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Academic Year: 2021/22

558 - Bachelor's Degree in Industrial Design and Product Development Engineering

25897 - 30 lnteractive Environments

Teaching Plan Information

Academic Year:

2021/22

Subject:

25897 - 30 lnteractive Environments

Faculty / School:

110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura

Degree:

558 - Bachelor's Degree in Industrial Design and Product Development Engineering

ECTS:

6.0

Year:

Semester:

Second semester

Subject Type:

Optional

Module:

---

1. General information

1.1. Aims of the course

The student will be able to complement his work as a product design engineer with the preparation of broad-spectrum audiovisual projects, in an integral way and using conventional scenarios or through computer-generated reality, thereby documenting and optimally visualizing the stages of whole product cycle.

1.2. Context and importance of this course in the degree

This subject is directly related to the visual improvement of design engineering projects, using conventional scenarios or through computer-generated reality, with which any of the stages related to the product cycle is documented and visualized in an optimal way, from launch to the promotion or the after-sales service.

1.3. Recommendations to take this course

This subject is one of the essential subjects in the training in technologies of the synthesis image. There is independence with the contents of core subjects and curricular incompatibilities are not considered in addition to those established by the Curriculum.
Certain contents are related to the knowledge acquired in Graphic Expression, Graphic Design and Communication (Contributing interactivity and the three-dimensional approach to graphic design), Creativity (Providing new expressive resources that favor the diffusion of ideas) and Computer Aided Design (Optimizing the detail display and the complex animation of functional events of the product).

2. Learning goals

2.1. Competences

SPECIFIC COMPETENCES:

SC04. Capacity of spatial vision and knowledge of graphic representation techniques, both traditional methods of metric geometry and descriptive geometry, such as through applications of computer-aided design.

SC05. Ability to conduct effective and professional presentations through drawing and digital technologies using visual skills to communicate ideas and concepts quickly and efficiently, by selecting the most appropriate media and content.

SC17. Ability to make models and prototypes using workshop techniques and tools. Know and master three-dimensional representation techniques traditional and digital as well as its tools and materials.

SC18. Ability to generate 3D geometric models for application to presentations, photorealistic rendering, simulations and tests of various kinds.

SC26. Ability to obtain quality images and manipulate in an advanced manner both static and dynamic digital images.

2.2. Learning goals

The student, to overcome this subject, must demonstrate the following results:

He is capable of choosing applications and technologies that allow the photorealistic recreation of the products that are the object of the design and of the visual simulation of its operation, maintenance or utility-function.
He is capable of optimizing various stages of the product cycle, especially those related to conceptual analysis or virtual simulation of prototypes.
He is able to design product-user interfaces based on videogame technologies, virtual reality or augmented reality.
He is capable to coordinate the necessary resources in audiovisual projects in which these techniques are used.
He is able to show in the most effective way, the work the design products that the student does, both in group and solo.

2.3. Importance of learning goals

The subject is related to the group of subjects of Design and Creativity Workshop, all these subjects are methodological and experimental so that learning is by carrying out projects, where experimentality is a very important factor in their learning.

3. Assessment (1st and 2nd call)

3.1. Assessment tasks (description of tasks, marking system and assessment criteria)

The global subject assessment has two parts with different percentage:

60% knowledge of basic concepts of the subject and its application to solving problems and cases.
40% individual practical exercise.

They described below.

Knowledge evaluation: There will be a test of knowledge in exam that will deal with the general concepts of the subject exposed in the theoretical classes. It will be done on the date, time and place determined by the EINA global evaluation test calendar. Its weight will be 40% of the grade of the subject. It is necessary to approve it to be able to pass the subject.

Individual practical exercise: The student must perform a series of integrated tasks and exercises in a specific case / project. These tasks are introduced sequentially in the practical sessions of the subject. The tasks involve putting into practice, with specific software, the concepts presented in the classroom. It is an individual job and accounts for 60% of the total rating. It will be evaluated by the teacher assessing the degree of understanding of the subject reached by the student in the different applications, techniques or technologies reviewed as well as the ability to put them into practice on the specific case, its development coherent and compensated. It is an individual work.

4. Methodology, learning tasks, syllabus and resources

4.1. Methodological overview

It is a subject with a high practical component, but without neglecting the knowledge, on the part of the students, of the basic theoretical foundations. The objective is that the student, future engineer, is not a mere user of computer applications, but is able to understand its operation, its capabilities and limitations. It is intended to foster the ability to make decisions based on technical reasoning, to carry out a critical analysis of applications and software with the aim of being able to lead projects with a strong technological component. The application of the knowledge to cases of use is encouraged real cases of the engineer of industrial design and product development and the use of tools accessible to a current university student. Individual work is the core of the activities, but the objective is the active dissemination of the results with the participation of the rest of the classmates.

The bulk of the subject will consist of the presentation of the theoretical contents and cases of use by the teachers, complemented by the realization of practical exercises by students. The exercises to be carried out will encourage the work of both written and oral expression at the time of presenting the results.

Additionally, the students will carry out a series of practical laboratory sessions around an individual project/work that allows the monitoring of the achievements and partial and general objectives that are reached. In this way, students will learn the management of specific software and free access, which will serve for the different tasks to be carried out in the project / practical work.

For the realization of practical work, the following methodology will be applied:

The initial phase of definition of the animation/interaction project: Background, scope, and determination of objectives.
The phase of 3D modeling of the stage.
Animation phase.
3D interaction phase.

Final evaluation: Evaluation criteria are established that will help us assess the results obtained.

4.2. Learning tasks

The course will address the following learning tasks:

LECTURES and SEMINARS (30 hours): The fundamental contents of the subject are exposed. This activity will be carried out using electronic presentations, applications, demos, videos, etc. The work of the professors of the subject will be complemented by talks/demonstrations by company specialists making use of the programs of external collaborators of the center.
PRACTICAL SESSIONS (30 hours): Practical exercises sessions in which similar tasks are presented to those that the student must do in his project of practices to be evaluated. Specific multi-platform visual software is installed on the student's personal computer (laptop) under the guidance of the teacher.
TUTORING: The tutorials will be carried out throughout the course at the established time or through email or direct coordination through MOODLE.
NON-PRESENTIAL WORK of the student: It is estimated at 89h. It will include the study of the contents, the realization of problems and the practical work of the subject.
EXAM: It will consist of a written test (1 hour) to be held within the exam calendar established by the Center.

4.3. Syllabus

The syllabus of the subject is the following:

Introduction. 3D interactive spaces. Creation and interaction. Techniques, applications, and methodologies. Applications.
Geometric modeling. Polygons. NURBS. Subdivision. Procedural models.
Visual modeling. Textures. Materials and shaders. Light interaction.
Rendering. Cameras. Local global vs. illumination models. Ray tracing. Radiosity.
General animation techniques. Fundamentals of animation. Keyframing. Kinematics and dynamics. Animation of particles.
Virtual character animation techniques. Character design. Rigging. Animation techniques. Motion capture. Facial animation. Behaviours modeling. Applications.
Interactivity in interactive 3D environments: Interaction paradigms. Interaction in mixed reality environments: virtual reality and augmented reality. Natural interaction: gestural, tangible and brain-computer interfaces.
Applications of interactive 3D environments: Facilities Design. Design of complex products.

The practical part will be structured around the creation of a 3D minigame comprising the following tasks:

Construction of a 3D environment.
Materials and photorealistic rendering.
Creation of a 3D character.
Integration of objects and character in the scene.
Interaction.

4.4. Course planning and calendar

In the presentation of the subject, the calendar and detailed planning of the activities will be established, adjusting them to the calendar established by the center for that course. A special effort will be made to pace the presentation of the topics with the corresponding practical work to be done.

Curso Académico: 2021/22

558 - Graduado en Ingeniería en Diseño Industrial y Desarrollo de Producto

25897 - Entornos interactivos 3D

Información del Plan Docente

Año académico:

2021/22

Asignatura:

25897 - Entornos interactivos 3D

Centro académico:

110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura

Titulación:

558 - Graduado en Ingeniería en Diseño Industrial y Desarrollo de Producto

Créditos:

6.0

Curso:

Periodo de impartición:

Segundo semestre

Clase de asignatura:

Optativa

Materia:

---

1. Información Básica

1.1. Objetivos de la asignatura

El Graduado estará capacitado para complementar su trabajo como ingeniero de diseño con la confección de proyectos audiovisuales de amplio espectro, de forma integral y utilizando escenarios convencionales o mediante realidad generada por computador con lo que se documenta y visualiza de forma óptima cualquiera de las etapas relacionadas con el ciclo de vida de un producto.

1.2. Contexto y sentido de la asignatura en la titulación

Esta materia tiene relación directa con la mejora visual de proyectos en ingeniería de diseño, utilizando escenarios convencionales o mediante realidad generada por computador con lo que se documenta y visualiza de forma óptima cualquiera de las etapas relacionadas con el ciclo de producto, desde el lanzamiento hasta la promoción o el servicio postventa.

1.3. Recomendaciones para cursar la asignatura

Esta materia es una de las asignaturas esenciales en la formación en tecnologías de la imagen de síntesis. Existe independencia con los contenidos de las materias troncales y no se consideran incompatibilidades curriculares adicionales a las establecidas por el Plan de Estudios.

Ciertos contenidos tienen relación con los conocimientos adquiridos en Expresión Gráfica, Diseño Gráfico y Comunicación (Aportando la interactividad y el enfoque tridimensional al grafismo), Creatividad (Proporcionado nuevos recursos expresivos que favorecen la difusión de las ideas) y Diseño Asistido por Computador (Optimizando la visualización de detalle y la animación compleja de eventos funcionales del producto).

2. Competencias y resultados de aprendizaje

2.1. Competencias

Al superar la asignatura, el estudiante será más competente en las siguientes competencias específicas:

CE04. Capacidad de visión espacial y conocimiento de las técnicas de representación gráfica, tanto por métodos tradicionales de geometría métrica y geometría descriptiva, como mediante las aplicaciones de diseño asistido por ordenador.
CE05. Capacidad de realizar presentaciones eficaces y profesionales por medio del dibujo y tecnologías digitales haciendo uso de habilidades visuales que comuniquen ideas y conceptos de manera ágil y eficaz, eligiendo los soportes y contenidos más adecuados.
CE17. Capacidad de realizar modelos, maquetas y prototipos con técnicas y herramientas de taller. Conocer y dominar las técnicas de representación tridimensional tradicionales y digitales así como sus soportes y materiales.
CE18. Capacidad de generar modelos geométricos 3D para aplicarlos a presentaciones, obtención de imágenes de representación realista, simulaciones y ensayos de diversos tipos.
CE26. Capacidad para obtener imágenes de calidad y manipular de forma avanzada imágenes digitales tanto estáticas como dinámicas.

2.2. Resultados de aprendizaje

El estudiante, para superar esta asignatura, deberá demostrar los siguientes resultados:

Es capaz de elegir aplicaciones y tecnologías que permitan la recreación fotorrealista de los productos objeto del diseño y de la simulación visual de su operativa, mantenimiento o utilidad-función.
Es capaz de optimizar diversas etapas del ciclo de producto, especialmente las relacionadas con el análisis conceptual o la simulación virtual de prototipos.
Es capaz de diseñar interfaces producto-usuario basados en las tecnologías del videojuego, realidad virtual o realidad aumentada.
Puede coordinar los recursos necesarios en proyectos audiovisuales en que se utilicen estas técnicas.
Es capaz de mostrar de la manera más efectiva, el trabajo los productos de diseño que realice el estudiante tanto en grupo como en solitario.

2.3. Importancia de los resultados de aprendizaje

La asignatura está relacionada con el grupo de asignaturas de Taller de Diseño y Creatividad, todas estas asignaturas son metodológicas y experimentales de modo que el aprendizaje es por realización de proyectos, donde la experimentalidad es un factor muy importante dentro de su aprendizaje.

3. Evaluación

3.1. Tipo de pruebas y su valor sobre la nota final y criterios de evaluación para cada prueba

La asignatura se evalúa en dos partes con diferente porcentaje:

40% conocimiento de conceptos básicos de la asignatura.
60% ejercicios prácticos individuales con aplicación a un caso.

Se describen a continuación.

Evaluación de conocimientos: Habrá una prueba de conocimiento en examen que versará sobre los conceptos generales de la asignatura expuestos en las clases teóricas. Se realizará en la fecha, hora y lugar determinado por el Calendario de pruebas de evaluación global de la EINA.Su peso será del 40% de la nota de la asignatura. Es necesario aprobarlo para poder superar la asignatura.

Ejercicios prácticos individuales: El/la estudiante deberá realizar una serie de tareas y ejercicios integrados con un caso/proyecto concreto. Esas tareas se van introduciendo de forma secuencial en las sesiones de prácticas de la asignatura. Las tareas suponen la puesta en práctica, con software específico, de los conceptos presentados en el aula. Se trata de un trabajo individual y supone un 60% de la calificación total. Será evaluado por el profesor valorando el grado de comprensión de la materia alcanzado por el alumno en las distintas aplicaciones, técnicas o tecnologías revisadas así como la capacidad para ponerlas en práctica sobre el caso concreto, su desarrollo coherente y compensado. Es un trabajo individual.

4. Metodología, actividades de aprendizaje, programa y recursos

4.1. Presentación metodológica general

Es una asignatura con un alto componente práctico, pero sin descuidar el conocimiento, por parte de los estudiantes, de los fundamentos teóricos de base. El objetivo es que el estudiante, futuro ingeniero, no sea un mero usuario de aplicaciones informáticas, sino que sea capaz de entender su funcionamiento, sus capacidades y limitaciones. Se pretende fomentar la capacidad de tomar decisiones basadas en razonamientos técnicos, de llevar a cabo análisis críticos de aplicaciones y software con el objetivo de poder liderar proyectos de fuerte componente tecnológica. Se fomenta la aplicación de los conocimientos a casos de uso casos reales del ingeniero de diseño industrial y desarrollo de producto y el uso de herramientas accesibles a un estudiante universitario actual. El trabajo individual es el núcleo de las actividades, pero el objetivo es la difusión activa de los resultados con la participación del resto de los compañeros.

El grueso de la asignatura consistirá en la presentación de los contenidos teóricos y de casos de uso por parte de los profesores, complementado con la realización de ejercicios prácticos por parte de los estudiantes en el aula. Los ejercicios a realizar fomentarán el trabajo de la expresión tanto escrita como oral a la hora de la presentación de los resultados. Adicionalmente, Los estudiantes llevarán a cabo una serie de sesiones prácticas en torno a un proyecto/trabajo individual que permita el seguimiento de los logros y objetivos parciales y generales que se vayan alcanzando. De esta forma los estudiantes aprenderán el manejo de software específico y de libre acceso, que servirá para las diferentes tareas a llevar a cabo en el proyecto/trabajo práctico.

Para la realización del trabajo práctico se aplicará la siguiente metodología:

Fase inicial de definición del proyecto de animación/interacción: Antecedentes, alcance y determinación de objetivos.
Fase de modelado 3D del escenario.
Fase de animación.
Fase de interacción 3D.
Evaluación final: Se establecen unos criterios de evaluación que nos ayudarán a valorar los resultados obtenidos.

4.2. Actividades de aprendizaje

La asignatura es de 6 créditos ECTS que corresponden a 150 horas de trabajo del estudiante y que se distribuyen de la siguiente manera:

CLASE MAGISTRAL y SEMINARIOS (30 horas): Se exponen los contenidos fundamentales de la materia. Esta actividad se realizará utilizando presentaciones electrónicas, aplicaciones, demos, videos, etc. La labor de los profesores de la asignatura se complementará mediante charlas/demostraciones por parte de especialistas de empresa haciendo uso de los programas de colaboradores externos del centro.
SESIONES PRÁCTICAS (30 horas): Sesiones de ejercicios prácticos en los que se presentan tareas similares a aquellas que debe realizar el alumno en su proyecto de prácticas para ser evaluado. Se emplea software visual específico multi-plataforma instalado en el ordenador personal del alumno (portátil) bajo la guía del profesor.
TUTORIAS: Las tutorías se realizarán a lo largo de todo el curso en el horario establecido o a través de correo electrónico o por coordinación directa a través de MOODLE.
TRABAJO NO PRESENCIAL del estudiante: Se estima en 89h. Incluirá el estudio de los contenidos, la realización de problemas y del trabajo práctico de la asignatura.
EXAMEN: Consistirá en una prueba escrita (1 hora) a celebrar dentro del calendario de exámenes establecido por el Centro.

4.3. Programa

El temario de la asignatura es el siguiente:

· Introducción. Espacios 3D Interactivos. Creación e interacción. Técnicas, usos y metodologías. Aplicaciones.
· Modelado geométrico de los espacios. Modelos poligonales. Modelos NURBS. Modelos por subdivisión. Modelos de sólidos Modelos procedurales.
· Modelado visual. Texturas. Materiales y shaders. Interacción luz-materia.
· Renderizado. Cámaras. Renderizado de polígonos. Iluminación local vs global. Trazador de Rayos. Radiosidad. Pases de render.
· Técnicas de Animación general. Fundamentos de animación. Animación por planos clave. Técnicas cinemáticas y dinámicas. Animación de partículas.
· Técnicas de animación de Personajes virtuales. Diseño de personajes. Rigging. Técnicas de animación. Captura de movimientos. Animación facial. Modelado de comportamiento. Aplicaciones.
· Técnicas de Interactividad en entornos 3D interactivos: Paradigmas de interacción. Interacción en entornos de Realidad Mixta: realidad virtual y realidad aumentada. Interacción natural: interfaces gestuales, tangibles, vestibles y cerebro-computador.
· Aplicaciones de los entornos 3D interactivos: Diseño de Instalaciones. Diseño de productos complejos.

La parte práctica se estructurará en torno a la creación de un minijuego 3D y comprenderá, como mínimo las siguientes tareas:

Construcción de un entorno 3D.
Materiales y texturas. Iluminación.
Creación de un personaje 3D.
Integración de objetos y personaje.
Diseño de la interacción.

4.4. Planificación de las actividades de aprendizaje y calendario de fechas clave

En la presentación de la asignatura se establecerá el calendario y planificación detallada de las actividades, ajustándolas al calendario establecido por el centro para ese curso. Se hará especial esfuerzo en la acompasar la presentación de los temas con el trabajo práctico correspondiente a realizar.

4.5. Bibliografía y recursos recomendados

http://psfunizar7.unizar.es/br13/egAsignaturas.php?codigo=25897&Codcentro=110