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Información General

Las diferentes áreas de especialización que forman parte del cómputo gráfico pueden estudiarse y analizarse desde varios puntos de vista de sus aplicaciones; es decir, todas las metodologías y técnicas en las que se basa el cómputo gráfico resultan en aplicaciones de ingeniería que abarcan desde el modelado 3D hasta la simulación de fenómenos complejos. En este curso se estudian los diferentes retos que se presentan en el cómputo gráfico y cómo atacarlos usando hardware y software especializados. El curso contiene elementos de programación con API’s gráficas, técnicas de modelado 3D, animación por computadora, hasta la creación de simulaciones basadas en física que se ejecutan en tiempo real.

Objetivo

El alumno profundizará en el estudio del cómputo gráfico para proponer, diseñar, analizar, implementar y validar soluciones de ingeniería aplicadas a problemas reales en la industria del entretenimiento, la educación y la investigación científica.

Temario

Introducción al cómputo gráfico
- Conceptos básicos
  - La escena gráfica: modelo, cámara, iluminación, sombreado, renderizado.
  - Interacción
  - Pipeline gráfico
- Hardware y software gráfico
- Formatos de almacenamiento
- Motores de visualización 3D
  - Unity
  - Unreal

Modelado 3D
- Tipos de modelado 3D
  - Modelado Geométrico
  - Modelado Orgánico
  - Modelado Mecánico
  - Modelado Jerárquico
- Técnicas de modelado 3D
  - Extrusión
  - Operaciones booleanas
  - Esculpido
  - Modificadores
- Materiales y Texturas
  - Materiales opacos, plásticos, metales y traslúcidos
  - Texturas 2D, 3D y procedurales
  - Environment mapping
    - Reflection mapping
    - Fresnel

Temas especiales de animación por computadora
- Tipos de animación
  - Animación basada en keyframes
  - Animación procedural
  - Animación basada en física
  - Motion capture
- Pipeline de animación por computadora
  - Storyboard, storyreel, modeling, layout, iluminación, sombreado, rendering
- Animación de personajes
- Animación de cámaras y paths
Simulación basada en física
- Conceptos básicos de simulación basada en física
  - Modelo de partículas
  - Modelo de objetos rígidos
  - Modelo de objetos deformables
    - Métodos heurísticos
    - Métodos basados en la mecánica de los medios continuos
    - Métodos híbridos
  - Modelos de simulación
    - Modelo conceptual
    - Modelo matemático
    - Modelo numérico
    - Modelo computacional
  - Ciclo de simulación
  - Análisis de Colisiones
  - Bibliotecas de simulación basada en física
    - FleX
    - PhysX
    - SOFA Framework

Temas especiales en ambientes virtuales
- El metaverso de la virtualidad
- Realidad Virtual
- Realidad mezclada
  - Realidad aumentada
  - Holografía
  - Virtualidad aumentada
- Dispositivos de interacción
  - Retroalimentación visual
    - Cascos de Realidad Virtual
    - Cascos de Realidad Mixta
  - Retroalimentación táctil
    - Dispositivos hápticos
    - Guantes de RV
  - Retroalimentación aural
  - Tracking
    - Leapmotion
    - Kinect
    - Intel RealSense
    - Optitrack

Efectos Visuales
- Iluminación local y global
  - Raycasting
  - Raytracing
  - Radiosidad
  - Glows y flares
- Shading avanzado
  - Teselación
  - Morphing
- Composición
Aplicaciones
- Juegos serios
- Simulación médica
- Recorridos virtuales
- Visualización científica

Bibliografía

Computación gráfica

FOLEY, James D,; DAM VAN, Andries; FEINER, Steven K,; HUGHES, John F, Computer Graphics: Principles and Practice in C (2nd Edition) 2a. Edición USA Portland Addison-Wesley Pub Co, 1995.
WATT, Alan H. 3D Computer Graphics 3a. edición Wokingham, England Addison Wesley, 2000.
HEARN, Donald; BAKER, M. Pauline Computer Graphics, C Version 2a. edicion Upper Saddle River, N.J. Prentice Hall, 1997.
ANGEL, Edward Interactive Computer Graphics: A Top-Down Approach with OpenGL 3a. edición Boston Addison-Wesley, 2002.
MASON WOO, Jackie Neider; DAVIS, Tom; SHREINER, Dave; OpenGL(R) Programming Guide: The Official Guide to Learning OpenGL, Version 1.4 4th edition USA Addison-Wesley Pub Co, 2003.
WATT, Alan; POLICARPIO, Fabio 3D Games Vol. 2: Animation and Advanced Real-Time Rendering USA Addison-Wesley, 2003

Ambientes virtuales

Grigore C. Burdea, Philipp Coiffet, Virtual Reality Technology, Segunda Edición, Wiley-Interscience, USA, 2003.
Nadia Magnenat Thalmann and Miralab Centre Universitaire and Daniel Thalmann, Virtual Reality Software and Technology, Encyclopedia of Computer Science and Technology, Marcel Dekker, 1999, Vol. 41, 17-31 pp.

Animación por computadora

Animación de personajes con Blender, Tony Mullen, Anaya Multimedia, 2007 - 542 páginas.
Proyectos de animación 3D, Alberto Rodríguez Rodríguez Anaya multimedia 2010, 334 páginas

OpenGL

Dave Shreiner, Graham Sellers, John Kessenich, Bill Licea-Kane, OpenGL Programming Guide: The official Guide to Learning OpenGL, Version 4.3, Octava edición, Addison-Wesley, USA, 2013.
Randi J. Rost, Bill Licea-Kane, OpenGL Shading Language, Tercera Edición, Addison-Wesley, USA, 2009.
Donald Hearn & Pauline Baker, Gráficos por Computadora con OpenGL, Tercera Edición, Pearson Prentice Hall, España, 2006.

Temas Selectos de Graficación e Ingeniería en Computación II