EPSEVG

Guia Docent EPSEVG
Curs 2006/07
GRCO: GRAFICS EN COMPUTADORS

 DADES GENERALS
 PlaETIG Codi11730 TipusOPT Crèdits6 Intensitat presencial
 Curs4 SiglaGRCO Periocitat2 Depart723
 Idioma Clases     Català:        Espanyol:        Anglès:   Responsable   JORDI ESTEVE CUSINE

 Descripció [Català]
L'objectiu general és introduir a l'estudiant en la Informàtica Gràfica i proporcionar-li la formació necessària per al disseny i la implementació d'algorismes de creació, gestió i visualització d'escenes poligonals bi i tri-dimensionals utilitzant llibreries gràfiques d'alt nivell.

Els objectius específics es poden desglossar en: familiaritzar els estudiants amb entorns de desenvolupament gràfic, tant en aspectes hardware com software; presentar els problemes que comporta la representació d'informació gràfica 2D i 3D, particularment el model de fronteres per a sòlids de cares planes; descriure les etapes del procés de visualització projectiva d'escenes poligonals en filferros, eliminació de parts amagades i il·luminació local; aprofundir en aspectes de la visualització 2D i introduir a la problemàtica de l'entrada gràfica dins del context més general de la interacció home-màquina.

També es preten que els estudiants posin en pràctica aquests coneixements realitzant algorismes gràfics utilitzant llibreries dissenyades específicament per les pràctiques, la llibreria OpenGL i la llibreria Qt.

 Descripció [Castellà]

 Descripció [Anglès]
 MÒDULS
OrdreDescripcióTipusHores
1Introducció a la informàtica gràficaTemes 3
Hores exposicions teòriques: 2       Hores treball pràctic:  0      
Hores treball grup: 0       Hores treball individual: 1
Objectius

Continguts

  1. Els gràfics amb computador
  2. Aplicacions gràfiques



Activitats, coneixements, habilitats, aptituds

Planificació

Comentaris / Bibliografia

2Perspectiva general sobre els gràficsTemes 5
Hores exposicions teòriques: 2       Hores treball pràctic:  1      
Hores treball grup: 0       Hores treball individual: 2
Objectius

Continguts
  1. Requeriments generals d'una aplicació gràfica
  2. Elements de hardware gràfic: perifèrics de sortida
    1. Introducció
    2. Pantalles
    3. Pantalles de trama amb color
    4. Taules traçadores (plotters) i impressores
  3. Elements de software gràfic: Llibreries d'entrada i sortida
  4. Estructura interna d'una aplicació gràfica
Activitats, coneixements, habilitats, aptituds

Planificació

Comentaris / Bibliografia

3Estructuració de la informació gràficaTemes 11
Hores exposicions teòriques: 5       Hores treball pràctic:  2      
Hores treball grup: 0       Hores treball individual: 4
Objectius

Continguts
  1. Entitats geomètriques 2D (punts, vectors, rectes)
  2. Entitats geomètriques 3D (punts, vectors, rectes, plans)
  3. Objectes 2D (Segments de recta, capses englobants, polígons, corbes)
  4. Objectes 3D (Segments de recta 3D, capses englobants 3D, polígons 3D, corbes 3D, poliedres, superfícies)
  5. Objectes raster: píxels, blocs de píxels, imatges
  6. Representació d'objectes (explícita, paramètrica i constructiva)
  7. Bases de dades gràfiques
Activitats, coneixements, habilitats, aptituds

Planificació

Comentaris / Bibliografia

4Procés de visualització en 2DTemes 11
Hores exposicions teòriques: 5       Hores treball pràctic:  2      
Hores treball grup: 0       Hores treball individual: 4
Objectius

Continguts
  1. Transformació món-dispositiu
    1. Window i Viewport
    2. Transformació
    3. Relació d'aspecte
    4. Zoom
    5. Pan
  2. Retallat
    1. Retallat total o parcial
    2. Retallat de línies. Algorisme de Cohen i Sutherland
    3. Retallat de polígons. Algorisme de Sutherland i Hodgman
  3. Rasterització (Tramatge)
    1. Procés de rasterització
    2. Rasterització de línies. Algorisme de Bresenham
    3. Rasterització de polígons. Omplert

Activitats, coneixements, habilitats, aptituds

Planificació

Comentaris / Bibliografia

5Visualització projectiva de models poligonals (procés de visualització en 3D)Temes 11
Hores exposicions teòriques: 5       Hores treball pràctic:  2      
Hores treball grup: 0       Hores treball individual: 4
Objectius

Continguts
  1. Introducció
  2. Definició del model de càmera: Paràmetres de visualització
  3. Càlcul dels paràmetres de visualització
  4. Etapes de la projecció: Descripció dels blocs del procés de visualització
    1. Transformació de Visió
    2. Deformació Perspectiva
    3. Retallat
    4. Situació del retallat en el pipeline de visualització
Activitats, coneixements, habilitats, aptituds

Planificació

Comentaris / Bibliografia

6Interacció amb l'usuari (entrada gràfica)Temes 10
Hores exposicions teòriques: 4       Hores treball pràctic:  2      
Hores treball grup: 0       Hores treball individual: 4
Objectius

Continguts
  1. Relació entre el procés de visualització i el procés d'entrada
  2. Perifèrics d'entrada. Primitives d'entrada
  3. Tècniques de realimentació
  4. Selecció d'informació gràfica
Activitats, coneixements, habilitats, aptituds

Planificació

Comentaris / Bibliografia

7Visualització projectiva amb eliminació de parts amagades (càlcul visibilitat)Temes 7
Hores exposicions teòriques: 3       Hores treball pràctic:  1      
Hores treball grup: 0       Hores treball individual: 3
Objectius

Continguts
  1. Classificació dels algoritmes d'eliminació de parts amagades
  2. Preprocés d'eliminació de les cares que miren enrere. Culling
  3. Algorismes en espai objecte
  4. Algorismes en espai imatge (Z-buffer)
Activitats, coneixements, habilitats, aptituds

Planificació

Comentaris / Bibliografia

8ColorTemes 5
Hores exposicions teòriques: 2       Hores treball pràctic:  1      
Hores treball grup: 0       Hores treball individual: 2
Objectius

Continguts
  1. Propietats de la llum
  2. Interpretació del color
  3. Teoria triestímul del color. Sistemes generadors de llum
  4. Models de color
Activitats, coneixements, habilitats, aptituds

Planificació

Comentaris / Bibliografia

9Il·luminacióTemes 5
Hores exposicions teòriques: 2       Hores treball pràctic:  1      
Hores treball grup: 0       Hores treball individual: 2
Objectius

Continguts
  1. Modelització de la il·luminació d'una escena
  2. Càlcul de la il·luminació en un punt: Model de Phong
  3. Càlcul de la il·luminació en un polígon: Suavitzat
Activitats, coneixements, habilitats, aptituds

Planificació

Comentaris / Bibliografia

10Pràctiques de laboratoriPràctiques 28
Hores exposicions teòriques: 0       Hores treball pràctic:  14      
Hores treball grup: 14       Hores treball individual: 0
Objectius
Els estudiants disposen d'una aplicació gràfica de codi obert preparada per poder fer visualitzacions interactives en 2D i 3D.

Les pràctiques dirigides tenen per objectiu implementar petits algorismes gràfics de visualització 2D i 3D utilitzant una llibreria gràfica d'alt nivell OpenGL. Estan dissenyades per a poder-se realitzar en hores de classe, complementades amb una petita dedicació de treball personal. Consisteixen en una implementació progressiva, guiada, descrita dins d'un fascicle. Això permet posar en pràctica els següents conceptes ja vistos a teoria:
  • Disseny d'interfícies gràfiques d'usuari (GUI)
  • Visualització 2D
  • Interacció 2D
  • Visualització realística en 3D

Per desenvolupar les pràctiques els estudiants faran ús de:
  • llibreries dissenyades específicament per les pràctiques (bàsicament ofereixen una base de dades gràfica).
  • la llibreria OpenGL per la visualització.
  • la llibreria Qt per la gestió de les interaccions.
  • de l'entorn de desenvolupament KDevelop.
Continguts
  1. Introducció. Utilització d’una aplicació gràfica. Disseny d'una interfície gràfica d'usuari amb la llibreria Qt i QtDesigner. (1 sessió)
  2. Procés de visualització 2D. Interacció 2D. (2 sessions)
  3. Procés de visualització 3D. (2 sessions)
  4. Eliminació de parts amagades i il·luminació. (2 sessions)

Al final de cada pràctica del programa es realitzarà un lliurament via e-mail del treball realitzat. Les pràctiques es poden realitzar en parelles (recomanat) o individualment.
Activitats, coneixements, habilitats, aptituds

Planificació

Comentaris / Bibliografia
Bibliografia específica:

- OpenGL Reference manual
J. Neider, T. Davis, ... Addison-Wesley Press 1997
- OpenGL programming guide the oficial guide to learning openGL
Woo, Mason Addison-Wesley 1997
- OpenGL en fichas: una introducción práctica
J. Ribelles, J. Lluch Universitat Jaume I. Castelló de la Plana 2003

11ProjectePràctiques 21
Hores exposicions teòriques: 0       Hores treball pràctic:  0      
Hores treball grup: 21       Hores treball individual: 0
Objectius

 

    El projecte consisteix en el desenvolupament, en hores de lliure accés al laboratori, d'una petita aplicació gràfica seguint un dels enunciats proposats. Té per objectiu permetre als estudiants aplicar els coneixements adquirits de forma més personal i creativa.

 

Continguts

Activitats, coneixements, habilitats, aptituds

Planificació

Comentaris / Bibliografia

12Exercici 2DAltres 4
Hores exposicions teòriques: 0       Hores treball pràctic:  0      
Hores treball grup: 0       Hores treball individual: 4
Objectius
Realització sobre paper d'una petita aplicació 2D.

Aquest exercici permet pràcticar:
  • el disseny de bases de dades gràfiques paramètriques
  • la visualització 2D
  • les transformacions geomètriques 2D
  • la interacció amb l'usuari
  • la implementació de tècniques de realimentació
Continguts

Activitats, coneixements, habilitats, aptituds

Planificació

Comentaris / Bibliografia

13Examen teòric finalAltres 2
Hores exposicions teòriques: 0       Hores treball pràctic:  0      
Hores treball grup: 0       Hores treball individual: 2
Objectius
Examen teòric final per tal d'avaluar l'aprenentatge dels conceptes vistos durant el curs.
Continguts
L'examen consisteix en 10 preguntes, una per cadascun dels 9 temes vistos a classe més una pregunta sobre la llibreria OpenGL vista a laboratori.
Activitats, coneixements, habilitats, aptituds

Planificació

Comentaris / Bibliografia


Hores Exposicions Teòriques: [30]
Hores Treball Pràctic: [26]
Hores de Treball en Grup: [35]
Hores treball individual: [32]
Hores totals: [123]
Crèdits ECTS: [4,9]
 
 Dependència entre Mòduls

OrdreDescripcióTipus
1Introducció a la informàtica gràficaTemes
2Perspectiva general sobre els gràficsTemes
3Estructuració de la informació gràficaTemes
4Procés de visualització en 2DTemes
5Visualització projectiva de models poligonals (procés de visualització en 3D)Temes
6Interacció amb l'usuari (entrada gràfica)Temes
7Visualització projectiva amb eliminació de parts amagades (càlcul visibilitat)Temes
8ColorTemes
9Il·luminacióTemes
10Pràctiques de laboratoriPràctiques
11ProjectePràctiques
12Exercici 2DAltres
13Examen teòric finalAltres
 
 Mètode d'avaluació

Hores Avaluació: 0
L'avaluació es determinarà en base a 4 qualificacions diferents:
- Teoria (T). Petit control a final de curs.
- Problemes (P). Exercici d'una aplicació gràfica 2D que l'estudiant realitza a casa seva.
- Laboratori (L). Lliurament via e-mail dels exercicis realitzats en les sessions de laboratori guiades.
- Projecte (Pr). Ampliació a escollir de la pràctica de laboratori.

La Nota Final es calcula mitjançant l'expressió següent:
NF = 0.25 T + 0.25 P + 0.25 L + 0.25 Pr
 
 CRÈDITS ECTS: Detall dels crèdits totals, separats per tipus

Treball en curs Treball encarregat durant el curs, realitzat de forma individual, en un termini prefixat
Treball en grup Treball encarregat durant el curs, realitzat en grup, en un termini prefixat
Projecte individual Treball realitzat de forma individual, integrant diversos coneixements de la matèria, i diferent per a cada estudiant
Pràctiques (PC) Treball d'aplicació dels coneixements de la matèria en el cas pràctic real, realitzat de forma individual o en grup
Treball escrit (WW) Treball realitzat de forma individual i per escrit, en un termini prefixat
Exàmen escrit (WE) Prova individual realitzada per escrit en un temps fixat i en un lloc predeterminat i controlat
Ex. Teòric/pràctic (TP) Prova individual relacionada amb aspectes teòrics i pràctics de la matèria, realitzada en un temps fixat i en un lloc predeterminat i controlat
 
 Bibliografia Bàsica

Autor Títol EditorialAny
Alan Watt 3D Computer Graphics Addison-Wesley 2000
R. Caumons, J.A. Sánchez, P. Andrada. Exercicis d'Instal·lacions Elèctriques Ahlens, S.L. 1999
Donald Hearn, M. Pauline Baker Gráficas por computadora México [etc.] : Prentice-Hall Hispanoamericana 1988
James D. Foley ... [et al.] Introduction to computer graphics Reading, Mass. : Addison-Wesley 1994
 
 Materials Complementaris

Autor Títol EditorialAny
Jordi Esteve Apunts de teoria de Gràfics en Computadors Dept. L.S.I. 2003
Jordi Esteve Col·lecció de problemes 2D Dept. L.S.I. 2004
Jordi Esteve i Daniela Tost Exercicis i Problemes de Gràfics en Computadors Dept. L.S.I. 1999
Jordi Esteve Manual de pràctiques. Sessions del laboratori de Gràfics en Computadors. Dept. L.S.I. 2004