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Academic Year: 2024/25

615 - Máster Universitario en Robótica, Gráficos y Visión por Computador / Robotics, Graphics and Computer Vision

69153 - Modeling and Simulation of Appearance


Teaching Plan Information

Academic year:
2024/25
Subject:
69153 - Modeling and Simulation of Appearance
Faculty / School:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Degree:
615 - Máster Universitario en Robótica, Gráficos y Visión por Computador / Robotics, Graphics and Computer Vision
ECTS:
6.0
Year:
1
Semester:
First semester
Subject type:
Compulsory
Module:
---

1. General information

The course targets computational techniques for simulating physically-based light transport, as well as modeling the appearance of the real world. The final goal is to be able to implement systems capable of generating photorealistic images. The course focuses on the physical and mathematical foundations of light transport and appearance, the definition of (virtual) appearance models,  and the main computational techniques for generating synthetic imagery based on these physical models. 

2. Learning results

The student must be able to:

  • Understand the different types of physical processes of light transport.
  • Understand the models that define the appearance and transport of light in media and surfaces.
  • Understand, analyze and explain computational techniques to solve the models of appearance and light transport.
  • Design and develop rendering systems based on Monte Carlo integration.
  • Design and implement algorithms that solve material appearance models.
  • Analyze the limitations and evaluate the benefits of different rendering algorithms.

3. Syllabus

The program is designed to cover the necessary background for understanding modern rendering, including physical and mathematical background. In addition, it will cover most recent trends on rendering, both in industry and academia. In particular, it is roughly articulated as:

  1. The physics of light transport
  2. Ray tracing
  3. Appearance models
  4. Monte Carlo methods
  5. Direct and global illumination
  6. Light transport in participating media
  7. Bidirectional methods
  8. Denoising, distributed effects and post-processing
  9. Production rendering
  10. Differentiable rendering and inverse problems

4. Academic activities

The course consists of 6 ECTS credits that correspond to an estimated student dedication of 150 hours distributed as follows:

  • Theoretical classes: The theoretical concepts of the subject will be explained and illustrative practical examples will be developed to support the theory when necessary. (30h)
  • Practical classes: Problems and practical cases will be carried out as a complement to the theoretical concepts studied. (15h)
  • Laboratory practices: There will be a series of guided work tutored by the teacher. (12h)
  • Study and assimilation of the theory exposed in the master classes. (60h)
  • Practical application or research work (27h).
  • Assessment tests (6h).

5. Assessment system

  • Supervised work and final project (70%): A set of guided practices will be carried out throughout the course, with a total value of 20% of the grade, as well as a final project related to the theme of the subject, which will be 50 % of the final grade.
  • Presentations (20%): There will be a series of presentations, followed by turns of questions, throughout the course, focused on various related topics. Participation in the discussion of the round of questions will be positively valued.
  • Exam (10%): There will be an exam at the end of the course, in order to assess the theoretical knowledge acquired throughout the course.

To pass the course, there is a requirement of a 4/10 minimum in each part of the course, and a weighted average grade greater or equal than 5/10. In the event that one of the parts does not pass the 4/10 mark, the grade will be the maximum between 4/10 and the weighted average.

In case of global evaluation, the students will have to deliver at the end of the course the directed works and the final project (70%) and they will be subject to an exam for the remaining 30%.

 

6. Sustainable Development Goals

8 - Decent Work and Economic Growth
9 - Industry, Innovation and Infrastructure


Curso Académico: 2024/25

615 - Máster Universitario en Robótica, Gráficos y Visión por Computador / Robotics, Graphics and Computer Vision

69153 - Modeling and Simulation of Appearance


Información del Plan Docente

Año académico:
2024/25
Asignatura:
69153 - Modeling and Simulation of Appearance
Centro académico:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Titulación:
615 - Máster Universitario en Robótica, Gráficos y Visión por Computador / Robotics, Graphics and Computer Vision
Créditos:
6.0
Curso:
1
Periodo de impartición:
Primer semestre
Clase de asignatura:
Obligatoria
Materia:
---

1. Información básica de la asignatura

El objetivo de la asignatura es el aprendizaje de las técnicas computacionales para simular por computador el transporte de luz y la apariencia del mundo real, de una manera físicamente plausible, con el objetivo de generar imágenes fotorrealistas. Para ello, la asignatura se centrará en los fundamentos físicos y matemáticos que definen la apariencia del mundo, la definición de modelos virtuales de dicha apariencia, y las principales técnicas computacionales que permiten generar imágenes a partir de dichos modelos.

  •  

2. Resultados de aprendizaje

El alumno deberá ser capaz de:

  • Comprender los distintos tipos de procesos físicos del transporte de luz.
  • Comprender los modelos que definen la apariencia y el transporte de luz en medios y superficies.
  • Comprender, analizar y explicar técnicas computacionales para resolver los modelos de apariencia y transporte de luz.
  • Diseñar y desarrollar sistemas de renderizado basados en integración por Monte Carlo.
  • Diseñar e implementar algoritmos que resuelvan modelos de apariencia de materiales.
  • Analizar las limitaciones y evaluar las prestaciones de diferentes algoritmos de renderizado.

3. Programa de la asignatura

  1. Física del transporte de luz

  2. Trazado de rayos

  3. Modelos de apariencia

  4. Métodos de Monte Carlo

  5. Iluminación directa e iluminación global

  6. Transporte de luz en medios participativos

  7. Métodos bidireccionales

  8. Denoising, efectos distribuidos y post-proceso

  9. Render en producción

  10. Render diferenciable y aplicaciones a problemas inversos

La secuenciación de los temas y su contenido pueden variar ligeramente en función de las novedades que se presenten a lo largo del año tanto por parte de la industria como en el ámbito académico.

 

4. Actividades académicas

El curso consiste en 6 créditos ECTS que corresponden a una dedicación estimada del estudiante de 150 distribuida así:

  • Clases teóricas: Se explicarán los conceptos teóricos de la asignatura y se desarrollarán ejemplos prácticos ilustrativos como apoyo a la teoría cuando se crea necesario. (30h)

  • Clases prácticas: Se realizarán problemas y casos prácticos como complemento a los conceptos teóricos estudiados. (15h)

  • Prácticas de laboratorio: Se realizarán una serie de trabajos guiados tutorizados por el profesor. (12h)

  • Estudio y asimilación de la teoría expuesta en las clases magistrales. (60h)

  • Trabajos de aplicación o investigación prácticos (27h). 

  • Pruebas de evaluación (6h).

5. Sistema de evaluación

  • Trabajos dirigidos y proyecto final (70%). Se realizarán un conjunto de prácticas guiadas a lo largo del curso, con un valor total del 20% de la nota, así como un proyecto final relacionado con la temática de la asignatura que será el 50% de la nota final. 
  • Presentaciones (20%). Se realizarán una serie de presentaciones, seguidas de turnos de preguntas, a lo largo del curso, centradas en diversos temas relacionados con la asignatura. Se valorará positivamente la participación en la discusión de la ronda de preguntas. 
  • Examen de evaluación (10%). Se realizará un examen al final de curso, a fin de evaluar los conocimientos teóricos adquiridos a lo largo del curso.

Para superar la asignatura habrá que sacar un mínimo de 4/10 en cada una de las partes de la asignatura, y tener una nota media ponderada igual o superior a 5/10. En caso de no superar alguna de las partes, la nota será el máximo entre 4/10 y la media ponderada.

Para evaluación global, los alumnos tendrán que entregar a final de curso los trabajos dirigidos y el proyecto final (70%) y se realizará un examen de evaluación para el restante 30%. 

6. Objetivos de Desarrollo Sostenible

8 - Trabajo Decente y Crecimiento Económico
9 - Industria, Innovación e Infraestructura