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École de technologie supérieure
Département de génie des systèmes
Responsable(s) de cours : Jacques De Guise


PLAN DE COURS

Automne 2019
SYS840 : Graphisme et synthèse d'image (3 crédits)



Préalables
Aucun préalable requis




Descriptif du cours
Acquérir les techniques reconnues de communication interactive graphique et de synthèse d'image. Intégrer ces techniques dans des domaines d'application tels que la conception assistée par ordinateur, la modélisation géométrique structurelle, la réalisation de prototype informatique, la visualisation scientifique, la réalité virtuelle et l'animation par ordinateur.

Introduction au processus de synthèse d'image par ordinateur. Matériel et logiciel d'infographie. Normes graphiques (GKS, PHIGS, RenderMan, GL). Espace tridimensionnel, coordonnées homogènes, transformations géométriques tridimensionnelles. Projections. Systèmes de visualisation tridimensionnelle et pipeline de transformations. Modélisation géométrique : modèles polyédriques, modèles solides, représentations internes par les limites (B-REP) et par géométrie solide constructive (CSG). Courbes et surfaces paramétriques : représentations de Bézier, B-spline, NURBS. Élimination des parties cachées. Synthèse d'image : modèles de lumière, modèles de réflexion, modèles d'illumination, répartition des lumières. Lancer de rayons. Textures et ombrages. Rendu de volume. Théorie de la couleur. Animation d'images de synthèse.

Exemples d'application et réalisation de travaux pratiques avec différents logiciels d'infographie, de synthèse d'image et d'animation.



Objectifs du cours

Au terme du cours, l’étudiant devrait être capable de :

 

  • Comprendre, maîtriser et évaluer les différentes techniques d'infographie interactive, de synthèse d'image et d'animation par ordinateur;

 

  • Intégrer ces notions à des applications telles que la conception assistée par ordinateur, le prototypage informatique et la visualisation scientifique.



Stratégies pédagogiques

Le cours comprend des exposés magistraux, des démonstrations pratiques et des contributions pédagogiques présentées par les étudiants.

 

La partie théorique du cours est donnée sus la forme d'exposés magistraux au cours de la session, les deux dernières semaines étant réservées aux présentations des contributions pédagogiques des étudiants.

 

Une contribution pédagogique présentée à la fin de la session, permet de développer un sujet connexe au cours.  Cette contribution prend la forme d’une revue de littérature exhaustive et/ou d’un travail de programmation infographique sur un thème choisi par l’étudiant(e).




Utilisation d’appareils électroniques

Ne s'applique pas.




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Lundi 18:00 - 21:30 Activité de cours



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Jacques De Guise Activité de cours Jacques.deGuise@etsmtl.ca A-3632



Cours

              1.      Introduction                                                                                                                  

                        .        Images réelles/images de synthèse

                        .        Processus de synthèse d'images/tramage

                        .        Modèles géométriques

                        .        Matériel/logiciel

 

              2.      Visualisation 3-D                                                                                                         

                        .        Transformations 2D et 3D

                                 - coordonnées homogènes

                                 - opérateurs matriciels

                        .        Projections

                        .        Systèmes de visualisation

                        .        Pipeline de visualisation

 

              3.      Modélisation géométrique                                                                                        

                        .        Modèles polyédriques

                        .        Modèles solides

                        .        Modèles implicites

 

            4.         Rendu du volume et synthèse d’images en médecine                                     

                        .        Radiologie

                        .        Tomographie

                        .        Imagerie 3-D

 

            5.         Rendu d’images

                                           Lignes et surfaces cachées

                                 .         Techniques de suppression des surfaces cachées

                                 .         Revue des différents algorithmes

                                           Modèles de lumière

                                 .         Théorie de la couleur

                                 .         Modèles de réflexion

                                 .         Illumination incrémentale

 

              6.      Normes et langages graphiques

                        .        Introduction à VRML

                        .        Programmation de rendu 3D avec Open GL

 

              7.      Courbes et surfaces paramétriques                                                                      

                        .        Présentation des techniques paramétriques

                        .        Interpolation polynomiale

                        .        Formes d'Hermite, de Bézier, B-Splines, NURBS

                        .        Subdivision

 

              8.      Textures et ombrages                                                                                                

                        .        Textures 2D, techniques de mappage

                        .        Textures 3D

                        .        Modèles d’ombrage

 

              9.      Animation par ordinateur                                                                                          

                        .        Méthodes traditionnelles

                        .        Animation 3D et ordinateur

                        .        Méthodes de simulation

 

              10.    Lancer de rayons (ray tracing)                                                                                

                        .        Définition

                        .        Présentation algorithmique

                        .        Exemples

 

              11.    "Radiosité" (radiosity)                                                                                               

                        .        Définition

                        .        Présentation algorithmique

                        .        Exemples

 

              12.    Contributions pédagogiques                                                                                   

 

              13.    Contributions pédagogiques               

 




Laboratoires et travaux pratiques

Ne s'applique pas.




Évaluation

Contribution pédagogique individuelle : 60 %

 

Revue de la littérature sur un thème choisi et/ou projet de programmation Autodesk Maya.  Cette contribution pédagogique comprend une présentation orale et un rapport écrit.

 

Examen final : 40 %

 

Examen de type ‘take home’ portant sur la matière connexe au contenu théorique vu en classe.




Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.7 b / cycles supérieurs, article 6.5.4 b) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Dispositions additionnelles

Ne s'applique pas.




Absence à un examen
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur de département. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note (0).



Plagiat et fraude
Les clauses du « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (https://www.etsmtl.ca/A-propos/Direction/Politiques-reglements/Infractions_nature_academique.pdf ) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet.  À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et les étudiants sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (https://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).



Documentation obligatoire

Aucune




Ouvrages de références

A. Watt, "3D Computer Graphics, Third Edition".  Addison-Wesley, Reading, Massachusetts, 2000.

 

Watt & M. Watt,  "Advanced animation and rendering techniques (theory and practice)", Addison-Wesley, 1992.

 

M. Woo & al, "OpenGL Programming Guide , Version 1.2". Addison-Wesley, 2002

 

R Carey & al, "The Annotated VRML 2.0 Reference Manual". Addisson-Wesley, 1998

 

J.D. Foley, A. van Dam, S.K. Feiner, J.F. Hughes, R.L Philips, "Introduction to Computer Graphics", Addison-Wesley, Reading, Massachussets, 1994, 557 pages.

 

J.D. Foley, A. van Dam, S.K. Feiner, J.F. Hughes, "Computer Graphics, Principles and Practice", Second Edition, Addison-Wesley, Reading, Massachussets, l990, ll74 pages.

 

http://www.softimage.com/ : Site officiel de Softimage

 

www.vtk.org : Ressources et Spécifications VTK

 

www.web3d.org : Ressources et Spécifications VRML

 

www.opengl.org : Site officiel du OpenGL ARB. Spécifications, cours et derniers développements OpenGL.




Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

https://cours.etsmtl.ca/sys840/




Autres informations

ENCADREMENT

Local : à déterminer

Courriel : jacques.deguise@etsmtl.ca

Tél.:  514-890-8000, 25778

Disponibilité:  en tout temps, par courriel