4 2 2 Optativa Segundo 2º cuadrimestr e

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1 DATOS IDENTIFICATIVOS Materia Hardware/Software para Procesamento Gráfico Código 614P07214 Titulación MÁSTER EN INFORMÁTICA Ciclo Prog. Of. de Posgrao Créditos, tipo e calendario Cr. totais Cr. teóricos Cr. prácticos Tipo Curso Período Optativa Segundo 2º cuadrimestr e Idioma Castellano Galego Departamento Electrónica e Sistemas Coordinador/a Profesores/as Amor Lopez, Margarita Amor Lopez, Margarita Padron Gonzalez, Emilio Jose Correo electrónico margamor@udc.es emilioj@udc.es margamor@udc.es Web Descrición / contextualización Este curso presenta las principales técnicas para el procesamiento gráfico, tanto desde el punto de vista software como hardware. Se trata de un curso de alto contenido práctico donde el alumno aprenderá los conceptos básicos de generación de gráficos desde una aplicación software hasta la programación de la tarjeta gráfica, utilizando para ello la librería DirectX 10. Esta herramienta, la más avanzada en su campo, se utiliza en la actualidad para desarrollar gran parte de las aplicaciones profesionales sobre gráficos. COMPETENCIAS DA TITULACIóN TipoA Código Profesionalizador AP1 Análise estatístico. Arquitectura de computadores. AP3 Arquitectura de redes.

2 AP4 Bases de datos. Capacidade para entender e avaliar especificacións internas e externas. AP6 Cifrado e protección de datos. AP7 Dirección, planificación e xestión de proxectos. AP8 Deseño e arquitectura de Sistemas de Información. AP9 Documentación técnica. AP10 Xestión do cambio e do coñecemento. AP11 Enxeñería do software. AP12 Integración de sistemas. AP13 Robótica e automatización de procesos. Tecnoloxía hardware. TipoB Código Profesionalizador Capacidade de análise e síntese. BP2 Capacidade de organización e planificación de proxectos informáticos. BP3 Capacidade de xestión da información. Capacidade de resolución de problemas. BP5 Toma de decisións. BP6 Traballo en equipo. BP7 Habilidades nas relacións interpersoais e interdisciplinares. Razoamento crítico. BP9 Compromiso ético. 0 Aprendizaxe autónoma. 1 Adaptación a novas situacións. 2 Creatividade.

3 3 Liderado. 4 Iniciativa e espírito emprendedor. 5 Motivación pola calidade. TipoC Código Mixto CM1 Expresarse correctamente, tanto de forma oral coma escrita, nas linguas oficiais da comunidade autónoma. CM2 Dominar a expresión e a comprensión de forma oral e escrita dun idioma estranxeiro. CM3 Utilizar as ferramentas básicas das tecnoloxías da información e as comunicacións (TIC) necesarias para o exercicio da súa profesión e para a aprendizaxe ao longo da súa vida. CM4 Desenvolverse para o exercicio dunha cidadanía aberta, culta, crítica, comprometida, democrática e solidaria, capaz de analizar a realidade, diagnosticar problemas, formular e implantar solucións baseadas no coñecemento e orientadas ao ben común. CM5 Entender a importancia da cultura emprendedora e coñecer os medios ao alcance das persoas emprendedoras. CM6 Valorar criticamente o coñecemento, a tecnoloxía e a información dispoñible para resolver os problemas cos que deben enfrontarse. CM7 Asumir como profesional e cidadán a importancia da aprendizaxe ao longo da vida. CM8 Valorar a importancia que ten a investigación, a innovación e o desenvolvemento tecnolóxico no avance socioeconómico e cultural da sociedade. OBXECTIVOS Competencia Tipoloxía A B C Conocer y aprender a utilizar los conceptos básicos necesarios para la generación de gráficos en un computador, tanto software como hardware.

4 Comprender el funcionamiento y capacidad de una tarjeta gráfica y aprender a programarla. Conocer las principales áreas de aplicación de la informática gráfica hoy en día. BP7 0 CM5 CM6 CM7 CM8 Comprender y aplicar los principales fundamentos matemáticos y algoritmos presentes en la informática gráfica. 0 Comprender y aplicar los principales fundamentos físicos que están detrás de los modelos de iluminación utilizados en la búsqueda del realismo en las imágenes generadas. AP1 BP3 BP6 0 2 Conocer y utilizar técnicas de aceleración para mejorar el rendimiento en la búsqueda de la interactividad (tiempo real) en las imágenes generadas. ser/estar Desarrollar capacidades investigadoras (auto-aprendizaje, razonamiento crítico...) que permitan que, mediante la adquisición de conocimiento a través de la consulta de documentación (mayoritariamente en inglés) y de trabajos ya existentes, se pueda avanzar hacia la gestación de ideas innovadoras. ser/estar BP CM1 CM2 CM3 CM6 CM8 Desarrollar capacidades para el trabajo en grupo y la adquisición de conocimiento mediante el debate y la exposición de ideas. ser/estar BP2 BP3 BP5 BP6 BP7 0 4 CM1 CM2 CM3 CM6 CONTIDOS Temas Subtemas

5 PARTE 1: INTRODUCCIÓN Tema 1. Procesamiento gráfico 1. El pipeline gráfico 2. Aplicaciones gráficas: visualización de terrenos, rendering no realista, realidad virtual, Técnicas de mejoras del rendimiento PARTE 2: PASOS EN EL PIPELINE GRÁFICO Tema 2. Modelado geométrico 1. Primitivas poligonales 2. Superficies de subdivisión 3. Curvas y superficies paramétricas 4. Técnicas discretas: Mapas de desplazamiento y point rendering Tema 3. Transformaciones 1. Transformaciones geométricas: Rotación, translación y escalado 2. Transformaciones visuales: proyección ortográfica y proyección en perspectiva. Tema 4. Métodos de iluminación 1. Luz y color 2. Sombreado: El modelo de reflexión de Phong. 3. Métodos de iluminación global: Método de Radiosidad y Ray tracing Tema 5. Rasterization 1. Clipping 2. Determinación de superficies visibles 3. Scan conversion 4. Texturas PARTE 3: TÉCNICAS DE ACELERACIÓN Tema 6. Algoritmos de Aceleración 1. Estructuras de aceleración: kd-tree, BVH y grids 2. Técnicas de culling 3. Nivel de detalle (LOD) 4. Detección de colisiones Tema 7. GPU (Graphics Processor Unit) 1. Estructura de la GPU 2. Pipeline fijo 3. Pipeline programable: Streaming Hardware 4. Optimizaciones para el hardware gráfico: transparencias y texturas. 5. GPGPU METODOLOXíAS Descrición Sesión maxistral Exposición oral complementada con el uso de medios audiovisuales y la introducción de fases de debate con los estudiantes. Todo ello con la finalidad de transmitir conocimientos y facilitar el aprendizaje. Se realizarán sesiones magistrales sobre gran parte de los contenidos del temario, normalmente como punto de partida para el resto de actividades previstas para cada punto. Prácticas de laboratorio Actividad que permite a los estudiantes aprender y afianzar los conocimientos ya adquiridos mediante la realización de sesiones prácticas en ordenadores. Los alumnos programarán pequeñas prácticas que les permitan aplicar los conceptos teóricos de la informática gráfica tratados en las partes 1 y 2 del temario (temas del 1 al 5). La actividad incluye además la realización de una práctica evaluable enmarcada en los contenidos del tema 3. Seminario Técnica de trabajo en grupo que tiene como finalidad el estudio intensivo de un tema. Se caracteriza por la discusión, la participación, la elaboración de documentos y las conclusiones a las que tienen que llegar todos los componentes del seminario. En esta materia se utilizarán seminarios para el aprendizaje de ciertos contenidos que, siendo básicos para el desarrollo de gran parte del temario, son en cierto modo transversales o independientes del resto de la materia. Los dos seminarios previstos inicialmente son: Seminario 1: Programación en DirectX. Seminario 2: Programación en HLSL (High-Level Shader Language). En cualquier caso, la heterogeneidad del alumnado podría hacer aconsejable la realización de algún seminario adicional para afianzar algún conocimiento imprescindible para adquirir las competencias necesarias en esta materia. Lecturas Actividad orientada a fomentar la capacidad de auto-aprendizaje y auto-crítica entre los alumnos. Se trata de proporcionar a los alumnos materiales documentales que profundizan en aspectos en parte ya trabajados en otras actividades, permitiendo a los alumnos desenvolverse por ellos mismos en la adquisición de información relevante, promoviendo su afán investigador. La actividad se

6 complementará con sesiones de trabajo en grupo y presentaciones orales, enmarcándose sobre todo en contenidos del tema 4. Traballos tutelados Metodología diseñada para promover el aprendizaje autónomo de los estudiantes bajo la tutela del profesor. Está orientada prioritariamente al aprendizaje de «cómo hacer las cosas», y constituye una opción basada en la asunción por parte de los estudiantes de la responsabilidad por su propio aprendizaje. Esta actividad está programada dentro del tema 6, «Algoritmos de aceleración», de esta materia. Los alumnos, organizados en grupos de como máximo tres personas, realizarán un trabajo de investigación sobre un escenario concreto de optimización/aceleración gráfica. La actividad culminará con la realización de un código perfectamente funcional que ejemplifique el trabajo realizado. Cada grupo de alumnos tendrá un tema distinto de trabajo, y como parte de la actividad se realizará una presentación oral con toda la clase. Se trata, por lo tanto, de fomentar no solo el auto-aprendizaje y el trabajo en grupo, sino también el debate y la capacidad crítica de todos los alumnos. Presentación oral Exposición verbal, acompañada de material audiovisual y de ejemplos prácticos si es necesario, llevada a cabo por parte de un alumno o grupo de alumnos sobre el trabajo realizado y las conclusiones obtenidas con el mismo. Además de favorecer la adquisición de cualidades relacionadas con la expresión oral de ideas, esta actividad permite entablar un debate con los alumnos. Las presentaciones orales complementarán, además de servir para evaluarlas, las actividades de: - Lecturas - Trabajos tutelados Simulación Actividad basada en la configuración de problemas y situaciones similares a las que se producen en un contexto real, con la finalidad de utilizarlas como experiencia de aprendizaje y como procedimiento para la evaluación. Se pretende que los alumnos sean capaces de responder a situaciones reales de resolución de problemas que puedan surgir en el desarrollo de un sistema de renderizado. La actividad de simulación prevista en esta asignatura se centra en la materia del tema 4. Se trata de la resolución del problema de la iluminación global mediante métodos de montecarlo. De esta forma, los alumnos aprenderán se sumergerán en una de las bases de la síntesis de imágenes realistas: la simulación de la iluminación real de una escena. Proba obxectiva Actividad realizada para la evaluación del conocimiento y las capacidades adquiridas por los alumnos con esta materia. Consiste en una prueba escrita con preguntas para la evaluación individual objetiva de cada alumno. PLANIFICACIóN Implica atención personalizada Computa na avaliación A Horas presenciais A F Factor estimado de horas non presenciais C B Horas non presenciais / traballo autónomo D C (A+B) Horas totais (A+B+D) E Lecturas Prácticas de laboratorio Presentación oral Proba obxectiva Seminario Sesión maxistral Simulación Traballos tutelados Atención personalizada

7 C (A+B) Horas totais E: 100 Carga lectiva en créditos ECTS UDC 4 ATENCIóN PERSONALIZADA Descrición Prácticas de laboratorio Traballos tutelados Simulación La atención personalizada en la realización de los trabajos tutelados, las prácticas de laboratorio y las simulaciones se antoja imprescindible para dirigir a cada grupo de alumnos en el desarrollo del trabajo que les ha sido asignado. Además, esta atención servirá para validar y evaluar el trabajo que va siendo realizado por los alumnos en distintas fases de su desarrollo hasta llegar a su finalización. AVALIACIóN Descrición Cualificación Prácticas de laboratorio Realización de las prácticas de laboratorio estipuladas en boletines de prácticas 15 Lecturas Las capacidades investigadoras adquiridas con esta actividad forman parte de la calificación final obtenida en la asignatura (15%). Esta calificación se encuentra integrada en las Presentaciones orales 0 Traballos tutelados Las capacidades para la resolución de problemas y el desarrollo de códigos funcionales mediante el trabajo en grupos adquiridas constituyen el 15% de la nota final. Esta calificación se encuentra integrada en las Presentaciones orales 0 Presentación oral Presentación oral del trabajo llevado a cabo con las actividades de: - Lecturas (7.5% de la nota final en la materia) - Trabajos tutelados (7.5% de la nota final en la materia) En ambos casos, la presentación no constituye el único aspecto evaluado, teniéndose en cuenta el trabajo efectuado por los alumnos como parte importante en la calificación obtenida. 15 Simulación Resolución de problemas en la construcción de un sistema de renderizado real 30 Proba obxectiva Examen con cuestiones teóricas y relativas a la resolución de problemas. Es necesario superarlo con éxito (obteniendo una calificación de al menos el 50% del total del examen) para aprobar la materia. 40 FONTES DE INFORMACIóN Bibliografía básica -P. Shirley et. al., Fundamentals of Computer Graphics (2 edition), A.K. Peters, 2005, Libro, -E. Angel, Interactive Computer Graphics: A top-down approach with OpenGL (4 edition), Addison-Wesley, 2005, Libro, -T. Akenine-Möller, E. Haines, Real-Time Rendering, A.K. Peters, Ltd., 2003, Libro,

8 -K. Gray, The Microsoft DirectX 9. Programmable Graphics Pipeline, Microsoft Press, 2003, Libro, Bibliografía complementaria RECOMENDACIóNS