Ciencias de la Computación (plan 1994) 2019-2

Optativas, Graficación por Computadoras

Graficación por Computadora

(Computación Grafica)

Introducción

La Graficación por Computadora, también conocida como Computación Grafica, es una área de las Ciencias de la Computación cuyo principal objetivo es establecer los principios, técnicas y algoritmos para la generación de imágenes por computadora. Las imágenes pueden ser desde imágenes en 2D hasta modelos tridimensionales 3D, de alta complejidad. La Graficación permite transformar modelos abstractos en imágenes visibles a través de esquemas o algoritmos gráficos. Los modelos pueden ser desde el modelado de humanos y su comportamiento hasta modelar ambientes virtuales con alto grado de realismo a través de modelos de iluminación complejos.

La Graficación, también esta relacionada con el diseño de nuevos dispositivos o nuevas técnicas de interacción humano-computadora. Define las técnicas y los fundamentos que son aplicados a la Animación por Computadora, la Visualización, así como la creación de Ambientes Virtuales o Realidad Virtual.

De ésta manera, la Graficación por Computadora permite establecer un diálogo o comunicación muy diferente entre el hombre y la computadora que es llevado a cabo a través de imágenes y con las técnicas interactivas más novedosas.

Las áreas de la aplicación de la Graficación son: la arquitectura, el diseño industrial, el CAD/CAM, desarrollo de aplicaciones en el WEB, laboratorios virtuales, la robótica, entrenamiento virtual, simulaciones, aplicaciones forenses, recrear situaciones especiales, rehabilitacion, los sistemas geográficos, la meteorología, visualización científica, ingeniería en todas sus áreas, medicina, desarrollo de interfaces humano-computadora, reconstrucción de sitios arqueológicos, arte, educación, entretenimiento (video-juegos, películas, televisión, publicidad), entre otras.

Objetivos

1.- Proporcionar los principios, técnicas y algoritmos fundamentales del área de Graficación.

2.-Programación 3D con OpenGL una biblioteca grafica que permite desarrollar aplicaciones graficas interactivas en tiempo real y que actualmente es un "estándar" para el desarrollo de aplicaciones gráficas.

3.- Programar en Arquitecturas Modernas, se cubrira una introducción utilizando el lenguaje GLSL para la programación de Shaders

3. Desarrollar una serie de tareas especificas que permita adentrarse a la solución de problemas y algoritmos graficos.

4. Es el primer curso del ártea que da los principios y fundamentos para materias mas avanzadas

5. Fundamentos de Interacción con ambientes graficos con Leap Motion 3D

Area Grafica en la Facultad de Ciencias

El primer curso de Grficación que se impartio en la Facultad de Ciebcias fue en los años 80´s. Desde entonces se creo el área Grafica y Realidad Virtual dentro del Departamento de Matemáticas en la area de Ciencias de la Computación. Desde entonces se han creado mas cursos en la licenciatura de Ciencias de la Computación como son Animaciòn por Computadora, Visualización, Realidad Virtual y la ultima materia que se integro en el 2007 fue el Curso de Diseño y programación de Videojuegos. Por lo que los estudiantes pueden tener una formación sólida en ésta área junto con las materias que forman parte de la curricula de Computación.

Plataforma y Software

Lenguajes:C / C++

Plataformas: PC , Linux/ Mac OS X

Software: Ambiente de desarrollo enfocado a problemas y algoritmos graficos

Programación 3D

Evaluación

Tareas escritas 20%

Programación Practicas y tareas 20%

Exámen 25%

Proyecto Final 35%

TEMARIO

1a Parte: Principios, técnicas y algoritmos basicos

1. Introducción.

2. Programación Gráfica.

3. Raterización. Algoritmos Básicos para dispositivos raster.

4. Programación en OpenGL

5. Modelado. Curvas, superficies y mallas. Procesamiento de la geometria.

6. Transformaciones Geométricas.

7. Transformaciones de Visión

8. Proyecciones Geométricas Planas.

2ª Parte. Rendering.

9. Determinación de Superficies Ocultas.

10. Colorimetría

11. Modelos de Iluminación y Sombreado.

12. Interacciòn

Reflexión y Materiales.

13. Mapeo de Texturas.

14. Ecuación de Rendering e Iluminación Global.

15. High Performance Ray Tracing.

16. Mapeo de la Iluminación.

17. Técnicas en el dominio de las Texturas Tridimensionales.

18. Iluminación Diferida

19. Rendering Estocástico

Bibliografía

No hay un libro de texto especifico para el curso, existen diversos libros de Graficación muy buenos y se les irá indicando las referencias a los capitulos del libro, articulos, entre otros materiales para cada tema del curso.

Los libro de Graficación que analizan de manera amplia el área son:

Foley, van Dam, Feiner, Hughes ed. "Computer Graphics: Principles and Practice", Addison-Wesley, 2aEd y 3aEd. Addison-Wesley

Pete Shirley and Steve Marschner with Michael Ashikhmin, ed. “Fundamentals of Computer Graphics”, A K Peters, 2009

Libros que se enfocan a los fundamentos de la Graficación y los aspectos avanzados de Rendering :

Rogers, "Procedural Elements for Computer Graphics", Mc Graw Hill

Watt, Alan, Fundamentals of Three-Dimensional Computer Graphics", Addison-Wesley

Watt A, Watt M. "Advanced Animation and Rendering Techniques: Theory and Practice", Addison Wesley

Haines, Eric, Hanrahan, Pat, “ An Introduction to Ray Tracing”, Morgan Kaufmann Series

Pharr, Matt, Humphreys, “Physically Based Rendering, Second Edition: From Theory to Implementation”, Morgan Kaufmann Series

Libros que se enfocan a los aspectos de programación 3D:

Angel, Edward, "Interactive Computer Graphics: A Top-Down Approach with OpenGL", Addison-Wesley, 6^th edition.

Guha, Sumanta, “ Computer Graphics, Through OpenGL”. CRC Press/A.K. Peters (cubre OpengL 4.3). 2^nd Edición

Wright, R., Sweet, M. “OpenGL SuperBible”, 7^th Edition, Addison-Wesley

Shreiner, Dave, Seller Graham.ed. "OpenGL Programming Guide: The Official Guide to Learning OpenGL", version 4.3 ( 8^thEdición) Addison-Wesley