Estrutura de Pastas e Arquivos do Projeto

A estrutura de diretórios do CGPDI.StudyLab é organizada de maneira modular, separando a infraestrutura de memória, os algoritmos de processamento e a interface visual.

1. Visão Geral da Árvore de Diretórios

CGPDI.StudyLab/
├── CGPDI.StudyLab.slnx          # Arquivo de Solucao do Visual Studio
├── Plano de Ensino.md           # Ementa oficial da disciplina universitaria
├── README.md                    # Apresentacao e instrucoes gerais do projeto
├── docs/                        # Site de documentacao oficial (Astro Starlight)
│   ├── astro.config.mjs         # Configuracoes do Astro, Starlight e KaTeX
│   ├── package.json             # Dependencias e scripts da documentacao
│   └── src/content/docs/        # Conteudo das paginas em Markdown/MDX
├── .github/workflows/           # Automacao de CI/CD para o GitHub Pages
│   └── deploy-docs.yml          # Workflow de build e deploy automatico
└── CGPDI.StudyLab/              # Codigo-fonte principal da aplicacao WPF
    ├── CGPDI.StudyLab.csproj    # Manifesto de compilacao C# (.NET 10)
    ├── App.xaml / App.xaml.cs   # Ponto de entrada (Entry Point) da aplicacao
    ├── MainWindow.xaml          # Interface visual com abas, paineis e controles
    ├── MainWindow.xaml.cs       # Controlador de eventos e cronometro
    ├── Core/                    # Nucleo de memoria, cores e geradores
    ├── ImageProcessing/         # Modulos de Processamento Digital de Imagens (PDI)
    ├── Graphics2D/              # Algoritmos de Rasterizacao e Algebra 2D
    └── Graphics3D/              # Pipeline 3D, Shaders, Robo e Ray Tracer

2. Detalhamento dos Módulos

1. Diretório `Core/` (Infraestrutura)

Arquivo	Responsabilidade Técnica
`DirectBitmap.cs`	Manipulação direta de memória com ponteiros `unsafe byte*`, formato `Bgra32` e alinhamento `Stride`. Suporta clonagem, leitura, escrita rápida e paralelismo via `Parallel.For`.
`ColorSpaces.cs`	Modelos de cor: RGB, HSV, HSL, YCbCr (JPEG), CMYK, Escala de Cinza Perceptiva (ITU-R BT.709 e BT.601), Sépia e Inversão.
`ImageSampleGenerator.cs`	Gerador de padrões sintéticos de calibração ótica (tabuleiro de xadrez, gradientes, círculos concêntricos e barras SMPTE).
`StudyGuideData.cs`	Base de conhecimento teórica embutida no aplicativo com fórmulas matemáticas e códigos comentados.

2. Diretório `ImageProcessing/` (Processamento Digital de Imagens)

Arquivo	Responsabilidade Técnica
`PointAndHistograms.cs`	Operações pontuais $g(x, y) = T[f(x, y)]$ , ajuste de brilho linear, contraste com pivô central, Look-Up Tables (LUTs), correção Gamma, equalização de histograma por CDF e normalização Min-Max.
`SpatialFilters.cs`	Filtragem linear e não-linear no domínio espacial: Convolução 2D genérica, Box Blur, Filtro Gaussiano com desvio padrão $\sigma$ , Unsharp Masking, Filtro da Mediana e Detecção de Bordas (Sobel, Prewitt, Scharr, Laplaciano e Algoritmo Canny de 5 etapas).
`Morphology.cs`	Morfologia Matemática e Binarização: Algoritmo de Otsu (variância interclasses), Erosão, Dilatação, Abertura, Fechamento, Gradiente Morfológico, Top-Hat e Black-Hat com elementos estruturantes configuráveis.
`GeometricTransforms.cs`	Mapeamento inverso com interpolação vizinho mais próximo, bilinear e bicúbica. Rotação afim, cisalhamento e deformações espaciais (Swirl, Onda/Ripple e Olho de Peixe).
`FrequencyAndProcedural.cs`	Transformada Discreta de Fourier 2D (DFT), centralização de frequência `FFTShift`, espectros de magnitude/fase, filtros em frequência, Ruído de Perlin, Terrenos Fractais fBm, Voronoi e Fractais de Mandelbrot e Julia.

3. Diretório `Graphics2D/` (Rasterização 2D dos Primeiros Princípios)

Arquivo	Responsabilidade Técnica
`Matrix2D.cs`	Matrizes $3 \times 3$ em coordenadas homogêneas para transformações afins 2D (Translação, Rotação, Escala, Cisalhamento e composição encadeada).
`Rasterizer2D.cs`	Algoritmos fundamentais de rasterização: Traçado de Linhas DDA, Linha de Bresenham (aritmética inteira), Linhas Suavizadas com Anti-Aliasing de Xiaolin Wu, Círculo do Ponto Médio (8 octantes), Elipse do Ponto Médio, Curvas de Bézier Cúbicas (Bernstein / De Casteljau), Scanline Polygon Fill com AET e Recorte Cohen-Sutherland.

4. Diretório `Graphics3D/` (Computação Gráfica 3D, Pipeline e Ray Tracing)

Arquivo	Responsabilidade Técnica
`Math3D.cs`	Estruturas vetoriais e matriciais: `Vec3`, `Vec4`, `Mat4x4`, `Quaternion`, `Ray3D` e geradores de matrizes MVP (Model, View LookAt, Projection Perspectiva e Ortográfica).
`SoftwareRenderer3D.cs`	Pipeline gráfico 3D em CPU: Leitura de malhas `Mesh3D`, Back-face Culling, Divisão Perspectiva para NDC, Rasterização de triângulos por Coordenadas Baricêntricas, Z-Buffer e Iluminação Flat/Gouraud.
`WpfViewport3DManager.cs`	Renderização 3D acelerada por hardware via DirectX no WPF: Controle de malhas `MeshGeometry3D`, Câmera Orbital Arcball com coordenadas esféricas $(r, \theta, \phi)$ e controle por mouse, Fontes de Luz e Materiais Phong.
`HierarchicalModeling.cs`	Grafos de Cena (Scene Graphs) e Robô Articulado com Cinemática Direta, com propagação de matrizes pai-filho e animações em tempo real.
`Raytracer3D.cs`	Ray Tracer físico de Whitted: Resolução analítica de equação quadrática para interseção raio-esfera, interseção com plano xadrez, raios de sombra, reflexões especulares e refração transparente pela Lei de Snell e coeficientes de Fresnel.

Próximo Passo: Entenda como funcionam o WPF, XAML e a Renderização em Tempo Real.