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

2.4 Arquitetura das GPUs programáveis 31
matriz de transformação do modelo (que converte coordenadas locais do modelo para coordenadas
globais da cena), concatenada com a matriz de visão (que converte coordenadas globais para coorde-
nadas relativas à câmera) e a matriz de projeção, resultando em um vértice descrito em coordenadas
homogêneas do espaço de recorte do volume de visão canônico [Shreiner et al., 2005]. Nesse estágio,
a fórmula do modelo de iluminação é processada para cada vértice e as informações de cores resul-
tantes são incluídas em atributos de cores do vértice calculado. Na etapa seguinte (estágio 3), são
montadas as primitivas a partir dos vértices processados (pontos, linhas e triângulos). Tais primitivas
são recortadas pelo volume de visão e descartadas quando sua faces formam um ângulo maior do que
90 graus com relação ao vetor de visão (back-face culling). A posição de cada vértice é finalmente
dividida por sua coordenada homogênea de modo a produzir o efeito de perspectiva e obter as coor-
denadas no sistema de coordenadas da janela de visão. Essa etapa (estágio 4) finaliza o processo de
transformação geométrica e tem como resultado primitivas projetadas na tela, prontas para o processo
de amostragem e processamento de fragmentos.
O rasterizador (estágio 5) gera os fragmentos dos pixels coincidentes com cada primitiva pro-
jetada na tela, obtendo atributos a partir dos vértices segundo o modelo de interpolação escolhido
(flat ou smooth). Após serem texturizados segundo a amostragem e combinação de diferentes tex-
turas (estágio 6), cada fragmento pode ser modificado de acordo com configurações de neblina (fog)
e combinação de opacidade segundo uma componente de cor alfa (alpha blending) (estágio 7). Por
fim, cada fragmento é testado segundo os testes de opacidade (alpha test), profundidade (depth test)
e estêncil (stencil test) ( estágio 8). Tendo passado por todos os testes, a cor resultante e o valor de
profundidade do pixel são enviados ao frame buffer (estágio 9).
Uma vez que a atual arquitetura de hardware gráfico programável mantém a compatibilidade com
o fluxo de função fixa, a aplicação pode escolher entre programar apenas o processador de vértices,
apenas o processador de fragmentos, ou os dois ao mesmo tempo. Se apenas o processador de vértices
é programado, o fluxo de renderização utilizará a função fixa de processamento de fragmentos. Da
mesma forma, se apenas o processador de fragmentos for programado, o fluxo de função fixa de trans-
formação e iluminação de vértices será utilizado. Por outro lado, não é possível utilizar o processador
de vértices em conjunto com o fluxo de função fixa de processamento de vértices, ou o processador de
fragmentos em conjunto com o fluxo de função fixa de processamento de fragmentos. Um diagrama
em blocos ilustrando os estágios de processamento de um fluxo programável é mostrado na figura 2.3.
As modificações são fundamentalmente a substituição da etapa de transformação e iluminação pelo
processador de vértices, e substituição da etapa de texturização pelo processador de fragmentos.
No nível mais baixo de abstração, shaders de vértices e fragmentos são escritos através de lingua-
gens semelhantes às linguagens de montagem das CPUs. Por outro lado, não são consideradas como
linguagens de máquina, mas linguagens intermediárias cujas instruções são traduzidas em tempo de