Gráficos

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• Método de evaluación
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Profesorado

Responsable

• Carlos Andujar Gran ( )

Otros

• Alejandro Beacco Porres ( )
• Alejandro Ríos Jerez ( )
• Alvaro Vinacua Pla ( )
• Antonio Chica Calaf ( )
• Imanol Muñoz Pandiella ( )
• Jose Luis Pontón Martinez ( )
• Marta Fairen Gonzalez ( )
• Oscar Argudo Medrano ( )
• Víctor Franco Sánchez ( )

Horas semanales

Competencias

Competencias Técnicas

Competencias técnicas comunes

• CT1 - Demostrar conocimiento y comprensión de hechos esenciales, conceptos, principios y teorías relativas a la informática y a sus disciplinas de referencia.
  • CT1.2A - Demostrar conocimiento y comprensión de los conceptos fundamentales de la programación y de la estructura básica de un computador. CEFB5. Conocimiento de la estructura, funcionamiento e interconexión de los sistemas informáticos, así como los fundamentos de su programación.
  • CT1.2C - Interpretar, seleccionar y valorar conceptos, teorías, usos y desarrollos tecnológicos relacionados con la informática y su aplicación a partir de los fundamentos matemáticos, estadísticos y físicos necesarios. CEFB1: Capacidad para la resolución de los problemas matemáticos que puedan plantarse en la ingeniería. Aptitud para aplicar los conocimientos sobre: algebra, cálculo diferencial e integral i métodos numéricos; estadística y optimización.
• CT4 - Demostrar conocimiento y capacidad de aplicación de los procedimientos algorítmicos básicos de las tecnologías informáticas para diseñar soluciones a problemas, analizando la idoneidad y la complejidad de los algoritmos
  • CT4.1 - Identificar las soluciones algorítmicas más adecuadas para resolver problemas de dificultad mediana.
• CT5 - Analizar, diseñar, construir y mantener aplicaciones de forma robusta, segura y eficiente, escogiendo el paradigma y los lenguajes de programación más adecuados.
  • CT5.2 - Conocer, diseñar y utilizar de forma eficiente los tipos y las estructuras de datos más adecuados para la resolución de un problema.
  • CT5.3 - Diseñar, escribir, probar, depurar, documentar y mantener código en un lenguaje de alto nivel para resolver problemas de programación aplicando esquemas algorítmicos y usando estructuras de datos.
  • CT5.5 - Usar las herramientas de un entorno de desarrollo de software para crear y desarrollar aplicaciones.

Competencias Transversales

Actitud frente al trabajo

• G8 [Avaluable] - Tener motivación para la realización profesional y para afrontar nuevos retos, así como una visión amplia de las posibilidades de la carrera profesional en el ámbito de la Ingeniería en Informática. Tener motivación por la calidad y la mejora continua, y actuar con rigor en el desarrollo profesional. Capacidad de adaptación a los cambios organizativos o tecnológicos. Capacidad de trabajar en situaciones de falta de información y/o con restricciones temporales y/o de recursos.
  • G8.3 - Tener motivación para el desarrollo profesional y para afrontar nuevos retos. Tener motivación para la mejora continua. Disponer de capacidad de trabajo en situaciones de falta de información.

Sostenibilidad y compromiso social

• G2 [Avaluable] - Conocer y comprender la complejidad de los fenómenos económicos y sociales típicos de la sociedad del bienestar. Ser capaz de analizar y valorar el impacto social y medioambiental
  • G2.3 - Tener en cuenta las dimensiones social, económica y ambiental, y el derecho a la privacidad a aplicar soluciones y llevar a cabo proyectos coherentes con el desarrollo humano y la sostenibilidad.

Competencias Técnicas de cada especialidad

Especialidad de computación

• CCO2 - Desarrollar de forma efectiva y eficiente los algoritmos y el software apropiados para resolver problemas complejos de computación.
  • CCO2.3 - Desarrollar y evaluar sistemas interactivos y de presentación de información compleja, y su aplicación a la resolución de problemas de diseño de interacción persona computadora.
  • CCO2.6 - Diseñar e implementar aplicaciones gráficas, de realidad virtual, de realidad aumentada y videojuegos.

Objetivos

1. Comprender en profundidad las etapas del proceso de visualización proyectivo
   Competencias relacionadas: CT1.2A, CT1.2C, CCO2.6,
2. Ser capaz de implementar los algoritmos asociados a las diferentes etapas del proceso de visualización
   Competencias relacionadas: CT1.2A, CT1.2C, CCO2.6, CT4.1, CT5.5,
3. Comprender los modelos de il·luminación local
   Competencias relacionadas: CCO2.6,
4. Asimilar la funcionalidad, modelo de ejecución y programación de shaders en GLSL
   Competencias relacionadas: CT1.2C, CCO2.6,
5. Comprender y tener destreza implementando técnicas de interacción con escenas 3D
   Competencias relacionadas: CCO2.3, CCO2.6, CT5.5, CT5.3,
6. Conocer en profundidad los conceptos y algoritmos relacionados con la texturación de superficies
   Competencias relacionadas: CT1.2A, CT1.2C, CCO2.6,
7. Comprender y ser capaz de desarrollar algoritmos para la simulación de sombras
   Competencias relacionadas: CT1.2A, CT1.2C, CCO2.6,
8. Comprender y ser capaz de desarrollar algoritmos para la simulación de reflexiones especulares
   Competencias relacionadas: CT1.2A, CT1.2C, CCO2.6,
9. Comprender y ser capaz de desarrollar algoritmos para la simulación de objetos transparentes
   Competencias relacionadas: CT1.2A, CT1.2C, CCO2.6,
10. Asimilar los principales conceptos y algoritmos de iluminación global
    Competencias relacionadas: CT1.2A, CT1.2C, CCO2.6, CT4.1,
11. Conocer el algoritmo de ray-tracing y sus variantes
    Competencias relacionadas: CT1.2A, CT1.2C, CCO2.6, CT4.1,
12. Ser capaz de implementar funciones eficientes de intersección rayo-geometria
    Competencias relacionadas: CT1.2A, CT1.2C, CCO2.6, CT4.1, CT5.2,
13. Identificar pros y contras de las estructuras de datos espaciales
    Competencias relacionadas: CCO2.6, CT5.2,
14. Ser capaz de desarrollar aplicaciones graficas interactivas para la visualización realista de escenas 3D
    Competencias relacionadas: CCO2.3, CCO2.6, CT4.1, CT5.2, CT5.5, CT5.3,
15. Comprender los elementos que integran la visualización realista.
    Competencias relacionadas: CCO2.3, CCO2.6,
16. Conocer las posibilidades de lo gráficos en la vida profesional, y desarrollar una actitud proactiva hacia la calidad.
    Competencias relacionadas: G8.3, G2.3,
17. Comprender el paper de los gráficos en el desarrollo de software con repercusión social, económica y/o ambiental, en áreas como la medicina, el diseño industrial y el patrimonio cultural.
    Competencias relacionadas: G2.3,

Contenidos

1. Introducción a los gráficos
   Paradigmas de visualización. Elementos que definen la visualización realista. Emisión, reflexión y transmisión de la luz. Comportamiento difundido y especular. Modelos de iluminación global y local.
2. Aplicaciones de los gráficos
   Papel de la informática gráfica en la sociedad. Principales aplicaciones con repercusión social, económica y/o ambiental. Aplicaciones en medicia, industria y patrimonio cultural.
3. Proceso de visualización proyectivo
   Transformaciones geométricas y sistemas de coordenadas. Envío de geometría. Procesamiento de vértices. Composición de primitivas y recortado. Rasterització e interpolación. Procesamiento de fragmentos. Operaciones por fragmento. Actualización del frame buffer.
4. Desarrollo de shaders
   Vertex shaders. Geometry Shaders. Fragmento shaders. Lenguaje GLSL. API por desarrollo de shaders.
5. Interacción con escenas 3D
   Selección de objetos. Manipulación de objetos. Manipulación de la cámara y navegación por la escena.
6. Texturas 2D
   Espacio de textura. Mapping inverso. Generación, transformación, e interpolación de coordenadas de textura. Projective texture mapping. Muestreado de texturas. Mipmapping. Samplers en GLSL.
7. Simulación de sombras
   Conceptos. Umbra y penumbra. Propiedades. Sombras por proyección sobre uno o más planes. Shadow mapping.
8. Simulación de reflexiones especulares
   Conceptos. Reflexión directa (con objetos virtuales). Simulación con texturas dinámicas. Environment mapping
9. Simulación de objetos transparentes
   Introducción. Dispersión. Refracción. Ley de Snell. Ángulo crítico. Ecuaciones de Fresnel. Alpha blending.
10. Iluminación global
    Magnitudes básicas de radiometría. BSDF. Ecuación general del rendering. Mecanismos de transporte de la luz. Clasificación de los algoritmos de iluminación global.
11. Ray-tracing
    Ray-tracing clásico. Oclusión ambiente
12. Intersección Rayo-Geometría
    Algoritmos de intersección rayo-geometría. Estructuras de datos espaciales. Subdivisión del espacio. Subdivisión de la escena.

Actividades

Actividad Acto evaluativo

Metodología docente

Método de evaluación

Bibliografía

Básica:

• Informàtica gràfica: un enfocament multimèdia - Andújar, C.; Brunet, P.; Fairen, M.; Monclús, E.; Navazo, I.; Vàzquez, P.P.; Vinacua, A, CPET, 2008.
  
• Interactive computer graphics : a top-down approach with WebGL - Angel, E.; Shreiner, D, Pearson, 2015. ISBN: 9781292019345
  https://discovery.upc.edu/discovery/fulldisplay?docid=alma991004030149706711&context=L&vid=34CSUC_UPC:VU1&lang=ca
• Real-time rendering - Akenine-Moller, T. [et al.], CRC Press, 2018. ISBN: 9781138627000
  https://discovery.upc.edu/discovery/fulldisplay?docid=alma991004153129706711&context=L&vid=34CSUC_UPC:VU1&lang=ca
• OpenGL shading language - Rost, R.J.; Licea-Kane, B, Addison-Wesley, 2010. ISBN: 9780321637635
  https://discovery.upc.edu/discovery/fulldisplay?docid=alma991003760359706711&context=L&vid=34CSUC_UPC:VU1&lang=ca
• 3D computer graphics - Watt, A.H, Addison-Wesley, 2000. ISBN: 0201398559
  https://discovery.upc.edu/discovery/fulldisplay?docid=alma991002227789706711&context=L&vid=34CSUC_UPC:VU1&lang=ca

Complementaria:

• Physically based rendering: from theory to implementation - Pharr, M.; Jakob, W.; Humphreys, G, Morgan Kaufmann Publisher , 2016. ISBN: 9780128007099
  https://discovery.upc.edu/discovery/fulldisplay?docid=alma991001589029706711&context=L&vid=34CSUC_UPC:VU1&lang=ca
• OpenGL programming guide: the official guide to learning OpenGL, version 4.5 with SPIR-V - Kessenich, J.; Sellers, G.; Shreiner, D, Addison-Wesley , 2017. ISBN: 9780134495491
  https://discovery.upc.edu/discovery/fulldisplay?docid=alma991004095509706711&context=L&vid=34CSUC_UPC:VU1&lang=ca
• Geometric data structures for computer graphics - Langetepe, E.; Zachmann, G, AK Peters , 2006. ISBN: 9781568812359
  https://discovery.upc.edu/discovery/fulldisplay?docid=alma991003279129706711&context=L&vid=34CSUC_UPC:VU1&lang=ca

Web links

• Web oficial de Qt http://qt.nokia.com/
• Especificació de les diferentes versions d'OpenGL. http://www.opengl.org/documentation/specs/