Sistemes Gràfics Interactius

Esteu aquí

Crèdits
6
Tipus
Obligatòria
Requisits
Aquesta assignatura no té requisits, però té capacitats prèvies
Departament
CS
En aquesta assignatura l'estudiant adquirirà els coneixements fonamentals tant per al disseny i l'avaluació d'aplicacions de visualització d'informació, multimèdia o realitat virtual, com per adaptar-se als canvis tecnològics constants en aquestes àrees. Un altre objectiu és que l'estudiant pugui dissenyar i avaluar interfícies avançades per aquestes aplicacions.

Així, l'estudiant adquirirà coneixements fonamentals sobre tecnologies multimèdia (so, gràfics/imatges, vídeos) i coneixerà principis en els que es recolzen tant el disseny com la programació de projectes multimèdia, estant capacitat per valorar les solucions plantejades per a una aplicació concreta. També estarà capacitat per integrar-se en un grup de treball que abordi el desenvolupament d'aplicacions gràfiques interactives. Coneixerà els elements que les integren, l'arquitectura de les llibreries (APIs) que faciliten la visualització 3D i les tècniques existents per a la creació d'entorns virtuals, i coneixerà els principis fonamentals de les tècniques per a la generació d'animacions en temps real d'avatars i per a la simulació del seu comportament.

Finalment, coneixerà els principis de la realitat virtual (RV) i augmentada, l'arquitectura d'un sistema d'RV, els dispositius existents (sensors i efectors), els principis de la visualització en estèreo i les tècniques per a l'avaluació de la usabilitat i la sensació de presència dels sistemes, i coneixerà tant els principis de la interacció persona-ordinador i de les interfícies avançades (gràfiques, tàctils, gestuals), com les principals metàfores d'interacció i el software (i hardware) disponible per a la seva implementació, estant capacitat per avaluar la usabilitat de les interfícies i les necessitats d'una aplicació, tant si és normal, per a mòbils o para realitat virtual.

Professors

Responsable

  • Marta Fairen Gonzalez ( )

Altres

  • Alvaro Vinacua Pla ( )
  • Antonio Chica Calaf ( )
  • Carlos Andujar Gran ( )
  • Isabel Navazo Alvaro ( )
  • Nuria Pelechano Gomez ( )
  • Pere Pau Vázquez Alcocer ( )

Hores setmanals

Teoria
2
Problemes
0
Laboratori
2
Aprenentatge dirigit
0
Aprenentatge autònom
0

Competències

Competències Tècniques de cada especialitat

Específiques

  • CTE1 - Capacitat per a modelar, dissenyar, definir l'arquitectura, implantar, gestionar, operar, administrar i mantenir aplicacions, xarxes, sistemes, serveis i continguts informàtics.
  • CTE10 - Capacitat per a utilitzar i desenvolupar metodologies, mètodes, tècniques, programes d'ús específic, normes i estàndards de computació gràfica.
  • CTE11 - Capacitat per a conceptualitzar, dissenyar, desenvolupar i avaluar la interacció persona-ordinador de productes, sistemes, aplicacions i serveis informàtics.
  • CTE12 - Capacitat per a la creació i explotació d'entorns virtuals, i per a la creació, gestió i distribució de continguts multimèdia.

Competències Transversals

Bàsiques

  • CB6 - Que els estudiants sàpiguen aplicar els coneixements adquirits y la seva capacitat de resolució de problemes en entorns nous o poc coneguts dins de contexts més amplis (o multidisciplinaris) relacionats amb la seva àrea d'estudi.
  • CB9 - Que els estudiants posseeixin les habilitats d'aprenentatge que els permetin continuar estudiant d'una manera que haurà de ser en gran mesura autodirigida o autònoma.

Objectius

  1. Conèixer el concepte de personatge, i com es fa la simulació del moviment d'aquest personatge en un entorn gràfic, així com els problemes que apareixen en la simulació de multituds.
    Competències relacionades: CTE1, CTE10, CTE12,
  2. Aprendre tots els conceptes relacionats amb la Realitat Virtual i Augmentada, la seva arquitectura i el software i hardware relacionat.
    Competències relacionades: CTE1, CTE10, CTE12, CB6, CB9,
  3. Ser capaços de desenvolupar una aplicació sobre un entorn virtual o real+virtual amb interacció 3D.
    Competències relacionades: CTE1, CTE10, CTE11, CTE12, CB9,
  4. Conèixer els conceptes d'interacció 3D, usabilitat en sistemes de Realitat Virtual i Augmentada, i presència.
    Competències relacionades: CTE1, CTE11, CTE12,

Continguts

  1. Animació de personatges.
    Avatars. Simulació de moviment d'un personatge. Evitar col·lisions. Simulació de multituds.
  2. Realitat Virtual - Introducció i arquitectura.
    Arquitectura d'un sistema de Realitat Virtual. Aplicacions.
  3. Realitat Virtual - Dispositius.
    Dispositius d'entrada. Dispositius de sortida. Hàptics.
  4. Realitat Virtual - Estereoscopia
    Conceptes de percepció de profunditat. Generació del parell estereoscòpic. Estéreo actiu i estéreo passiu.
  5. Realitat Virtual - Software
    Software de Realitat Virtual. VR-Juggler. XVR.
  6. Realitat Augmentada
    Concepte de realitat augmentada. Diferents arquitectures. Software: AR-Toolkit.
  7. Interfícies d'usuari 3D.
    Interfícies d'usuari 3D. Selecció i manipulació d'objectes. Navegació i control de l'aplicació.
  8. Usabilitat i presència.
    Avaluació de la usabilitat. Tests d'usabilitat. Sensació de presència.
  9. Rendering hàptic
    Sentit del tacte. Dispositius hàptics. Algoritmes per rendering haptic.
  10. Realitat Augmentada - Software
    Software de Realitat Augmentada.

Activitats

Activitat Acte avaluatiu


Animació de personatges

Avatars. Simulació de moviment d'un personatge. Evitar col·lisions. Simulació de multituds.
Objectius: 1
Continguts:
Teoria
4h
Problemes
0h
Laboratori
0h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
4h

Examen Parcial

Examen escrit de la part vista fins al moment a l'assignatura.
Objectius: 2
Setmana: 9
Tipus: examen de teoria
Teoria
2h
Problemes
0h
Laboratori
0h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
10h

Realitat Virtual - Introducció i arquitectura.

Arquitectura d'un sistema de Realitat Virtual. Aplicacions.
Objectius: 2
Continguts:
Teoria
4h
Problemes
0h
Laboratori
0h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
4h

Realitat Virtual - Dispositius.

Dispositius d'entrada. Dispositius de sortida. Hàptics.
Objectius: 2
Continguts:
Teoria
4h
Problemes
0h
Laboratori
0h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
4h

Realitat Virtual - Estereoscopia

Conceptes de percepció de profunditat. Generació del parell estereoscòpic. Estéreo actiu i estéreo passiu.
Objectius: 2
Continguts:
Teoria
2h
Problemes
0h
Laboratori
0h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
2h

Realitat Virtual - Software

Software de Realitat Virtual.
Objectius: 2 3
Continguts:
Teoria
0h
Problemes
0h
Laboratori
8h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
8h

Realitat Augmentada

Concepte de realitat augmentada. Diferents arquitectures.
Objectius: 2 3
Continguts:
Teoria
4h
Problemes
0h
Laboratori
0h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
4h

Interfícies d'usuari 3D.

Interfícies d'usuari 3D. Selecció i manipulació d'objectes. Navegació i control de l'aplicació.
Objectius: 4
Continguts:
Teoria
6h
Problemes
0h
Laboratori
0h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
6h

Usabilitat i presència.

Avaluació de la usabilitat. Tests d'usabilitat. Sensació de presència.
Objectius: 4
Continguts:
Teoria
4h
Problemes
0h
Laboratori
0h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
4h

Examen parcial 2

Examen parcial de la segona part teòrica i d'exercicis de l'assignatura.
Objectius: 2 4 3 1
Setmana: 13
Tipus: examen de teoria
Teoria
2h
Problemes
0h
Laboratori
0h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
10h

Pràctica Realitat Virtual

Exercici pràctic sobre Realitat Virtual
Objectius: 2 3
Setmana: 10
Tipus: entrega
Teoria
0h
Problemes
0h
Laboratori
0h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
17h

Pràctica de Realitat Augmentada

Exercici pràctic sobre Realitat Augmentada
Objectius: 2 4 3
Setmana: 15
Tipus: entrega
Teoria
0h
Problemes
0h
Laboratori
0h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
17h

Rendering hàptic



Teoria
2h
Problemes
0h
Laboratori
0h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
2h

Realitat Augmentada - Software



Teoria
0h
Problemes
0h
Laboratori
8h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
8h

Metodologia docent

La metodologia docent estarà basada en classes setmanals de teoria (2h) i quinzenals de laboratori (2h cada quinze dies organitzades de manera no lineal).

En les classes de teoria s'introduiran els conceptes de l'assignatura i es quan s'escaigui es faran exercicis o exemples que pugui ajudar a l'assoliment dels conceptes teòrics i pràctics.

S'espera que els estudiants es preparin els materials addicionals que es proporcionaran durant el curs en forma d'apunts o referències (bibliogràfiques o per web) de cara a preparar els exàmens i les pràctiques de laboratori.

A les sessions de laboratori, s'introduirà el software a fer servir i es plantejaran les pràctiques que l'alumne haurà de desenvolupar i entregar. Una part del temps de laboratori es dedicarà a què els estudiants resolguin les pràctiques plantejades amb ajuda del professor.

Mètode d'avaluació

L'avaluació de l'assignatura vindrà donada per la conjunció d'una part teòrica i una part més pràctica.

La part teòrica s'avaluarà amb 2 exàmens escrits, el primer a la setmana 7 del curs i el segon a la setmana 14. Tots dos comptaran un 50% de la nota de la part teòrica de l'assignatura.

NT = 0.5 * NPrimerExamen + 0.5 * NSegonExamen

La part pràctica s'avaluarà mitjançant dues parts: la primera avaluarà els coneixements en Realitat Virtual (NP1) i la segona avaluarà els coneixements en Realitat Augmentada així com la usabilitat i la interacció 3D (NP2). Les dues notes de les parts pràctiques també comptaran un 50% cadascuna.

NP = 0.5 * NP1 + 0.5 * NP2

Finalment la nota final de l'assignatura es calcularà com un 40% de la part pràctica i un 60% de la part teòrica. Per tant la nota fina serà:

NF = 0.4 * NP + 0.6 * NT

Bibliografia

Bàsica:

Capacitats prèvies

Capacitats equivalents a l'assignatura IDI del Grau d'Informàtica:

- Conèixer els conceptes bàsics de Gràfics per Computador.

- Ser capaç de programar en un llenguatge de programació d'alt nivell i orientat a objectes (C++ o C#).

- Conèixer conceptes d'àlgebra lineal, en particular de transformacions geomètriques i fonaments de càlcul matricial.