación por una escena en VRML.

 

 

Copyright 2014, por los autores de los cursos. Cite/attribute Resource. Prieto, A. I., Tomida, A. G. (2009, February 24). Programa. Retrieved August 23, 2017, from OCW Universidad de Cantabria Web site: http://ocw.unican.es/ensenanzas-tecnicas/visualizacion-e-interaccion-grafica/programa. Esta obra se publica bajo una licencia Creative Commons 4.0. Creative Commons 4.0