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

2 Introdução
utilizadas consistem em apenas reproduzir todo o processamento da geometria na CPU.
Esta tese procura reduzir essa lacuna existente entre o uso de técnicas de interação e o uso de
técnicas de animação, modelagem e visualização aceleradas por GPUs. Em especial, propomos uma
solução eficiente e geral para o problema de manipulação direta 3D em geometria modificada em
processadores de vértices do hardware gráfico, mas que também fornece suporte básico a geome-
tria modificada em processadores de fragmentos. Nossa proposta está baseada na hipótese de que é
possível calcular na própria GPU um conjunto mínimo de atributos geométricos necessários e sufi-
cientes para tarefas de manipulação direta baseadas no uso de seleção e posicionamento através de
dispositivos apontadores 2D, e tornar esses atributos disponíveis à aplicação sem requerer que a ge-
ometria deformada esteja necessariamente armazenada em um banco de dados da cena na memória
do sistema.
O restante deste capítulo está organizado da seguinte forma: A seção 1.1 apresenta as principais
motivações para a realização deste trabalho. A seção 1.2 apresenta as hipóteses sobre as quais cons-
truímos uma proposta de resolução dos problemas que nos motivaram, e um resumo das principais
contribuições derivadas dessa proposta. O capítulo é concluído na seção 1.3 com a apresentação da
organização da tese.
1.1 Motivação
O mais recente impacto gerado pelo uso de hardware gráfico nas diversas áreas da Computação
Gráfica se deve fundamentalmente ao advento de GPUs programáveis. Em geral, este tipo de hard-
ware é composto de dois processadores programáveis: um processador de vértices, para o processa-
mento de dados vetoriais, e um processador de fragmentos, para o processamento de dados raster.
Para a mais recente geração de placas gráficas compatíveis com Direct3D 10 [Blythe, 2006], um “pro-
cessador de geometria” (geometry processor) é acrescentado, e possibilita o acesso a informações
sobre uma primitiva completa, tais como topologia e atributos de todos os seus vértices. Em comum,
os processadores de vértices, de geometria e de fragmentos trabalham em fluxos de processamento
paralelo interno e de forma assíncrona em relação à CPU.
Em hardware gráfico atual, é comum a existência de arquiteturas capazes de processar centenas de
pixels de forma simultânea no processador de fragmentos [Kilgariff and Fernando, 2005]. Em razão
desse paralelismo, e aliado ao poder computacional e flexibilidade do conjunto de instruções para
programação dos processadores, o hardware gráfico atual tem sido utilizado como um processador
de fluxo de propósito geral, i.e., não necessariamente relacionado à síntese de imagens ou até mesmo
aos problemas tratados em Computação Gráfica. Por exemplo, em um projeto sobre a implementação
de um algoritmo de ordenação bitônica na GPU, Govindaraju et al. [Govindaraju et al., 2003] cons-