Ingeniería Óptica (21608)

Titulación/estudio: Ingenieria de Sistemas Audiovisuales de Telecomunicación
Curso: segundo
Trimestre: segundo
Número de créditos ECTS: 4
Horas de dedicación del estudiante: 100
Lenuga o lenguas de la docencia: Castellano
Profesor: Marcelo Bertalmio

1. Presentación de la asignatura

La asignatura abarca los fundamentos físicos y geométricos de la óptica, los sistemas ópticos con sus componentes y características, y las propiedades de las cámaras digitales de fotografía y vídeo. Es recomendable tener un buen conocimiento de matemáticas, programación y ondas.

2. Competencias que se deben lograr

-Conocimiento del funcionamiento de los sistemas ópticos, sus posibilidades y limitaciones.
-Implementación de métodos para aplicaciones reales.
-Repaso de herramientas matemáticas (geometría, álgebra, análisis).
-Práctica en programación (código eficiente y claro y documentación).
-Búsqueda bibliográfica y comprensión de artículos científicos.
-Trabajo en equipo: organización y comunicación.

3. Contenidos

Óptica teórica

Luz y energía
Dualidad onda-partícula, espectro electromagnético, interacción luz-materia, diagramas de rayos.

Formación de imágenes por reflexión
Imágenes virtuales, espejos curvos, imágenes de imágenes, distancia focal, magnificación.

Formación de imágenes por refracción
Propiedades refractivas de los materiales, ley de Snell.

Sistemas ópticos

Componentes de sistemas ópticos
Lentes, espejos, prismas, fibra óptica, LCDs, LED's, CCD's.

Aberraciones
De superficie, esférica, coma, astigmatismo, curvatura, distorsión, diseño de lentes.

Características y propiedades de una lente
Stops, pupilas, ventana, vignetting, potencia de cobertura, potencia de resolución. Distancia focal, apertura, campo de visión, formato, rendimiento.

Algunos tipos de sistemas ópticos
Sistemas de copiado, impresión, proyección, fotometría, fotografía, vídeo.

Cámaras

Calibración de una cámara
Localización de punto principal, distancia principal, métodos de laboratorio.

Foco
Métodos de enfocar un sistema óptico, profundidad de campo.

Rango dinámico
Definición, curva de respuesta de la cámara, tiempo de exposición, bracketing, creación de imágenes HDR y tone mapping.

Viewfinders
Sistemas directos, de pantalla y cámaras Reflex.

Artefactos en imágenes digitales
Aliasing, mosaicking, artefactos de compresión e interlacing.

Óptica para imágenes 3D
Percepción visual del espacio, fotografía estéreo y proyección estéreo.

4. Evaluación

Evaluación: prácticas (50%), teoría (50%), cada parte se aprueba independientemente.

Las prácticas son tres y se evalúan sucesivamente a lo largo del trimestre. Se realizan en equipos de 3 personas y se evalúan mediante entregas (informe y código comentado) y una defensa oral (preguntas individuales). En caso de no aprobar las prácticas durante el trimestre, el estudiante habrá de realizar un trabajo práctico individual para la convocatoria de septiembre.

La teoría se evalúa en un examen escrito al final del trimestre. En caso de aprobar las prácticas pero suspender la teoría, la nota de prácticas se guarda para la convocatoria de septiembre, pero no para el curso siguiente.

5. Bibliografía y recursos didácticos

Recursos de información que proceden de varias fuentes: Biblioteca u otros; así como otros recursos docentes necesarios para el proceso de aprendizaje.
Se trata de clasificarlos de acuerdo con varios criterios: la tipología del recurso y el grado de incidencia con el aprendizaje propuesto en la asignatura. 

Fuentes de información para el aprendizaje. Bibliografía básica (soporte papel y electrónico)
"Applied photographic optics", 3rd Edition. Sidney F. Ray. Focal Press, 2002.
"Optics". http://www.lightandmatter.com/area1book5.html

6. Metodología

Metodología para las clases de teoría
Clases magistrales donde se evita ex-profeso el uso de presentaciones al estilo Power-point.

Metodología para las clases de seminarios
En pequeños grupos se resuelven ejercicios, se comentan artículos científicos o se presentan los trabajos realizados en las prácticas.

Metodología para las clases de prácticas
Adquisición de imágenes en el laboratorio, procesamiento de dichas imágenes mediante software ya existente o creado por los alumnos. Todo el software usado es open-source y las prácticas han de ser realizadas en C++ bajo Linux. Esta decisión se ha tomado en el entendido de que a los estudiantes no se les debería exigir la realización de prácticas usando software propietario o de pago, pues eso obligaría a que sólo pudieran trabajar en los ordenadores de la universidad (que paga licencias para estos programas), con la consiguiente restricción en cuanto a posibilidades de trabajar cómodamente en las prácticas. O bien sería un estímulo a la piratería de software, invitando a los alumnos a que, si quisieran trabajar en sus casas, compren el software u obtengan copias ilegales.

7. Programación de actividades

 

Semana	Teoría	Seminarios	Prácticas	Estudio (personal)	Prácticas (personal)	Total horas
1	Óptica teórica (1,2)			5		9
2	Óptica teórica (3)	Óptica geométrica (1)		4		7
3	Sistemas ópticos (4)	Óptica geométrica (2,3)		5		9
4	Sistemas ópticos (5)	Sistemas ópticos (4)		5		8
5	Sistemas ópticos (6)	Preparación laboratorio (5)		4		7
6	Cámaras (7)	Sistemas ópticos (6)	Práctica 1 (1)	5	3	13
7	Cámaras (8)	Presentación práctica 1 (7)	Práctica 2 (2)	4	3	12
8	Cámaras (9)	Presentación práctica 2 (8)	Práctica 3 (3)	4	3	12
9		Sistemas ópticos (9)	Práctica 3 (4)	4	3	10
10		Presentación práctica 3 (10)		4		5
11						8 (examen)
	18	10	8	44	12	100