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

Capítulo 4
Cálculo de elementos de geometria
diferencial discreta na GPU
Uma vez que consideramos a possibilidade do uso de técnicas de animação e modelagem ge-
ométrica na GPU capazes de deformar a geometria original submetida pela CPU, precisamos levar
em conta a presença de tais modificações ao utilizar como atributos de interação as propriedades de
geometria diferencial desses modelos. O motivo dessa preocupação torna-se evidente ao observarmos
os efeitos do cálculo de iluminação em geometria deformada na GPU. Nas técnicas de mapeamento
de detalhes 3D, as bases tangentes (vetor normal, vetor tangente e bitangente) associadas a cada vér-
tice precisam ser atualizadas de acordo com as deformações de modo a realizar cálculos corretos de
iluminação. A figura 4.1 ilustra isso numa esfera texturizada com normal mapping e iluminada com
sombreamento Phong, mas ao mesmo tempo deformada no processador de vértices por uma função
de deslocamento da posição de cada vértice ao longo de sua normal, baseada no algoritmo de ruído
de Perlin [Perlin, 1985]. No quadro da esquerda, a esfera é iluminada sem que sejam consideradas
as bases tangentes atualizadas de acordo com a deformação. Em outras palavras, as bases são as
mesmas da esfera não deformada, mostrada no detalhe. Observe que a iluminação neste caso, tanto
nos polígonos como fragmentos da esfera após o mapeamento de detalhes, é a mesma da esfera não
deformada. As áreas de luz especular não são modificadas e as ondulações na superfície não são
percebidas corretamente. No quadro da direita, a esfera é iluminada corretamente considerando as
propriedades de geometria diferencial atualizadas após as deformações. Transpondo isso para o con-
texto de manipulações diretas 3D, é razoável considerar que, da mesma forma que se espera que a
iluminação do modelo considere as deformações da geometria na GPU, o usuário também espera
que um cursor com movimento restrito à superfície acompanhe a geometria visualizada, i.e., a esfera
deformada.
Em geral, a atualização de propriedades tais como vetor normal e vetores tangentes após as de-
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