Computação Gráfica

Unidade Curricular / Curricular Unit

Computação Gráfica / Computer Graphics

Ciclo de Estudos / Study Cycle

Engenharia Informática/Informatics Engineering

Nome do Docente Responsável

João Nuno Correia

Nome do Docente Adicional

Objectivos de aprendizagem (conhecimentos, aptidões e competências a desenvolver pelos estudantes)

O principal objetivo é que os aprendentes conheçam e identifiquem os conceitos fundamentais de computação gráfica, nomeadamente as técnicas mais importantes referentes aos sistemas 2D e 3D. Na prática, os aprendentes devem tomar contacto com o OpenGL, uma biblioteca gráfica que é considerada um standard nesta área, aplicar os conhecimentos anteriormente referidos num projeto em 3D, e deverão ser capazes de criar artefactos gráficos que explorem de forma eficiente as várias técnicas disponíveis.

Learning outcomes of the curricular unit

The main objective is that learners know and identify graphic computing fundamental concepts, namely the more important techniques regarding 2D and 3D systems.

In the practical classes they should get in contact with OpenGL, a graphical library that is considered a standard in this area, apply the previous referred knowledge in a 3D project and be able to create graphical artifacts that efficiently explore all available techniques.

Conteúdos programáticos

Aulas Teórica

1. Introdução à Computação Gráfica
2. Representação de Imagens
3. Hardware Gráfico
4. Algoritmos de Rasterização
5. Transformações Geométricas
6. Visualização e Recorte
7. Representação de Sólidos
8. Remoção de Elementos Ocultos
9. Iluminação e Sombra

Aulas Prática

1. Introdução ao SDK Qt
2. Conceitos Básicos de OpenGL
3. Sistema de Coordenadas 3D
4. Transformação da Câmara
5. Representação de Objetos Sólidos
6. Iluminação
7. Modelos 3D em Ficheiros
8. Movimento
9. Fractais
10. Sistemas de partículas

Syllabus

Theoretical Classes

1. Introduction to Computer Graphics
2. Image Representation
3. Graphical Hardware
4. Raster Algorithms
5. Geometrical Transformations
6. Visualization and Clipping
7. Geometrical Representation
8. Visible Surface Detection
9. Illumination and Shadow

Practical Classes

1. SDK Qt Introduction
2. OpenGL Basic Concepts
3. 3D Coordinate Systems
4. Camera Transformation
5. Solid Objet Representation
6. Illumination
7. 3D Models in Files
8. Movement
9. Fractals
10. Particles Systems

Demonstração da coerência dos conteúdos programáticos com os objectivos da unidade curricular

Os conteúdos da componente teórica centram-se no que é a Computação Gráfica, a arquitetura e hardware dos sistemas gráficos subjacentes, bem como nas técnicas mais relevantes desde a criação do modelo até à representação em imagem.

Estes conceitos são aplicados na componente prática no desenvolvimento de um projeto 3D, com recurso ao OpenGL, permitindo aos aprendentes ter uma visão mais prática das suas potencialidades e aplicações.

Demonstration of the syllabus coherence with the Curricular Unit’s objectives

The contents of the theoretical component are focused in what Graphics Computing is, in subjacent graphical systems architecture and hardware as well the more relevant techniques that goes from the model creation towards image representation.

These concepts are applied in the practical component in the development of a 3D Project, using OpenGL, which will gave the learners a more practical view of their potentialities and applications.

Metodologias de ensino (avaliação incluída)

A disciplina articula-se em duas componentes, uma teórica e outra prática. Na teórica usa-se o método expositivo, para apresentar os conceitos, e uma abordagem por pesquisa e baseada em problemas, para se explorar exercícios relacionados. Na prática usa-se o método de aprendizagem programada, para realizar exercícios guiados através de guiões, que focam os aspetos principais do OpenGL, e aprendizagem por pesquisa, na realização do projeto.

A metodologia de avaliação é formativa (exercícios) e sumativa (teste e projeto):

• 2 Testes escritos com consulta – 30%
• Exercícios Teóricos – 15%
• Assiduidade – 5%
• Projeto – 50%

Em época de recurso é:

• Teste escrito com consulta – 50%
• Projeto – 50%

Planned learning outcomes, teaching methods and assessment methods and criteria

The course is articulated in two components, one theoretical, other practical. The theoretical uses the expositive method, to present the concepts, and an approach by search and problem based, to explore related exercises. The practical uses the programmed method, to perform exercises guided by a script, which focus OpenGL main aspects, and learning by search in the project development.

The assessment methods are formative (exercises) and summative (test and  project):

• 2 Written tests with consultation – 30%
• Theoretical Exercises – 15%
• Assiduity – 15%
• Project – 50%

In recovery exam it is:

• Written test with consultation – 50%
• Project – 50%

Demonstração da coerência das metodologias de ensino com os objectivos de aprendizagem da unidade curricular

As metodologias indiretas dominam em linha com o perfil prático do curso. Na componente teórica permitem o enquadramento da teoria numa perspetiva prática; na prática, que os aprendentes tomem contato com a tecnologia adotada, após o que autonomamente criem os artefactos gráficos pretendidos.

A avaliação sumativa domina nesta disciplina, embora os exercícios teóricos e guiões práticos permitam avaliar o progresso dos aprendentes em ambas as componentes e também que estes possam verificar a necessidade de adaptarem as suas próprias estratégias de aprendizagem.

Demonstration of the teaching methodologies coherence with the curricular unit’s objectives

Indirect methods dominate in alignment with the practical profile of the course. In the theoretical component, allow framing the theory in a more practical way. In the practical, that learners initially take contact with the adopted technology, and after that autonomously create the pretended graphical artifacts.

Summative assessment dominates this course, but the theoretical exercises and practical scripts allow evaluating learner’s progress in both components, and also that they can verify the need of adapting their own learning strategies.

Bibliografia Principal / Main Bibliography

• HUGUES, J., VA DAM, A., McGUIRE, M., SKLAR, D., FOLEY, J.,FEINER, S., AKELEV, K.,  Computer Graphics: Principles and Practice: Principles and Practices, Wesley, 2013
• GUHA, S., Computer Graphics Through OpenGL: From Theory to Experiments, Chapman & Hall/CRC, 2010
• ALAVALA, C., Computer Graphics, PHI Learning, 2009
• DESAI, A., Computer Graphics, PHI Learning, 2008
• SHREINER,D.,  WOO, M., NEIDER, J., DAVIS, T. , OpenGL Programming Guide: The Official Guide to Learning OpenGL, Version 2, (5th edition) 2005
• ANGEL, E., Interactive Computer Graphics: A Top-down Approach Using OpenGL, 2005.
• SHIRLEY, PETER, Fundamentals of Computer Graphics, AK Peters Ltd., 2004.
• FOLEY, VAN DAM, FEINER, HUGHES, Computer Graphics: Principles and Practice, 2nd Edition, Addison-Wesley Professional, 1996.
• XIANG, ZHIGANG, PLASTOCK, ROY A., Shaum’s Outline of Theory and Problems of Computer Graphics, McGraw-Hill, 1992.