Información general
Hoy en día el cómputo gráfico juega un papel muy importante dentro de las ciencias de la computación, pues significa un componente fundamental en la forma de comprender nuestro mundo a través de la representación, interacción e interpretación de datos. El cómputo gráfico nos permite transportar elementos tangibles o abstractos de nuestro mundo a una representación en un dispositivo de despliegue, mediante modelos que encuentran su definición en las matemáticas, la física, la biología e inclusive la psicología del creador de contenidos y su comunicación síncrona o asíncrona con el usuario final. Este curso se centra en el estudio y la aplicación de los conceptos básicos del cómputo gráfico en dos y tres dimensiones, como el modelo geométrico, la cámara, la iluminación y dispositivos de interacción, para el desarrollo de aplicaciones gráficas interactivas en tiempo real usando software y hardware especializados.
Objetivo del curso
El alumno combinará las técnicas básicas de la computación gráfica, para identificar la diversidad de áreas de aplicación, entre ellas, el diseño de interfaces de usuario para la interacción humano-computadora.
Temario
- Introducción a la computación gráfica
Objetivo: El alumno describirá el contexto dentro del cual se desarrolla la actividad del cómputo gráfico, abarcando aspectos históricos y tecnológicos, para así comprender su importancia y sus áreas de desarrollo.
Contenido:
- Introducción histórica
- Áreas de desarrollo de la computación gráfica
- Visualización científica
- Realidad virtual
- Foto realismo
- Entretenimiento y educación
- Interfaces de usuario
- El software gráfico
- El hardware gráfico
- Resolución de un dispositivo
- Tecnologías de despliegue gráfico
- Dibujo de primitivas en 2D
Objetivo: El alumno aplicará los conceptos básicos necesarios para representar información en dos dimensiones en el dispositivo de salida.
Contenido:
- Algoritmos para el dibujo de líneas
- Algoritmos para el dibujo de líneas
- Método incremental básico
- Método de Bresenham o del punto medio
- Algoritmos para el dibujo de circunferencias
- Simetría de ocho lados
- Método de Bresenham
- Aproximaciones poligonales para el dibujo de circunferencias
- Pipeline renderizado
Objetivo: El alumno aplicará los conceptos básicos para la manipulación y visualización de información básica, tanto 2D como 3D, en el dispositivo de salida.
Contenido:
- Espacio de objeto
- Espacio de dispositivo
- Recorte
- Recorte de Puntos
- Recorte de Líneas
- Proyección
- Proyecciones paralelas
- Proyecciones en perspectiva
- Cámara sintética
- Transformaciones geométricas
- Coordenadas homogéneas
- Representación matricial de transformaciones
- Composición de transformaciones
- Modelado geométrico
Objetivo: El alumno aplicará el modelado geométrico a partir de la aplicación de transformaciones geométricas elementales sobre estructuras geométricas sencillas para obtener modelos de mayor complejidad.
Contenido:
- Tipos de modelado geométrico
- Modelado jerárquico
- Modelos de color e iluminación
Objetivo: El alumno aplicará los modelos de color e iluminación para cambiar la apariencia de los objetos geométricos.
Contenido:
- Modelo de luz de Lambert
- Modelo de iluminación local
- Iluminación plana
- Iluminación de Gouraud
- Iluminación de Phong
- Iluminación de Blinn
- Iluminación de Fresnel
- Modelos de Iluminación global
- Raytracing
- Radiosidad
- Texturizado
Objetivo: El alumno creará la apariencia y el nivel de detalle a los objetos geométricos a partir de texturas.
Contenido:
- Clasificación de texturas
- Texturas de mapas de bits
- Texturas procedimentales
- Bump-mapping
- MIP-maps
- Principios de animación
Objetivo: El alumno aplicará los conceptos y elementos necesarios para la realización de animaciones por computadora.
Contenido:
- Ciclo de simulación
- Tipos de animación
- Animación por Key Frames
- Animación por cinemática directa
- Animación por cinemática inversa
- Otros tipos de animación
- Interfaces de usuario
Objetivo: El alumno aplicará los lineamientos para el desarrollo e implementación de interfaces de usuario en
sistemas computacionales.
Contenido:
- Fundamentos de las Interfaces de usuario
- Diseño de Interfaces de usuario
- Evaluación del diseño de interfaces
- Mecanismos de interacción humano-computadora
- Tendencias
Bibliografía
ANGEL, Edward, Interactive Computer Graphics: A Top-Down Approach with OpenGL 6th. edition, Boston Massachusetts, Addison-Wesley, 2011.
BUSS, Samuel, 3D Computer Graphics: A Mathematical Introduction with OpenGL Cambridge, Cambridge University Press, 2003.
FOLEY, James, DAM VAN, Andries, et al., Computer Graphics: Principles and Practice in C, 2nd edition, Portland, Addison-Wesley Pub Co, 1995.
GORTLER, Steven, Foundations of 3D Computer Graphics ,The MIT Press, 2012.
HEARN, Donald, BAKER, Pauline, Computer Graphics with OpenGL, 4th edition, Prentice Hall, 2010.
JUNE, Fore, An Introduction to 3D Computer Graphics , Stereoscopic Image, and Animation in OpenGL and C/C++ 2nd edition ,CreateSpace Independent Publishing Plataform, 2011.
LENGYEL, Eric, Mathematics for 3D Game Programming and Computer Graphics, 3th edition, Boston, Course Technology PTR, 2011.
Bibliografía complementaria
MASON WOO, Jackie Neider, DAVIS, Tom, et al., OpenGL(R) Programming Guide: The Official Guide to Learning OpenGL, Version 1.4 5th edition, Addison-Wesley Pub Co, 2009.
WATT, Alan, POLICARPIO, Fabio, 3D Games Vol. 2: Animation and Advanced Real-Time Rendering.