Infografia (21420)

Titulació/estudi: Grau en Enginyeria en Informàtica
Curs: segon
Trimestre: tercer
Nombre de crèdits ECTS: 4 crèdits
Hores de dedicació de l'estudiant: 100 hores
Llengua o llengües de la docència: català i castellà
Professor: Marcelo Bertalmío, Narcis Parés, Alun Evans, Pascal Landry

1. Presentació de l'assignatura

Infografia és una assignatura centrada en l'aplicació de tècniques avançades per a la visualització, síntesi i processament d'informació visual.

2. Prerequisits per al seguiment de l'itinerari formatiu

És recomanable tenir un bon coneixement de matemàtiques, C++, Linux.

3. Competències que s'han d'assolir

-Coneixement de tècniques avançades de la infografia. -Implementació de mètodes per a aplicacions reals.
-Repàs d'eines matemàtiques (geometria, àlgebra, anàlisi). -Pràctica en programació (codi eficient, clar, documentació).
-Recerca bibliogràfica, comprensió d'articles científics. -Treball en equip: organització, comunicació.

4. Avaluació

Avaluació: pràctiques (50%), teoria (50%), cada part s'aprova independentment. Les pràctiques són tres i s'avaluen successivament al llarg del trimestre. Es realitzen en equips de 3 persones i s'avaluen mitjançant lliuraments (informe i codi comentat) i una defensa oral (preguntes individuals). En cas de no aprovar les pràctiques durant el trimestre, l'estudiant haurà de realitzar un treball pràctic individual per a la convocatòria de setembre. La teoria s'avalua en un examen escrit al final del trimestre. En cas d'aprovar les pràctiques però suspendre la teoria, la nota de pràctiques es guarda per a la convocatòria de setembre, però no per al curs següent.

La participació en seminaris també s'avaluarà, podent aportar fins a un punt extra en la nota final.

5. Continguts

1-Representación y modelado de objetos 3D.
2-Interacción luz-objeto y rendering.
3-Ray tracing.
4-Texture mapping.
5-Image-based rendering y creación de modelos 3D a partir de vídeo.
6-Visualización de información y simulación de fenómenos físicos.
7-Videojuegos.
8-Computational photography.
9-Animación y efectos digitales para cine.

6. Metodologia

6.1. Metodologia per a les classes de Teoria

En cada classe de teoria se sol exposar un o diversos articles científics, posant l'accent en: -quin problema s'intenta resoldre -quin mètode es proposa per a resoldre'l -quins són els avantatges i inconvenients d'aquest mètode. La majoria dels articles presentats requereixen per a la seva comprensió eines matemàtiques bàsiques,  pel que l'exposició d'aquests articles també complix la tasca de refrescar en l'estudiant conceptes matemàtics adquirits abans. Aquesta és una tasca rellevant doncs el nostre Pla d'Estudis està molt orientat al treball pràctic, amb poca càrrega matemàtica bàsica, i l'Escola d'Informàtic compte amb la repetició de conceptes i eines matemàtiques en diverses assignatures al llarg de la formació de l'estudiant com part integral de l'ensenyament matemàtic (és a dir, que aquesta no pot estar limitada a la de les assignatures estrictament matemàtiques). Pels continguts de l'assignatura, l'ensenyament es dóna suport fortament en eines visuals. S'ha evitat ex-professo l'ús de transparències.

6.2. Pràctiques

Totes les pràctiques consisteixen a implementar un algorisme exposat en un article científic. Tot el programari usat és open-source i les pràctiques han de ser realitzades en C++ sota Linux. Aquesta decisió s'ha pres en l'entès que als estudiants no se'ls hauria d'exigir la realització de pràctiques usant programari propietari o de pagament, doncs això obligaria que només poguessin treballar en els ordinadors de la universitat (que paga llicències per a aquests programes), amb la consiguente restricció quant a possibilitats de treballar còmodament en les pràctiques. O bé seria un estímul a la pirateria de programari, convidant als alumnes que, si volguessin treballar en les seves cases, comprin el programari o obtinguin còpies il·legals.

6.3. Metodologia de les pràctiques

Tenint presents els objectius que ens hem fixat per a l'assignatura, hem desenvolupat les pràctiques amb la metodologia que descriurem a continuació. Durant el curs les pràctiques són tres i han de realitzar-se en grups de tres persones. En el cas de suspendre les pràctiques, per a la següent convocatòria el treball serà un sol i es realitzarà de forma individual. En tot cas el treball s'ha de defensar en una entrevista personal amb el professor. Aquestes classes, en les quals es defensen els lliuraments, són les úniques d'assistència obligatòria. Totes les pràctiques consisteixen en la implementació, des de zero, d'un article científic. De l'article només es proporciona la referència bibliogràfica. Els requisits són molt generals: lliurar un codi que funcioni, que a partir de determinades entrades obtingui determinades sortides, i acompanyar-lo amb una memòria explicativa. No s'exigeix gens més, el que deixa a l'estudiant total llibertat a l'hora de dissenyar i provar un programa que resolgui el problema. Aquesta llibertat va per descomptat acompanyada per una guia i supervisió per part del professor, tan intensa com ho sol·liciti cada alumne, però només si l'alumne ho sol·licita. Unes pràctiques més guiades permetrien potser implementar més algorismes, o que els estudiants treballessin menys, però en detriment de la qualitat de l'aprenentatge. Per a les classes de pràctiques, la realització dels treballs en grups de 3 estudiants, en comptes d'en forma individual, permet assignar com tasca la implementació i prova d'un algorisme que resol un problema real. Això és important doncs: -l'estudiant se sent motivat i recompensat al veure el seu treball funcionant en una aplicació real; -treballs individuals no podrien ser tan ambiciosos, haurien de consistir només en la implementació de parts d'algorismes, o en la solució de casos particulars, en general a partir d'un codi elaborat proporcionat pel professor: això aniria en detriment de la formació independent de l'estudiant, i també reduiria la seva motivació, per l'exposat anteriorment; -la bona organització del treball en equip es torna crucial per a completar les pràctiques amb èxit: els estudiants han de realment treballar coordinadament, sense duplicar tasques, programant modularment i de manera de facilitar la intercompatibilidad del codi.

7. Bibliografia i recursos didàctics

Temas (1) a (4):
ALAN WATT, 3D Computer Graphics.

Tema (5):
-"Feature-Based Image Metamorphosis". Thaddeus Beier, Shawn Neely. Proc. ACM SIGGRAPH 1992, pp 35-42.
-"View Morphing", by Steven M. Seitz and Charles R. Dyer, in the Proceedings of SIGGRAPH'96, pages 21-30.
-3D MODELING FROM IMAGES. Marc Pollefeys http://www.cs.unc.edu/~marc/tutorial.pdf

Tema (6):
-Information visualization. Chen, C. Wiley Interdisciplinary Reviews: Computational Statistics, volume={2}, number={4}, pages={387--403}, issn={1939-0068}, year={2010}, publisher={Wiley Online Library}.
-Owens, J. D., Luebke, D., Govindaraju, N., Harris, M., Krüger, J., Lefohn, A. E. and Purcell, T. J. (2007), A Survey of General-Purpose Computation on Graphics Hardware. Computer Graphics Forum, 26:80-113. 

Tema (7):
-Bishop, L.; Eberly, D.; Whitted, T.; Finch, M.; Shantz, M.; , "Designing a PC game engine," Computer Graphics and Applications, IEEE , vol.18, no.1, pp.46-53, Jan/Feb 1998
-Xubo Yang; Milo Yip; Xiaoyue Xu; , "Visual Effects in Computer Games," Computer , vol.42, no.7, pp.48-56, July 2009
doi: 10.1109/MC.2009.240

Tema (8):
-IEEE Computer, vol. 39:8, 2006: Special issue on computational photography.

Tema (9):
-ALAN WATT, 3D Computer Graphics.
-IEEE Computer, vol.42, no.7: Special issue on visual effects.