물리 기반 렌더링 (고급 그래픽스를 위한 이론, CG 영화에서 게임 엔진 렌더러까지 | 3 판)

Name: 물리 기반 렌더링 (고급 그래픽스를 위한 이론, CG 영화에서 게임 엔진 렌더러까지 | 3 판)
Brand: 에이콘출판 - 매트 파르
SKU: 9791161753744
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Vendor: 에이콘출판 - 매트 파르

Type: 컴퓨터그래픽스

SKU: 9791161753744

Categories: ALL BOOKS 컴퓨터/인터넷 컴퓨터/인터넷_그래픽/멀티미디어

Tags: 물리기반렌더링고급그래픽스를위한이론CG영화에서게임엔진렌더러까지3판 컴퓨터/IT_그래픽

Description

게임과 영화 등에 사용되는 컴퓨터 그래픽스에 대한 심도 깊은 이해를 돕고, 게임 엔진이나 렌더러 구현에 관심이 있는 현업 종사자나 학생, 관련 기술을 사용하는 그래픽 아티스트에게 매우 유용한 책이다. 영화 프로덕션의 렌더맨이나 언리얼 엔진의 라이트 매스 같은 오프라인 렌더러의 기술과 최근 게임 엔진에서 사용하는 렌더링 기술을 다루고 있어 컴퓨터 그래픽스의 이해를 위한 최고의 서적이다. 특히 현재 영화뿐 아니라 실시간 렌더링까지 물리 기반 렌더링으로 변경되고 있기에, 엔비디아의 RTX와 DirectX 12의 DXR을 통해 보편화될 레이트레이싱 기술을 이해하기에 최고의 문헌이라 자부한다.

저자

매트파르

구글의소프트웨어엔지니어다.인텔이인수한네옵티카(Neoptica)와엔비디아(NVIDIA)가인수한엑스루나(Exluna)의공동설립자다.예일대학교를졸업하고,스탠포드대학교의그래픽스랩에서팻한라한의지도하에박사학위를받았다.

1장.서론
1.1문학적프로그래밍
1.1.1색인과상호참조
1.2극사실적렌더링과레이트레이싱알고리즘
1.2.1카메라
1.2.2광선-물체교차점
1.2.3빛분포
1.2.4가시성
1.2.5표면산란
1.2.6간접빛전송
1.2.7광선전파
1.3pbrt:시스템개요
1.3.1실행단계
1.3.2장면표현
1.3.3적분기인터페이스와SamplerIntegrator
1.3.4주렌더링반복문
1.3.5휘티드레이트레이싱의적분기
1.4pbrt의병렬화
1.4.1자료경쟁과조정
1.4.2pbrt의관습
1.4.3pbrt의스레드안전기대치
1.5이책을읽는방법
1.5.1연습문제
1.6코드의사용과이해
1.6.1포인터혹은참조?
1.6.2추상화와효율성
1.6.3코드최적화
1.6.4이책의웹사이트
1.6.5시스템의확장
1.6.6버그
1.7간단한물리기반렌더링에대한역사
1.7.1연구
1.7.2제작
__더읽을거리
__연습문제

2장.기하구조와변환
2.1좌표계
2.1.1좌표계의손방향
2.2벡터
2.2.1내적과외적
2.2.2정규화
2.2.3다양한연산
2.2.4한벡터로부터의좌표계
2.3점
2.4법선
2.5광선
2.5.1광선미분
2.63차원경계상자
2.7변환
2.7.1동차좌표계
2.7.2기본연산
2.7.3이동
2.7.4크기변경
2.7.5x,y,z축회전
2.7.6임의의축에대한회전
2.7.7보는방향변환
2.8변환의적용
2.8.1점
2.8.2벡터
2.8.3법선
2.8.4광선
2.8.5경계상자
2.8.6변환의조합
2.8.7변환과좌표계의손방향
2.9애니메이션(Animation)변환
2.9.1사원수
2.9.2사원수보간
2.9.3AnimatedTransform구현
2.9.4움직이는경계상자의경계
2.10상호작용
2.10.1표면상호작용
__더읽을거리
__연습문제

3장.모양
3.1기본모양인터페이스
3.1.1경계
3.1.2광선-경계교차
3.1.3교차테스트
3.1.4표면면적
3.1.5방향성
3.2구
3.2.1경계
3.2.2교차테스트
3.2.3법선벡터의편미분
3.2.4SurfaceInteraction초기화
3.2.5표면면적
3.3원기둥
3.3.1경계
3.3.2교차테스트
3.3.3표면면적
3.4원반
3.4.1경계
3.4.2교차테스트
3.4.3표면면적
3.5기타2차곡면
3.5.1원뿔
3.5.2쌍곡면
3.5.3포물면
3.6삼각형메시
3.6.1삼각형
3.6.2삼각형교차점
3.6.3음영기하구조
3.6.4표면면적
3.7곡선
3.8세분표면
3.8.1메시표현
3.8.2세분
3.9반올림오차관리
3.9.1부동소수점산술
3.9.2보존적광선-경계교차
3.9.3안정적삼각형교차
3.9.4교차점오차경계
3.9.5안정적으로생성한광선원점
3.9.6광선원점뒤의교차의회피
3.9.7토론
__더읽을거리
__연습문제

4장.프리미티브와교차가속
4.1기본체인터페이스와기하학적기본체
4.1.1기하학적기본체
4.1.2TransformedPrimitive물체인스턴싱과애니메이션기본체
4.2집합체
4.3경계볼륨계층
4.3.1BVH생성
4.3.2표면면적휴리스틱
4.3.3선형경계입체계층
4.3.4횡단을위한간편한BVH
4.3.5횡단
4.4kd-트리가속기
4.4.1트리표현
4.4.2트리생성
4.4.3횡단
__더읽을거리
__연습문제

5장.색과방사분석
5.1분광표현
5.1.1Spectrum형
5.1.2CoefficientSpectrum구현
5.2SampledSpectrum클래스
5.2.1XYZ색
5.2.2RGB색
5.3RGBSpectrum구현
5.4기본방사분석
5.4.1기본양
5.4.2입사와방출방사함수
5.4.3휘도와측광
5.5방사측정적분
5.5.1투영된입체각에대한적분
5.5.2구좌표에대한적분
5.5.3면적에대한적분
5.6표면반사
5.6.1BRDF
5.6.2BSSRDF
__더읽을거리
__연습문제

6장.카메라모델
6.1카메라모델
6.1.1카메라좌표공간
6.2투영카메라모델
6.2.1정사영카메라
6.2.2원근카메라
6.2.3얇은렌즈모델과피사계심도
6.3환경카메라
6.4사실적카메라
6.4.1렌즈시스템표현
6.4.2렌즈를지나는광선의추적
6.4.3두꺼운렌즈근사
6.4.4초점조정
6.4.5출사동
6.4.6광선생성
6.4.7카메라측정방정식
__더읽을거리
__연습문제

7장.표본추출과재구성
7.1표본화정리
7.1.1주파수영역과퓨리에변환
7.1.2이상적인표본화와재구성
7.1.3앨리어싱
7.1.4안티앨리어싱기술
7.1.5이미지함성에활용
7.1.6렌더링에서앨리어싱의근원
7.1.7픽셀에대한이해
7.2이미지표본인터페이스
7.2.1표본패턴평가:불일치
7.2.2기본Sampler인터페이스
7.2.3표본기구현
7.2.4픽셀표본기
7.2.5전역표본기
7.3층별표본화
7.4핼톤표본기
7.4.1해머슬리와핼톤연속
7.4.2핼톤표본기구현
7.5(0,2)-연속표본기
7.5.1생성행렬로표본화
7.5.2표본기구현
7.6최소거리최대화표본기
7.7소볼'표본기
7.8이미지재구성
7.8.1필터함수
7.9필름과이미지화파이프라인
7.9.1필름클래스
7.9.2픽셀값을필름에공급
7.9.3이미지결과
__더읽을거리
__연습문제

8장.반사모델
8.1기본인터페이스
8.1.1반사
8.1.2BxDF크기변환어댑터
8.2거울반사와투과
8.2.1프레넬반사
8.2.2거울반사
8.2.3반사광투과
8.2.4프레넬조절거울반사와투과
8.3램버트반사
8.4미세면모델
8.4.1오렌-네이어확산반사
8.4.2미세면분포함수
8.4.3차폐와그림자
8.4.4토랜스-스패로우모델
8.5프레넬입사효과
8.6퓨리에기반BSDF
8.6.1스플라인보간
__더읽을거리
__연습문제

9장.재질
9.1BSDF
9.1.1BSDF메모리관리
9.2재질인터페이스와구현
9.2.1무광재질
9.2.2플라스틱재질
9.2.3혼합재질
9.2.4퓨리에재질
9.2.5추가적인재질
9.3범프매핑
__더읽을거리
__연습문제

10장.텍스처
10.1표본화와안티앨리어싱
10.1.1텍스처표본화율찾기
10.1.2텍스처함수를필터링하는방법
10.1.3거울반사와투과를위한광선차분
10.2텍스처좌표생성
10.2.12D(u,v)매핑
10.2.2구면매핑
10.2.3원통매핑
10.2.4평면매핑
10.2.53D매핑
10.3텍스처인터페이스와기본텍스처
10.3.1상수텍스처
10.3.2텍스처크기변화
10.3.3텍스처혼합
10.3.4이중선형보간
10.4이미지텍스처
10.4.1텍스처메모리관리
10.4.2ImageTexture계산
10.4.3밉맵
10.4.4등방성삼각필터
10.4.5타원형가중평균
10.5입체와절차적텍스처링
10.5.1UV텍스처
10.5.2체커보드
10.5.3입체체커보드
10.6잡음
10.6.1펄린잡음
10.6.2무작위물방울무늬
10.6.3잡음관용구와분광합성
10.6.4울퉁불퉁하고주름진텍스처
10.6.5풍랑
10.6.6대리석
__더읽을거리
__연습문제

11장.입체산란
11.1입체산란과정
11.1.1흡수
11.1.2방출
11.1.3외산란과감쇠
11.1.4내산란
11.2위상함수
11.3매질
11.3.1매질상호작용
11.3.2균일매질
11.3.33D격자
11.4BSSRDF
11.4.1분리가능한BSSRDF
11.4.2도표화된BSSRDF
11.4.3표면밑산란재질
__더읽을거리
__연습문제

12장.광원
12.1빛방출
12.1.1흑체방출체
12.1.2표준광원
12.2빛인터페이스
12.2.1시야테스트
12.3점광원
12.3.1스포트라이트
12.3.2텍스처투영빛
12.3.3각광도계다이어그램빛
12.4원거리광
12.5영역광
12.6무한영역광
__더읽을거리
__연습문제

13장.몬테카를로적분
13.1배경지식과확률의검토
13.1.1연속무작위변수
13.1.2기댓값과분산
13.2몬테카를로예측기
13.3무작위변수의기본표본화
13.3.1역방식
13.3.2배제방식
13.4메트로폴리스표본화
13.4.1기본알고리즘
13.4.2변형선택전략
13.4.3초기편향
13.4.41차원설정
13.4.5메트로폴리스표본화로적분예측
13.5분포사이에서변환
13.5.1다중차원에서변환
13.5.2극좌표계
13.5.3구좌표계
13.6다차원변환의2D표본화
13.6.1반구의균일표본화
13.6.2단위원반의표본화
13.6.3코사인가중반구표본화
13.6.4원뿔표본화
13.6.5삼각형표본화
13.6.6카메라표본화
13.6.7부분상수2D분포
13.7러시안룰렛과분리
13.7.1분리
13.8신중한표본배치
13.8.1계층

출판사 서평

★이책의대상독자★
이책의대상독자층은크게세종류로나뉜다.
첫번째는대학원생혹은학부고학년컴퓨터그래픽스강의를들을수있는수준의학생들이다.이책은독자가대학입문수준의컴퓨터그래픽스지식을기본적으로갖췄다고가정하지만,벡터기하학이나변환같은특정중요개념은설명한다.몇만줄이상의프로그램을경험해보지못한학생들에게문학적프로그래밍방식은이해하기쉬운바람직한소개가될것이다.독자들에게시스템이왜이런방식으로구성됐는지알려주기위해시스템의핵심인터페이스와추상화를설명하는데특별히신경을썼다.
두번째독자층은컴퓨터그래픽분야의전문적인대학원생과연구자다.렌더링을연구하는연구자에게이책은해당분야에대한폭넓은내용을전할것이며,pbrt소스코드는추가개발하기에유용한기반을제공한다(혹은최소한소스코드의일부라도사용할수있다).다른분야의연구자인경우렌더링을깊이있게이해하는것은앞으로의연구에유용할것이라믿는다.
세번째대상독자층은소프트웨어개발종사자다.이책의많은내용이소프트웨어개발자에게익숙하겠지만,알고리즘들의문학적방식의설명은새로운관점을제공할것이다.pbrt는표면세분화(subdivisionsurfaces),몬테카를로빛전송(MonteCarlolighttransport)과메트로폴리스표본화(Metropolissampling)같이고도화된구현이어려운알고리즘들과테크닉들의구현을포함한다.이내용은경험있는렌더링현업자가특히관심있는분야일것이다.
하나의완전하고비중있는렌더링시스템의구조를파헤침으로써독자들의관심을이끌어내기를기대한다.

★2판과3판의차이점★
2판이나온후6년이지나책과pbrt시스템을갱신하고확장할시간이됐다.다루기에가장유용한주제가어떤것인지독자에게서배웠다.더욱이렌더링연구는계속빨라지고있다.현재최고의사용예를반영해책의많은부분을갱신하고개선했다.
■양방향빛전송:pbrt의3판에서는완전한기능의양방향경로추적기를포함하며,입체빛전송과경로를가중시키기위한다중중요도표본화를지원한다.완전히새로운메트로폴리스빛전송적분기는양방향경로추적기의요소를사용하며,특히해당알고리즘의간결한구현을허용한다.이알고리즘의기반은대략15년전에성립됐다.이를pbrt에서완전히지원하는것은이미예전에이뤄졌어야했던부분이다.
■표면밑산란:많은물체(특히피부와반투명물체)의모습은표면밑빛전송의결과다.2판에서의표면밑산란구현은초기2000년대의최신기술을반영했다.그후10년의연구진행을반영하기위해BSSRDF모형과표면밑빛전송알고리즘을철저히검토했다.
이제광선추적기반표본화기술과함께더정확한방사(diffusion)방정식을사용해2판에서사용된비용이큰재처리과정의필요성을제거했다.
■수치적으로안정적인교차점:기하학적광선교차점계산에서부동소수점의반올림오류는광선추적의오래된도전이었다.이는이미지에작은오류를유발할수있다.
이사안에집중하고이오류에대한보수적인(하지만밀접한)경계를유도했으며,이는이전렌더링보다이사안에대한구현을더욱안정적이게한다.
■반투명물질의표현:시스템에서산란매질이설명되고표현되는방식을개선했다.이는중첩된산란매질에대해더정확한결과를얻게한다.새표본화기술에따르면균일매질의편향되지않은렌더링이가능해시스템의다른부분과깔끔하게통합된다.
■측정된재질:3판에서는측정된재질을간헐주파수공간기반을사용해서표현하고계산하는새기술을포함했다.이방식은2판에서사용된표현으로는불가능한정확한중요도표본화를가능하게해서편리하다.
■포톤매핑:포톤매핑알고리즘의획기적인발전이메모리에모든포톤을저장할필요가없는변종의개발로이뤄졌다.pbrt의포톤매핑알고리즘을많은어려운빛전송효과를효율적으로렌더링하는확률적진행포톤매핑에기반을둔구현으로대체했다.
■표본생성알고리즘:렌더링알고리즘의수치적인적분에사용되는표본값의분포는최종결과의품질에큰영향을미친다.이주제에대한처리를철저히갱신했으며,이전보다더깊이새로운방식과효율적인구현기술을다뤘다.
시스템의다른많은부분은해당분야의진행을반영하기위해개선되고갱신됐다.미세표면반사모형은훨씬나은표본화기술과함께더깊이다뤘다.털과다른세밀한기하구조를위해새‘곡선’모양을추가했다.이제현실적인렌즈시스템을모사하는새카메라모형도사용할수있다.이책에서다양하고도작은변화를통해pbrt같은물리기반렌더링시스템의핵심개념을더명확히설명하고묘사했다.

[작가의말이어서~]
★옮긴이의말★
2판에서는전통적인오프라인렌더러의기법뿐만이아니라,이를응용하거나비슷한결과를내는당시최신실시간렌더러의기술과근래의GPGPU까지소개돼있어최신기술에대한이해도를높일수있었다.
꽤오랜시간이흐른후에나온3판에서는그동안의레이트레이싱기술의발전과변화된기술기반에대한상세한설명을더했다.또한조금산발적이던이론과기술을재분류하고재정리해2판보다접근성있는설명력을갖췄으므로,처음보는독자에게좀더이해하기쉬운구성이됐다고믿는다.
이제영화제작과실시간그래픽애플리케이션에서물리기반렌더링이보편적으로사용되기시작한이후에3판이나온만큼,기존제작파이프라인과물리기반렌더링이도입된이후의제작파이프라인과의차이와결과에대한예를통해이해를도울수있다.
번역의뢰를받았을때바쁜일정과방대한양으로인해주저했지만,끝까지진행할수있었던것은이책에대한나의존경의발로일것이다.컴퓨터그래픽스분야는여전히한글용어가제대로확립되지않았기에최대한이해하기쉽게풀어보려고했지만,미흡한부분이많아아쉬움이남는다.그럼에도이책을통해좀더많은사용자가핵심그래픽이론에대해이해할수있기를바란다.