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

154 Conclusões e trabalhos futuros
2007a], Autodesk Maya [Autodesk, 2007c], Right Hemisphere Deep Creator/Deep Paint 3D [Hemi-
sphere, 2007], Pixologic ZBrush [Pixologic, 2007], Interactive Effects Amazon Paint [Effects, 2007],
e também para a maior parte das bibliotecas game engines utilizadas em desenvolvimento de jogos.
Esta opção de projeto, baseada no paradigma da Arquitetura Gráfica Unificada [Zeleznik et al., 1991],
se mostrou bem sucedida na década de 1990. Hoje, entretanto, apresenta limitações ante o advento
de hardware gráfico programável. Em particular, tais aplicativos não são capazes de realizar cálcu-
los corretos de interseção com modelos cuja geometria tenha sido deformada na GPU. Por exemplo,
se os atributos da geometria original são modificados no processador de vértices ou processador de
fragmentos, a geometria visualizada poderá ser muito diversa da geometria original sobre a qual o
algoritmo de ray picking é aplicado.
A contribuição principal desta tese é a proposta de uma arquitetura de software que fornece su-
porte à implementação de tarefas de manipulação direta 3D usando dispositivos apontadores 2D,
integrada à atual arquitetura de hardware das GPUs. Ao contrário das abordagens baseadas no tradi-
cional método de ray picking, as tarefas de interação baseadas nesta nova arquitetura são capazes de
levar em consideração, de forma eficiente, modificações dos atributos das geometrias processadas na
GPU.
A arquitetura proposta é baseada em duas hipóteses. A primeira hipótese supõe que os atributos
necessários para realizar tarefas básicas de manipulação direta, tais como seleção e posicionamento
restrito, se resumem em atributos geométricos e atributos definidos pela aplicação para cada pixel do
modelo renderizado. Mostramos que tais atributos geométricos são propriedades de geometria dife-
rencial tais como o vetor normal, vetor tangente, vetor bitangente, curvaturas principais e direções
principais. Para defender tal hipótese, realizamos um estudo de casos com tarefas básicas de manipu-
lação direta 3D, mostrando como cada tarefa tradicionalmente implementada com ray picking pode
ser implementada segundo a hipótese defendida. Concluindo que os atributos geométricos essenciais
são os atributos de geometria diferencial dos modelos tratados, propomos algoritmos na GPU para
a estimativa eficiente e robusta de propriedades de geometria diferencial de modelos discretos. As
propriedades calculadas são propriedades relacionadas a derivadas parciais de primeira ordem (ve-
tor normal e vetores tangentes alinhados de acordo com o mapeamento das coordenadas de textura),
segunda ordem (coeficientes do tensor de curvatura, curvaturas principais e direções principais) e
terceira ordem (coeficientes do tensor de derivada de curvatura). Tais algoritmos se destacam como
uma contribuição secundária deste trabalho de tese, e podem ser utilizadas isoladamente em outro
contexto além do contexto de interação.
A segunda hipótese supõe que a atual arquitetura de hardware gráfico programável fornece fle-
xibilidade suficiente para que os atributos geométricos necessários para suportar tarefas básicas de
manipulação direta (em especial, seleção e posicionamento com restrição) possam ser processados