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PROGRAMA DE CURSO
Cdigo Nombre
CC3501 Computacin Grfica, Visualizacin y Modelacin para
Ingenieros
Nombre en Ingls
Computer Graphics, Visualization and Modeling for engineers
SCT Unidades
Docentes
Horas de
Ctedra
Horas Docencia
Auxiliar
Horas de Trabajo
Personal
6 10 3 1,5 5.5
Requisitos Carcter del Curso
CC1001 Computacin I
MA2601 Ecuaciones Diferenciales Ordinarias
Obligatorio para Ingeniera Mecnica y Geologa.
Electivo de otras Licenciaturas.
CFB / Electivo Licenciatura en Computacin.
Resultados de Aprendizaje
Al trmino del curso se espera que el estudiante modele,
solucione y visualice computacionalmente
problemas aplicados que involucran geometras / escenas
tridimensionales complejas y datos
asociados. Desarrolle proyectos centrados en aplicaciones usando
OpenGL, MATLAB, y algn sistema
CAD como Solid Edge y software para obtener triangulaciones de
datos espaciales. Domine
adecuadamente estas tcnicas (Python, biblioteca grfica MATLAB,
Sistema CAD, software especfico)
para abordar problemas interdisciplinarios.
Metodologa Docente Evaluacin General
Clases de Ctedra.
Se entregar material en presentaciones
powerpoint que no cubre necesariamente toda
la materia de clases. Se entregarn referencias a
captulos y secciones de textos de estudio
obligatorio para el curso. Los alumnos tienen, la
obligacin de conocer toda la materia vista en
clases.
Dos controles y examen global de la
materia de ctedra.
Controles de lectura y/o tareas tericas
que contarn como un tercer control.
Proyectos (tareas) computacionales
individuales, que resuelvan problemas del
mbito de computacin grfica, ingeniera
y ciencias aplicadas.
Presentaciones de los proyectos / tareas
de los alumnos (10% de la nota de tarea si
el alumno no hace la presentacin, 20% si
se le solicita hacerlo).
Calificacin final: 50% controles y 50%
tareas.
Habr eximicin del examen con nota de
control igual o superior a 5.0, y tanto notas
de control individuales como nota final de
tareas, mayores o iguales a 4.0
Toda la materia vista en clases y material
referenciado, ser controlado en los controles y en
el examen Global final del curso.
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Unidades Temticas
Nmero Nombre de la Unidad Duracin en Semanas
1 Introduccin a la Modelacin Geomtrica en
Aplicaciones Interdisciplinarias
0,5
Contenidos Resultados de Aprendizajes de la
Unidad
Referencias a la
Bibliografa
Introduccin a la temtica interdiscipli-
naria del curso.
Modelacin de objetos geomtricos
complejos como eje del curso.
Introduccin a la herramientas compu-
tacionales.
Requerimientos de aplicaciones y
contextos distintos: modelacin precisa
de objetos y escenas complejas para
aplicaciones cientficas versus visuali-
zacin realista en la industria de entrete-
nimiento.
Al trmino de la unidad, el
alumno tendr una visin general
de la temtica interdisciplinaria a
abordar en el curso, y de la
importancia prctica de la
modelacin de objetos geo-
mtricos.
Perfil de Egreso
de Estudiantes de
la FCFM del Plan
de Estudios 2007.
Nmero Nombre de la Unidad Duracin en Semanas
2 Anlisis de problemas fsicos modelados por
Ecuaciones Diferenciales Parciales
2,5
Contenidos Resultados de Aprendizajes de la
Unidad
Referencias a la
Bibliografa
Mtodos numricos de diferencias finitas
para ecuaciones diferenciales parciales.
Introduccin a las tcnicas de visualizacin
cientfica en problemas interdisciplinarios.
Mtodo de elementos finitos para
problemas complejos.
Al trmino de la unidad, el
alumno ser capaz de formular e
implementar en Matlab solu-
ciones numricas de EDPs usando
mtodos de diferencias finitas.
Aprender a usar herramientas
de visualizacin cientfica. Se
introducir tambin a los
mtodos de elementos finitos.
Captulo 10,
Mathews-Fink
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Nmero Nombre de la Unidad Duracin en Semanas
3 Introduccin a la Computacin Grfica 1,5
Contenidos Resultados de Aprendizajes de la
Unidad
Referencias a la
Bibliografa
Motivacin historia y aplicaciones:
grficos simples, sistemas CAD / CAM,
visualizacin cientfica, aplicaciones
mdicas, arte, entretenimiento.
Conceptos fundamentales: tubo de rayos
catdicos, arquitectura raster, modelo
RGB de color, monitores de color,
modelos de polgonos y triangulaciones.
Software grfico: sistemas de
coordenadas, pipeline de visualizacin,
primitivas grficas.
OpenGL como estndar grfico.
Computacin grfica en dos dimensiones:
primitivas grficas, transformaciones,
ventana de visualizacin, clipping o
recorte, algoritmos raster.
Mallas de polgonos y funciones bsicas
para triangularizar polgonos.
Al trmino de la unidad, el
alumno manejar los conceptos
bsicos de computacin grfica
en 2D en cuanto a tecnologa
raster, biblioteca grfica, y
conceptos fundamentales.
Los usar en la librera grfica
OpenGL.
Captulos 1-3
Hearn-Baker
Nmero Nombre de la Unidad Duracin en Semanas
4 Visualizacin Tridimensional 1,5
Contenidos Resultados de Aprendizajes de la
Unidad
Referencias a la
Bibliografa
Sistemas de coordenadas, parmetros de
visualizacin, plano de visualizacin,
punto de vista o cmara, profundidad,
necesidad del uso de proyecciones,
tcnicas de identificacin de superficies
visibles, representacin poligonal de
superficies.
Modelo conceptual del proceso de
visualizacin en 3D: pipeline de
visualizacin.
Transformaciones geomtricas en tres
dimensiones, transformaciones de
proyeccin.
Coordenadas homogneas.
Ventana y volumen de visualizacin.
Clipping o recorte sobre el volumen de
visualizacin.
Al trmino de la unidad, el
alumno manejar los conceptos y
Tcnicas matemtico/computa-
nales de computacin grfica 3D
para visualizar de manera
eficiente e inteligente escenas 3D
en un dispositivo 2D.
Los usar en la librera grfica
OpenGL.
Captulo 7,
Hearn-Baker
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Nmero Nombre de la Unidad Duracin en Semanas
5 Modelos de Iluminacin sobre Mallas de Polgonos 1,5
Contenidos Resultados de Aprendizajes de la
Unidad
Referencias a la
Bibliografa
Modelos de polgonos. Normales a la
superficie.
Modelos bsicos de iluminacin local,
modelos de Gouraud y Phong.
Tcnicas de interpolacin.
Al trmino de la unidad, el
alumno manejar los conceptos
de modelacin geomtrica y su
uso en modelos de iluminacin y
pintado de objetos.
Los usar en aplicaciones usando
OpenGL.
Captulo 10,
Hearn-Baker
Nmero Nombre de la Unidad Duracin en Semanas
6 Otros Algoritmos y Tcnicas en Computacin Grfica 1
Contenidos Resultados de Aprendizajes de la
Unidad
Referencias a la
Bibliografa
Mtodos bsicos de deteccin de
superficies visibles: algoritmo del pintor,
Z-buffer
Antialiasing, texturas.
Ray tracing como modelo global de
iluminacin.
Al trmino de la unidad, el
alumno manejar algoritmos y
tcnicas adicionales para visua-
lizacin 3D.
Captulo 10,
Hearn-Baker
Nmero Nombre de la Unidad Duracin en Semanas
7 Modelacin de Superficies en tres dimensiones 2
Contenidos Resultados de Aprendizajes de la
Unidad
Referencias a la
Bibliografa
Mallas de polgonos y triangulaciones.
Triangulacin de Delaunay
Curvas y superficies tipo splines (por
pedazos): Hermite, Bezier, splines
B-splines, Nurbs.
Estructuras de datos.
Aplicaciones: modelos de terreno, simu-
ladores de vuelo, juegos, animaciones.
Al trmino de la unidad, el
alumno comprender los ele-
mentos principales de la mode-
lacin de objetos en base a la
superficie: mallas de polgonos,
triangulaciones, modelacin de
superficies curvas, estructura de
datos, as como sus aplicaciones
en computacin grfica y
simuladores de vuelos.
Los usar en aplicaciones inter-
disciplinarias.
Apuntes M.C.
Rivara.
Captulo 8,
Hearn-Baker
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Nmero Nombre de la Unidad Duracin en Semanas
8 Modelacin de Terrenos y otras superficies 1
Contenidos Resultados de Aprendizajes de la
Unidad
Referencias a la
Bibliografa
Modelos de grillas, curvas de nivel y
triangulaciones.
Transformaciones entre modelos.
Problemas relacionados.
Al trmino de la unidad, el
alumno dominar y aplicar los
distintos modelos de terreno y
conceptos relacionados.
Apuntes M.C.
Rivara.
Nmero Nombre de la Unidad Duracin en Semanas
9 Modelacin de Slidos en 3D 2
Contenidos Resultados de Aprendizajes de la
Unidad
Referencias a la
Bibliografa
Geometra slida constructiva (CSG),
modelos de borde, discretizaciones en
celdas o voxeles, quadtrees y octrees.
Estructuras de datos.
Sistemas CAD/CAM y aplicaciones a
ingeniera.
Consistencia, validez y precisin de las
representaciones.
Dificultades del manejo preciso de objetos
y algoritmos geomtricos.
Introduccin a un sistema CAD especfico.
Al trmino de la unidad, el
alumno dominar y aplicar los
distintos modelos de slidos.
Usar un sistema CAD especfico.
Captulo 12,
Foley van
Dam- Feiner-
Hughes
Nmero Nombre de la Unidad Duracin en Semanas
10 Visualizacin Cientfica y renderign de volumen 1,5
Contenidos Resultados de Aprendizajes de la
Unidad
Referencias a la
Bibliografa
Modelacin volumtrica de objetos y
datos asociados: modelos de celdas /
voxeles / bloques, modelos tipo quadtree y
octree. Aplicaciones en minera.
Visualizacin mediante isosuperficies.
Visualizacin de datos de campos escalares
y vectoriales 3D.
Visualizacin de datos escaneados en 3D.
Algoritmo del cubo marchante para
visualizar isosuperficies.
Aplicaciones a medicina.
Simulacin de fenmenos fsicos; aplica-
ciones a ingeniera y ciencias aplicadas.
Al trmino de la unidad, el
alumno ser capaz de entender la
modelacin y visualizacin de
datos volumtricos asociados a
objetos 3D. Aplicaciones a
ingeniera y medicina.
Captulo 8,
Hearn-Baker
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Bibliografa
Donald Hearn, M. Pauline Baker, Grficos por computadora con
OpenGL. 3 edicin, Pearson
Educacin, Madrid 2006.
Donald Hearn, M. Pauline Baker, Computer Graphics with OpenGL.
Third Edition, Pearson Prentice
Hall, 2004.
John H. Mathews, Kurtis D Fink, Mtodos numricos con MATLAB, 3a
edicin. Prentice Hall, 2000.
Foley van Dam, Feiner, Hughes, Computer Graphics Principles and
Practice, second edition in C,
Addison Wesley, 1997.
OpenGL Programming Guide, Fifth edition (y versiones
posteriores) Add. Wesley 2005.
Vigencia desde: Primavera 2010
Elaborado por: M. Cecilia Rivara
Revisado por: ADD (noviembre 2009)
