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

10 Introdução
vértice estimamos vetores normais, vetores tangentes alinhados de acordo com a parametrização das
coordenadas de textura, tensor de curvatura, curvaturas principais, direções principais e tensor de
derivada de curvatura. Outras quantidades, como a curvatura média e Gaussiana, são extraídas dessas
propriedades calculadas. Isso assegura, ao desenvolvedor, a transparência do tratamento das defor-
mações sofridas pela geometria submetida à GPU no processador de vértices. Uma outra contribuição
é a implementação da arquitetura como uma biblioteca de funções C++ com OpenGL e Direct3D. Tal
biblioteca encontra-se disponível em Batagelo and Wu [2007a].
1.3 Visão geral
Os capítulos seguintes estão organizados da seguinte forma. No capítulo 2 apresentamos uma
revisão bibliográfica sobre manipulação direta, um histórico sobre a evolução das arquiteturas de
interface gráfica 3D com suporte a manipulações diretas, e um histórico da evolução do hardware
gráfico compatível com APIs gráficas GL. Também apresentamos detalhes da atual arquitetura pro-
gramável das GPUs, e mostramos como as GPUs podem ser utilizadas para realizar processamento
de propósito geral, uma vez que essa possibilidade é explorada pela arquitetura proposta.
No capítulo 3, mostramos como diferentes técnicas de manipulação direta 3D utilizando disposi-
tivos apontadores 2D podem ser realizadas a partir da leitura de um conjunto suficiente de atributos
geométricos (propriedades de geometria diferencial) e não geométricos (valores definidos pela apli-
cação) armazenados em cada pixel do modelo renderizado. Esta possibilidade, aliada à flexibilidade
das atuais GPUs, serve de motivação para apresentarmos a proposta de arquitetura de suporte à tarefas
de interação 3D capaz de explorar a própria GPU para computar de forma eficiente esses conjuntos
de atributos. O capítulo inclui ainda a apresentação de conceitos de geometria diferencial utilizados
ao longo deste trabalho de tese.
No capítulo 4 apresentamos métodos de estimativa de propriedades de geometria diferencial dis-
creta em hardware gráfico, com base na capacidade de utilizar as atuais GPUs como processadores
de propósito geral. Esses algoritmos são utilizados na arquitetura para calcular em tempo real as
propriedades geométricas dos modelos tratados. Resultados de testes de eficiência e robustez desses
algoritmos também são apresentados neste capítulo. Os códigos dos shaders utilizados para realizar
as estimativas são apresentados nos apêndices A e B.
A proposta da arquitetura de suporte à tarefas de interação 3D é apresentada no capítulo 5. Ini-
cialmente mostramos os requisitos sobre os quais nos baseamos para propor tal arquitetura e então
delimitamos seu escopo de atuação com relação às tarefas de manipulação direta. Neste capítulo
também detalhamos a idéia básica de armazenar atributos geométricos ou não geométricos para cada
pixel da imagem renderizada, e mostramos a especificação da interface de entrada e saída entre a