Uma Arquitetura de Suporte a Interações 3D ... - DCA - Unicamp

4.3 Resultados 81
4.3.1 Elementos de primeira ordem
Para testar a abordagem proposta de estimativa de bases tangentes (vetor normal, vetor tangente
e vetor bitangente), implementamos um conjunto de três shaders HLSL compatíveis com o modelo
de shader 3.0. Cada shader realiza um passo do algoritmo descrito na seção 4.2.1. A listagem dos
códigos-fonte é mostrada no apêndice A.
De modo a validar nossa técnica, implementamos uma aplicação de teste em C++/Direct3D que
carrega na GPU uma geometria estática e, para cada quadro de exibição, desloca cada vértice ao
longo de seu vetor normal. O valor de deslocamento é definido por uma textura volumétrica de ruído
de Perlin amostrada no processador de vértices. O acesso à textura é feito de tal modo que um de
seus eixos está associado ao tempo da animação. Assim, diferentes deslocamentos de geometria
são produzidos para cada quadro de exibição. A geometria é renderizada com iluminação de Phong
avaliada para cada pixel, e normal mapping com texturas definidas no espaço tangente. Para obter
resultados satisfatórios de iluminação, utilizamos nossa técnica para recalcular as bases tangentes em
cada quadro. Os modelos utilizados foram esferas com diferentes níveis de refinamento da malha. A
aparência final de um desses modelos após a deformação e aplicação do normal mapping é mostrada
na figura 4.1.
O desempenho de nosso algoritmo foi medido em um computador AMD Athlon 64 3500+ de
2.2GHz e 2GB RAM, equipado com uma placa gráfica NVIDIA GeForce 8800 GTX com 768MB.
Para medir o tempo de processamento, não consideramos o tempo necessário a renderização com a
finalidade de exibição dos objetos, uma vez que isto depende largamente das técnicas de iluminação
e mapeamento de detalhes 3D utilizadas. Assim, nossas medições mostram apenas a sobrecarga do
cálculo das bases tangentes.
O gráfico da figura 4.3 mostra uma comparação do tempo de processamento necessário para calcu-
lar, na GPU, bases tangentes completas (normal, tangente, bitangente) e apenas normais aos vértices,
em um modelo com um número crescente de vértices. Como esperado, o tempo de processamento
aumenta linearmente com relação ao número de vértices. O cálculo dos vetores tangente e bitangente
adiciona uma sobrecarga de aproximadamente 40% ao cálculo isolado dos vetores normais aos vér-
tices. Os tempos convergem para aproximadamente 0.2 milissegundos na geometria mais simples.
Esta sobrecarga constante é associada ao ajuste dos estados de renderização para os três passos de
renderização.
A figura 4.4 apresenta os tempos de processamento para calcular bases tangentes e vetores nor-
mais em um modelo de chaleira composto de 15.578 vértices e 30.800 faces, utilizando diferentes
abordagens. Em (A) o cálculo é realizado inteiramente na CPU e os resultados são gravados na tex-
tura de atributos de vértices utilizada posteriormente na GPU; em (B) o cálculo é realizado na CPU
mas os resultados não são transferidos para os mapas de atributos na memória de vídeo para serem