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

diretamente na GPU e codificados no domínio do espaço da imagem como componentes de cor de
cada pixel. Esses atributos podem ser decodificados pela aplicação de modo a realizar a tarefa de
interação. Uma vez que a GPU processa tais atributos, suas possíveis modificações durante o fluxo
de visualização podem ser levadas em consideração. Tal hipótese é defendida pela implementação da
arquitetura proposta em hardware gráfico atual (utilizando o modelo de shader 3.0). A implemen-
tação dos algoritmos de estimativa de propriedades de geometria diferencial é utilizada internamente
pela arquitetura de modo a estimar tais propriedades após um estágio de modificação de atributos
de vértices. Desse modo, a estimativa dessas propriedades pode ser feita de tal forma a levar em
consideração a geometria deformada no processador de vértices.
A arquitetura é implementada como uma biblioteca de funções em C++ utilizando a API gráfica
Direct3D ou OpenGL. Através desta biblioteca a aplicação tem acesso a comandos que podem ser
utilizados para informar à arquitetura os atributos desejados no espaço da imagem e os procedimentos
de modificação de atributos de vértices e fragmentos dos modelos tratados, além de comandos para
executar o fluxo de processamento da arquitetura e obter os atributos calculados, de forma transpa-
rente à aplicação. Utilizando esta biblioteca, conseguimos implementar diversas tarefas de interação
3D baseadas nas tarefas básicas de seleção e posicionamento com restrições. Testes de desempenho
mostram que tais tarefas são eficientes se comparadas com o método tradicional de ray picking para
seleção e posicionamento restrito em modelos visíveis. A diferença de desempenho é tanto mais sig-
nificativa quanto maior é a complexidade dos modelos tratados, uma vez que todo o processamento
da geometria para estimativa de atributos geométricos e codificação desses atributos em pixels é feita
exclusivamente na GPU. Em nossos testes, esse comportamento foi observado em placas de vídeo de
diferentes gerações: NVIDIA GeForce 6200, NVIDIA GeForce 7900 GTX e NVIDIA GeForce 8800
GTX.
Requisitos de generalidade, eficiência, robustez e reusabilidade nortearam a proposta da arquite-
tura. Acreditamos que, através do uso de sua implementação, mostramos que tais requisitos são
preenchidos de forma satisfatória. O requisito de generalidade é preenchido como resultado do uso
do próprio fluxo de renderização das atuais GPUs para calcular os atributos necessários às tarefas
de interação. Através dessa integração, a arquitetura é capaz de trabalhar com todas as primitivas
suportadas pela GPU, e possibilita que a estimativa de atributos geométricos leve em consideração as
deformações das primitivas em relação a seus vértices. O requisito de eficiência é satisfeito como re-
flexo do uso do poder computacional da GPU para executar o fluxo de processamento da arquitetura.
Para satisfazer o requisito de robustez, empregamos técnicas inéditas de estimativa de propriedades de
geometria diferencial que, quando comparadas com técnicas anteriores, fornecem um bom compro-
misso entre eficiência e robustez da estimativa para modelos com malhas amostradas irregularmente
ou com ruídos. Por fim, o critério de reusabilidade é preenchido através da demonstração da pos-
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