Saltar al contingut Menu
Mapa
  • Inici
  • Informació
  • Contacte
  • Mapa

Visualització i Interacció Gràfica (VIG)

Crèdits Dept. Tipus Requisits
7.5 (6.0 ECTS) CS
  • Obligatòria per a l'EI
  • Optativa per a l'ETIG
  • Optativa per a l'ETIS
ADA - Pre-requisit per la EI , ETIG
AL - Pre-requisit per la EI , ETIG , ETIS
PRED - Pre-requisit per la EI , ETIG
PROP - Pre-requisit per la EI , ETIG
PS - Pre-requisit per la ETIS

Professors

Responsable:  (-)
Altres:(-)

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:

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 informàtica gràfica i al disseny d'interficíes gràfiques d'usuari.
T      P      L      Alt    L Ext. Est    A Ext. Total 
2,0 0 0 0 0 0 0 2,0
Definició d'informàtica gràfica. Aplicacions.
Definició d'interfícies gràfiques d'usuari. Exemples.
Presentació de l'assignatura.

2. Arquitectura d'un sistema gràfic interactiu.
T      P      L      Alt    L Ext. Est    A Ext. Total 
7,0 0 8,0 0 10,0 9,0 0 34,0
Elements d'un sistema gràfic interactiu. Dispositius d'entrada i de sortida convencionals. Models d'escenes i d'objectes. Malles de triangles. Model de càmera. Entorn d'il·luminació. Llibreries gràfiques. Models de color.
  • Laboratori:
    Introducció a OpenGl. Exemples. Presentació del guió global de la primera pràctica i del treball corresponent a les sessions d'aquest tema que consistiran en completar la programació de la visualització d'una escena formada per malles de triangles.
  • Activitats de laboratori addicionals:
    Analitzar el guió de la pràctica, l'esquelet de l'aplicació i els exemples bàsics subministrats. Completar el disseny de la pràctica y la seva programació. Es fonamental l'anàlisi de l'esquelet, dels exemples d'OpenGL, de les eines disponibles i pensar propostes per a completar el disseny per a dur a terme la pràctica en les hores de laboratori.

3. Disseny i programació d'interfícies gràfiques d'usuari.
T      P      L      Alt    L Ext. Est    A Ext. Total 
6,0 0 6,0 0 8,0 6,0 0 26,0
Principis per a l'especificació, disseny i avaluació de GUI.
Tècniques d'interacció. Estructura d'aplicacions que utilitzen GUI. Classificació i avaluació de paquets estàndard de disseny.
  • Laboratori:
    Introducció de les eines disponibles per a la programació d'interfícies: Glut, Qt. Exemples. Presentació de les sessions de la primera pràctica. Caldrà completar la programació d'una interfície per a visualització d'escenes. Haurà de permetre modificicacions de funcionalitats (per exemple la càmera) via la interficie.
  • Activitats de laboratori addicionals:
    Estudi de l'estructuració de les interficies segons les eines disponibles. Anàlisi dels exemples i de l'esquelet d'interficie subminsitrat. Disseny de la interficie segons les especificacions de la pràctica global i del primer lliurament en particular. Completar, si s'escau, les programacions proposades en els laboratoris. Es fonamental la preparació de les sessions de laboratori, l'analisi de les eines disponibles i dels exemples per a dur a terme les pràctiques en les hores de laboratori.

4. Visualització interactiva.
T      P      L      Alt    L Ext. Est    A Ext. Total 
9,0 0 4,0 0 4,0 9,0 0 26,0
El procés de visualització projectiu versus traçat de raig.
Diagrama conceptual del procés de visualització.
Sistemes de Coordenades, transformacions i algoritmes fonamentals.
Repàs de transformacions geomètriques.
  • Laboratori:
    Presentació de les sessions de laboratori de la primera pràctica corresponents a aquest tema. El treball a realitzar consistirà en completar la programació de la aplicació amb la modificació interactiva dels paràmetres de la càmera.
  • Activitats de laboratori addicionals:
    Disseny dels moduls de l'esquelet que son requerits per a completar la primera fase de la pràctica. Si s'escau, completar la seva programació. Realitzar un manual d'usuari i el lliurament de pràctica.

5. Introducció a la visualització realista.
T      P      L      Alt    L Ext. Est    A Ext. Total 
9,0 0 6,0 0 6,0 9,0 0 30,0
Eliminació de parts ocultes: z-buffer. Models d'il·luminació empírics. Introducció a les textures 2D. Las targetes gràfiques.
  • Laboratori:
    Presentació de les funcionalitats bàsiques d'OpenGL per incrementar el realisme d'escenes. Presentació del guió de la segona pràctica que consistirà en completar la programació de la visualització interactiva amb parts ocultes, modificació de l'entorn d'il·luminació i incorporació de textures.
  • Activitats de laboratori addicionals:
    Anàlisi del guió de la segona entrega de la pràctica. Completar el disseny del moduls associats a la visualització realista y de les noves funcionalitat de les interficies. Si s'escau, completar la programació de la pràctica. Realitzar un manual d'usuari i el lliurament de la segona pràctica.

6. Manipulació directa d'objectes.
T      P      L      Alt    L Ext. Est    A Ext. Total 
6,0 0 4,0 0 6,0 3,0 0 19,0
Tècniques d'interacció. Dispositius d'entrada. Algoritmes de selecció d'informació gràfica.
  • Laboratori:
    Presentació de la tercera pràctica per part del professors. L'alumne haurà de completar la implementació de tècniques de selecció utilitzant llibreries gràfiques. Selecció d'objectes, cares i grups d'objectes. Modificació d'atributs o de geometría.
  • Activitats de laboratori addicionals:
    Anàlisi del guió de la tercera fase de la pràctica. Completar el disseny dels moduls associats i de la interficie d'usuari. es molt important haver dut a terme la fase d'anàlisi per a completar les sessions satisfactoriament. Completar la programació de proposada en el laboratori. Manual d'usuari i lliurament de la tercera fase de la pràctica.

7. Interfícies gràfiques avançades.
T      P      L      Alt    L Ext. Est    A Ext. Total 
3,0 0 0 0 0 3,0 0 6,0
Interacció multimodal: gràfica, sonora i hàptica.
La interacció 3D i la realitat virtual.


Total per tipus T      P      L      Alt    L Ext. Est    A Ext. Total 
42,0 0 28,0 0 34,0 39,0 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 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, Qt,...) i el desenvolupament de les pràctiques. Les pràctiques es realitzaran de manera individual i es consideren una part fonamental de l'assignatura.

Bàsicament, les pràctiques consistiran en el desenvolupament d'uns exercecis que permetran la visualització realista interactiva d'escenes tridimensionals utilitzant OPenGL com a llibreria gràfica i Qt per al disseny de la interficie.

Els guions específics de cada sessió seran publicats amb antelació. És fonamental per a un correcte dessenvolupament de les classes de laboratori i la programació de les diferents fases de les pràctiques 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

Hi haurà un examen escrit de teoria (T), amb exercicis i preguntes curtes de tipus teòric. La nota de pràctiques (P) provindrà d'una pràctica senzilla d'interfícies (P0), dos exercicis pràctics (P1 i P2), i de l'avaluació global de la Pràctica (Pr). Els exercicis pràctics consistiran a realitzar modificacions de la pràctica feta pel propi estudiant, amb la finalitat de valorar el seu domini i comprensió de la mateixa i estaran distribuits al llarg del curs.

En el cas de què, per motius tècnics, no es poguessin realitzar les proves pràctiques en el laboratori, alternativament, es realitzaria un examen escrit sobre la pràctica.

La nota final F es determina en funció de T i P de la següent manera que fomenta un esforç equilibrat en ambdues parts:

F = 0.6*T + (0.05 P0 + 0.25 (P1+P2)/2 + 0.1 Pr)

Bibliografía bàsica

  • Andújar, C., Brunet P., Fairén, M., Navazo, I., Vinacua, A. Informàtica Gràfica. Un enfocament multimèdia., CPET, 2002.
  • Edward Angel Interactive computer graphics : a top-down approach with OpenGL, Addison-Wesley, 2006.
  • Alan Watt 3D computer graphics, Addison-Wesley, 2000.
  • Woo, M., Neider, J., Davis, T. OpenGL User Programming Guide, Version 1.4., Addison Wesley, 2003.
  • Matthias Kalle Dalheimer Programming with Qt, O'Reilly, 2002.
  • Steve Cunningham Computer Graphics: Programming in OpenGL for Visual Communication, Pearson/Prentice-Hall, 2007.
  • Mike Bailey & Steve Cunningham Graphics Shaders: Theory and Practice, A.K.Peters, 2009.

Bibliografía complementària

  • Wilbert O. Galitz The Essential guide to user interface design : an introduction to GUI design, principles and techniques, Wiley Computer Pub, 2002.
  • Peter Shirley Fundamentals of computer graphics, AK Peters, 2002.
  • James D. Foley ...[et al.] Computer graphics : principles and practice, Addison-Wesley, 1996.

Enllaços web

(Informació no introduïda)

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.


Compartir

 
logo FIB © Facultat d'Informàtica de Barcelona - Contacte - RSS
Aquest web utilitza cookies pròpies per oferir una millor experiència i servei. En continuar amb la navegació entenem que acceptes la nostra política de cookies.
Versió clàssica Versió mòbil