Aceleradoras de vídeo: 3D

Na coluna anterior, “Aceleradoras de vídeo: 2D“, vimos como é mais difícil do que parece “desenhar” imagens na tela e como, para que esta tarefa seja cumprida com a necessária rapidez, foram desenvolvidas as “placas aceleradoras de vídeo” que dispõem de um coprocessador especializado na geração de imagens, o UGP, para aliviar a UCP da pesada carga de processamento exigida pela exibição de gráficos de alta resolução.

Mas nos limitamos a discutir os aspectos dos gráficos bidimensionais. E fechamos a coluna informando que, quando se trata de tridimensionalidade, a coisa muda de figura.

E muda mesmo. E não só no sentido figurado.

Mas antes vamos esclarecer o que consideramos “tridimensionalidade”, “gráficos em terceira dimensão” ou “3D”.

Para começar é importante destacar que nosso tema nada tem a ver com a grande novidade do momento no campo das artes visuais: os filmes cinematográficos (e, sim, também placas de vídeo e televisores) que, com o uso de óculos especiais e da exibição de duas imagens superpostas e simultâneas em uma única tela, fazem com que o espectador tenha a percepção de tridimensionalidade e geram imagens que parecem saltar ou se projetar para fora da tela. Definitivamente, não é disso que trataremos nesta coluna (mas se você quer saber como funciona, eu explico: nossa percepção de tridimensionalidade, ou de “profundidade da imagem”, deve-se ao fato de que cada um de nossos olhos capta uma imagem ligeiramente diferente do mundo que nos cerca, imagens cujo “ponto de vista” é deslocado por uma distância igual à que separa nossas pupilas; os nervos óticos transmitem ambas as imagens para o cérebro, que as “monta” e compara, levando em conta as pequenas diferenças e a distância interpupilar, o que faz com que percebamos quais objetos estão perto e quais estão mais afastados; a indústria se aproveitou disso para filmar cenas com duas câmaras cujas lentes estão separadas por uma distância equivalente à separação entre nossas pupilas e efetuar a exibição simultânea destas cenas, cada uma usando a luz polarizada em um ângulo ortogonal à outra; os óculos, por sua vez, têm lentes polarizadas que fazem com que cada olho capte apenas a imagem da câmara correspondente, que é enviada ao cérebro que, por sua vez, monta as imagens e “sente” a profundidade).

Pois bem, não é disto que trataremos. Como também não é do efeito aparente de três dimensões que certas imagens apresentam mesmo quando exibidas em uma tela comum. A isto se chama “perspectiva”, efeito magnificamente ilustrado pela Figura 1 (obtida na Wikipedia) onde se percebe claramente quais degraus se situam mais perto e quais se situam mais longe do observador, além das mudanças da direção dos diferentes lances da escada. Repare como, na figura, todas as linhas paralelas convergem para um único ponto (o “ponto de fuga”) e note a redução das dimensões da altura e largura dos degraus na medida em que se afastam. Assim se consegue uma ideia de profundidade usando apenas duas dimensões. Mas, definitivamente, não é isto que chamaremos aqui de “imagem tridimensional”.

Como também não é tridimensional a imagem do gato mostrada à esquerda da Figura 2, embora os jogos de luz e sombra e sua aparência geral deixem claro quais partes se situam mais próximas e quais se situam mais distantes do observador. Este efeito pode ser obtido decompondo a imagem em polígonos como o busto mostrado na Figura 3 da coluna anterior e o “modelo” de gato mostrado do lado direito da Figura 2 (obtida no blog do Broqui, onde podem ser encontrados outros exemplos semelhantes) e preenchendo cada polígono com a cor adequada. O resultado desta decomposição em polígonos, denominado “wireframe” (que, mal traduzindo do inglês, significa “envoltório de arame”, como se o lado de cada polígono fosse constituído por um pedaço de arame que, no conjunto, se entrelaçariam e formariam um modelo tridimensional que se ajustaria ao contorno do objeto) é que dá a ilusão de “três dimensões”.

Modelos como estes (e aqui não me refiro ao “wireframe“, mas ao modelo matemático, ou seja, o conjunto de equações que permite localizar as coordenadas na tela de cada vértice dos polígonos) também são gerados por placas aceleradoras, porém do tipo bidimensional, ou “2D”. Eles fornecem a impressão de figuras em três dimensões, mas geram um conjunto de pontos coloridos que são armazenados na memória de vídeo e exibidos no monitor um ao lado do outro, linha após linha, ou seja, usam apenas as duas dimensões da tela para “achatá-las” antes de exibi-las.