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

1.1 Motivação 7
Como então interagir de forma consistente e ao mesmo tempo eficiente com um modelo ge-
ométrico modificado de forma arbitrária na GPU, considerando que essas modificações podem ocor-
rer tanto com relação aos vértices como fragmentos produzidos pelo rasterizador?
A indústria de hardware gráfico, em um trabalho conjunto com os desenvolvedores das APIs,
têm sinalizado como tendência para as próximas gerações de hardware gráfico uma flexibilidade
cada vez maior para criar ou destruir primitivas geométricas dentro da própria GPU, sem que estas
precisem necessariamente existir na memória do sistema. Indicativos desta característica já são vistos
nas atuais GPUs compatíveis com o chamado Shader Model 4.0 1 [Blythe, 2006], e implica a não
obrigatoriedade da existência de um modelo na CPU com a mesma topologia do modelo existente na
memória de vídeo local. Sabendo disso, é desejável que uma solução para o problema da realização
de interações consistentes leve em consideração a possível inexistência da geometria na memória do
sistema. Tal solução deve ainda minimizar a duplicação de código e dados na CPU, de modo a manter
os benefícios obtidos pelo uso da GPU nos casos citados.
Idealmente, o tratamento de eventos de entrada e saída para interação com modelos geométricos
processados na GPU não deveria demandar qualquer tipo de processamento na CPU. Por outro lado,
essa possibilidade de completo desacoplamento do processamento entre a CPU e a GPU não pode
ser concretizada senão através da execução das tarefas de um sistema de janelas na placa gráfica.
Como não existe no momento uma arquitetura de hardware que suporte esta possibilidade, devemos
considerar que a CPU ainda desempenha um papel fundamental no tratamento dos eventos de entrada
e saída através do sistema de janelas. Desse modo, o processamento na CPU continua existindo, seja
para disparar o processamento de fluxo da GPU através de chamadas de funções de renderização, seja
para utilizar os resultados produzidos na GPU para realizar a realimentação da interação.
Os itens abaixo sintetizam as principais motivações deste trabalho:
• Resolução de um problema prático para o qual não há solução satisfatória atualmente, e que
tende a se tornar cada vez mais evidente: manipulação direta 3D consistente com primitivas ge-
ométricas processadas de forma arbitrária na GPU, tanto com relação aos vértices como com re-
lação aos fragmentos produzidos pelo rasterizador. Deve ser ainda considerada a possibilidade
de inexistência de dados dessas primitivas na memória do sistema, embora o processamento de
eventos provenientes dos periféricos seja realizado na CPU pelo sistema de janelas.
• Necessidade de disponibilizar ferramentas de edição WYSIWYG (What You See Is What You
Get) em aplicações de autoria de recursos gráficos, tais como aplicativos de modelagem de
cenas 3D com aplicação de shaders de deformação de geometria em tempo real. No ambiente
1 O termo Shader Model (modelo de shader) é utilizado para designar a versão do ambiente de execução do processador
de vértices e fragmentos das GPUs programáveis. Veja a seção 2.3.4.