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

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114 Arquitetura de interação sistema e decodifica os atributos contidos em cada pixel. Esses atributos são então retornados à aplicação. Ao contrário dos estágios anteriores, que devem ser executadas uma vez para cada modelo geométrico sob interação, esse procedimento só precisa ser executado uma vez em cada iteração do laço de renderização. Auxiliada pelo sistema de janelas, os atributos decodificados podem ser utilizados pela apli- cação para concluir a tarefa de interação e fornecer alguma realimentação ao sistema, em geral um retorno visual (e.g., atualizando a posição e orientação do cursor 3D). As ações de manipu- lação, definidas pela aplicação, também podem resultar em modificações da geometria original (e.g., mudança da posição dos vértices ou faces), modificações da conectividade da geometria (e.g., em uma operação de recorte e costura de superfícies), modificações do conteúdo das texturas utilizadas pelo modelo (e.g., decorrentes de uma tarefa de pintura 3D) ou modificações dos parâmetros das funções de deformação. Em tais casos, a aplicação é responsável por infor- mar essas mudanças à arquitetura de interação de acordo com a interface de entrada descrita na seção 5.4.2. 5.4.2 Interface de entrada (CPU-GPU) Para iniciar o processamento de atributos na GPU, a arquitetura requer que a aplicação forneça a seguinte seqüência de dados de entrada para cada modelo geométrico a ser processado: • Buffer de vértices da geometria original, idêntico ao buffer de vértices utilizado na renderização do modelo para visualização, porém com um atributo adicional contendo o índice do vértice no buffer. Esse índice é utilizado pela arquitetura durante os estágios de processamento 1, 2 e 3 para calcular o índice 2D de acesso das texturas que contém dados da geometria e topologia do modelo. O procedimento de conversão do índice 1D para 2D é detalhado na seção 4.1.1. Cada vértice deve conter também os atributos definidos na aplicação (atributos de entrada) necessários para calcular os atributos que serão processados na GPU e armazenados nos buffers de renderização não visíveis (atributos de saída). Esses dados podem ser fornecidos através do comando SetVertexBuffer() que recebe o ponteiro do buffer de vértices. Internamente, a arquitetura utiliza esse buffer de vértices para criar as texturas que serão utilizadas nos estágios 1, 2 e 3. Os atributos de entrada exigidos para o cálculo de cada atributo de saída são citados na seção 5.3. Por exemplo, o cálculo do valor de profundidade requer apenas a existência da posição 3D como atributo de entrada de cada vértice no buffer de vértices. O cálculo dos pesos das coordenadas baricêntricas requer, como atributo de entrada, os valores 0, 1 e 2 designados para cada um dos
5.4 Fluxo de processamento 115 três vértices de cada face. Esses valores devem ser definidos pela aplicação e acrescentados ao buffer de vértices da geometria original. • Buffer de índices da geometria original, idêntico ao buffer de índices aos vértices utilizado na renderização do modelo para visualização. Esses dados podem ser fornecidos através do comando SetIndexBuffer() que recebe o ponteiro do buffer de índices. Cada seqüência de três índices do buffer deve corresponder a um triângulo. Internamente, a arquitetura utiliza esses dados para determinar a vizinhança de 1-anel de cada vértice, e armazenar esses dados em texturas que serão utilizadas no estágio 2. • Relação dos atributos que devem ser processados pela GPU e armazenados para cada pixel do modelo renderizado. Essa relação pode ser qualquer combinação dos atributos citados na seção 5.3, e pode ser fornecida à arquitetura através do comando SetAttributes(). • Mapeamento da semântica dos atributos de entrada, entre a API gráfica e a arquitetura de in- teração. Nas APIs gráficas, os atributos de cada vértice da geometria original possuem uma semântica pré-definida, necessária para a correta interpretação de cada atributo na entrada do processador de vértices ou no fluxo de função fixa de visualização. Por exemplo, um vértice pode ser composto de valores cuja semântica, do ponto de vista da API gráfica, é uma posição 3D, coordenadas de textura 2D, um valor de cor difusa ou tamanho do ponto. Do ponto de vista da arquitetura proposta, tais atributos podem ter outra semântica. Por exemplo, valores numéricos designados aos vértices com semântica de tamanho do ponto (do ponto de vista da API), podem ser interpretados pela arquitetura de interação como um identificador de vértice, ou como um valor genérico com semântica definida pela aplicação. Esse mapeamento pode ser fornecido à arquitetura através do comando BindSemantics() que recebe duas listas cujos valores são mapeados biunivocamente. A primeira lista contém as semânticas dos atributos dos vértices segundo a API gráfica. A segunda lista contém as semânticas dos atributos dos vértices segundo a arquitetura de interação. • Coordenadas da região de interesse. A extensão espacial da codificação dos atributos das ge- ometrias processadas é configurada de acordo com a definição de uma região retangular de interesse, especificada em coordenadas da janela. Para tarefas simples de interação como se- leção e posicionamento restrito à superfície mais próxima, essa região pode envolver apenas o pixel apontado pelo cursor 2D controlado pelo dispositivo apontador. Nessas tarefas, as primitivas sob interação são apenas as primitivas apontadas pelo cursor 2D. Primitivas situadas fora da região de interesse são descartadas e o processamento de fragmentos é reduzido a fragmentos dentro dessa região. Em tarefas de posicionamento com restrição a vértices, arestas, ou caracte-
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