Ficha Unidade Curricular (FUC)
Informação Geral / General Information
Carga Horária / Course Load
Área científica / Scientific area
Multimédia, Visão e Computação Gráfica
Departamento / Department
Departamento de Ciências e Tecnologias da Informação
Ano letivo / Execution Year
2026/2027
Pré-requisitos / Pre-Requisites
Não existem pré-requisitos formais para a inscrição nesta unidade curricular. No entanto, assume-se que os estudantes possuam competências básicas leccionadas em: - Álgebra Linear; - Programação Orientada para Objetos.
Objetivos Gerais / Objectives
Esta unidade curricular introduz os estudantes aos métodos e técnicas da computação gráfica, com ênfase na geração de imagens sintéticas (rendering) e animação 3D. Os alunos irão compreender como a descrição de uma cena dinâmica é convertida em imagens, explorando o equilíbrio entre execução em tempo real e qualidade foto-realista. Serão abordados os modelos matemáticos, algoritmos e pipelines necessários à implementação de aplicações gráficas. A disciplina desenvolve pensamento crítico e integrador, aplicando matemática a problemas reais, e prepara os estudantes para projetar ferramentas em videojogos, mundos virtuais, simuladores e visualização interativa de dados.
Objetivos de Aprendizagem e a sua compatibilidade com o método de ensino (conhecimentos, aptidões e competências a desenvolver pelos estudantes) / Learning outcomes
Após a conclusão desta unidade curricular, o estudante deverá estar apto a: OA1 – Compreender os princípios matemáticos subjacentes à geração de imagens sintéticas. OA2 – Compreender os conceitos matemáticos essenciais para animação 3D. OA3 – Compreender, projetar e implementar algoritmos para renderização de imagens sintéticas, equilibrando tempo real e foto-realismo. OA4 – Compreender, projetar e implementar algoritmos para animação 3D, aplicando interpolação, cinemática e física básica para criar cenas dinâmicas. OA5 - Aplicar os algoritmos de renderização e animação 3D em pequenos projetos ou módulos, demonstrando como estes poderiam ser usados em contextos como videojogos, simuladores, mundos virtuais ou visualização interativa de dados.
Conteúdos Programáticos / Syllabus
Conteúdos Programáticos (CP) desta unidade curricular: CP1 - Fundamentos Matemáticos da Computação Gráfica CP1.1 - Álgebra linear e geometria analítica aplicadas à computação gráfica CP1.2 - Sistemas de coordenadas, transformações e matrizes CP1.3 - Vetores, produtos internos e externos, quaternions CP1.4 - Raios paramétricos e interseções com geometria CP2 - Fundamentos da Geração de Imagens Sintéticas (Renderização) CP2.1 - Algoritmos para rasterização e ray tracing CP2.2 - Iluminação local e global, materiais e shaders CP2.3 - Estruturas de aceleração CP2.4 - Implementação e otimização de algoritmos de renderização CP3 – Fundamentos da Animação 3D CP3.1 - Cinemática direta e inversa CP3.2 - Interpolação e curvas (Bezier, B-Spline) CP3.3 - Hierarquias de objetos e key framing CP3.4 - Rigging e skinning: associação de esqueletos a geometria CP3.5 - Animação baseada em física, procedimental e blend shapes CP3.6 - Implementação e otimização de algoritmos de animação 3D
Demonstração da coerência dos conteúdos programáticos com os objetivos de aprendizagem da UC / Evidence that the curricular unit's content dovetails with the specified learning outcomes
Após a conclusão desta unidade curricular, o estudante deverá estar apto a: OA1 – Compreender os princípios matemáticos subjacentes à geração de imagens sintéticas. OA2 – Compreender os conceitos matemáticos essenciais para animação 3D. OA3 – Compreender, projetar e implementar algoritmos para renderização de imagens sintéticas, equilibrando tempo real e foto-realismo. OA4 – Compreender, projetar e implementar algoritmos para animação 3D, aplicando interpolação, cinemática e física básica para criar cenas dinâmicas. OA5 - Aplicar os algoritmos de renderização e animação 3D em pequenos projetos ou módulos, demonstrando como estes poderiam ser usados em contextos como videojogos, simuladores, mundos virtuais ou visualização interativa de dados.
Avaliação / Assessment
Avaliação ao longo do semestre: - Nota final: Projeto Prático em Grupo (PPG) (40% da nota final) + Avaliação Escrita Individual (AEI) (60% da nota final). - Projeto Prático em Grupo (PPG): desenvolvido em grupo ao longo do semestre, com acompanhamento frequente, demonstração de progresso semanal, assim como entregas e discussões orais intermédias e finais; a entrega final do PPG terá de ser realizada até à data limite indicada no seu enunciado; o PPG não poderá ser entregue na 2ª Época de Avaliação; as discussões orais finais do PPG realizam-se em grupo após a entrega final, na(s) data(s) indicada(s) no seu enunciado; apesar do PPG ser desenvolvido em grupo, a nota a atribuir a cada estudante do grupo é individualizada em função da contribuição do estudante para o PPG e a prestação do estudante na discussão oral. - Avaliação Escrita Individual (AEI): 1 Mini-Teste escrito individual durante o período letivo (50% da AEI) + 1 Mini-Teste escrito individual realizado na 1ª Época de Avaliação (50% da AEI); em alternativa, poderá ser realizado 1 Teste escrito individual na 1ª Época de Avaliação (100% da AEI) ou na 2ª Época de Avaliação (100% da AEI); nota na AEI inferior a 7.5 valores (de um máximo de 20 valores) resulta em reprovação na UC. Avaliação por Exame (i.e., avaliação única que contribui com 100% da nota final): - Dado o caráter iminentemente prático desta unidade curricular, não existe a possibilidade de Avaliação por Exame (após aprovação da Comissão Pedagógica da ISTA em conformidade com o Ponto 3 do Art. 7.º do RGACC). Melhoria de nota: - Dado o caráter iminentemente prático desta unidade curricular, não existe a possibilidade de melhoria de nota no Projeto Prático em Grupo (PPG), podendo apenas ser realizada melhoria de nota na Avaliação Escrita Individual (AEI), em conformidade com o Ponto 4 do Art. 18.º do RGACC. Época Especial: - Nota final: Projeto Prático Especial (PPE) (40% da nota final) + Teste Escrito Individual (TEI) (60% da nota final). - Projeto Prático Especial (PPE): projeto desenvolvido em grupo ou individualmente, de acordo com decisão do docente; características, entregáveis, critérios de avaliação e esforço de desenvolvimento do PPE equiparáveis ao PPG da 1ª Época de Avaliação, podendo o docente requerer sessões de avaliação de progresso; o enunciado do PPE poderá ser diferente do enunciado do PPG da 1ª Época de Avaliação; caso o estudante tenha obtido nota no PPG na 1ª Época de Avaliação, essa nota pode ser diretamente atribuída ao PPE; para poder realizar PPE e requerer o respetivo enunciado, o estudante terá de informar o docente dessa sua intenção, por e-mail, até 2 meses antes da data de início da Época Especial de Avaliação. - Teste Escrito Individual (TEI): teste realizado na Época Especial de Avaliação; nota no TEI inferior a 7.5 valores (de um máximo de 20 valores) resulta em reprovação na unidade curricular.
Metodologias de Ensino / Teaching methodologies
As aulas estão organizadas por blocos semanais. Em cada semana os estudantes têm uma aula teórica, que é seguida de uma aula teórico-prática ou laboratorial, alternadamente. Nas aulas teórico-práticas os estudantes realizam exercícios que ajudam a consolidar os conhecimentos aprendidos na aula teórica dessa semana. Nas aulas laboratoriais os alunos são introduzidos a motores gráficos onde poderão praticar os conceitos aprendidos na aula teórica e preparar-se para o desenvolvimento do projeto prático. O acompanhamento dos projetos práticos é realizado numa parte das aulas laboratoriais assim como nos horários de atendimento.
Demonstração da coerência das metodologias de ensino e avaliação com os objetivos de aprendizagem da UC / Evidence that the teaching and assessment methodologies are appropriate for the learning outcomes
Os objetivos de aprendizagem cobrem aspectos de modelação e implementação, sendo, portanto, essencial a transferência de conhecimento teórico aliado ao desenvolvimento de competências de carácter prático. Por esta razão as metodologias de aprendizagem incluem componentes expositivas, participativas e ativas. Sendo as matérias leccionadas nesta unidade curricular objeto de frequente inovação, torna-se essencial dotar o estudante de competências de pesquisa e análise de literatura técnica e científica. A forte componente de trabalho autónomo considerada procura promover essas competências.
Observações / Observations
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Bibliografia Principal / Main Bibliography
'-Slides das aulas teóricas e guiões de laboratório disponibilizados no Moodle. -Conjunto de artigos científicos disponibilizados no Moodle. -Marschner, S. & Shirley, P. (2021). Fundamentals of computer graphics. 4th Edition. ISBN: 9780367505035. AK Peters/CRC Press. -Parent, R. & Andrew, H. (2026). Computer animation: algorithms and techniques. 4th Edition. ISBN: 9780443135125. Morgan Kaufmann.
Bibliografia Secundária / Secondary Bibliography
Data da última atualização / Last Update Date
2026-01-15