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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.

1장. 서론
1.1 문학적 프로그래밍
1.1.1 색인과 상호 참조
1.2 극 사실적 렌더링과 레이트레이싱 알고리즘
1.2.1 카메라
1.2.2 광선-물체 교차점
1.2.3 빛 분포
1.2.4 가시성
1.2.5 표면 산란
1.2.6 간접 빛 전송
1.2.7 광선 전파
1.3 pbrt: 시스템 개요
1.3.1 실행 단계
1.3.2 장면 표현
1.3.3 적분기 인터페이스와 SamplerIntegrator
1.3.4 주 렌더링 반복문
1.3.5 휘티드 레이트레이싱의 적분기
1.4 pbrt의 병렬화
1.4.1 자료 경쟁과 조정
1.4.2 pbrt의 관습
1.4.3 pbrt의 스레드 안전 기대치
1.5 이 책을 읽는 방법
1.5.1 연습문제
1.6 코드의 사용과 이해
1.6.1 포인터 혹은 참조?
1.6.2 추상화와 효율성
1.6.3 코드 최적화
1.6.4 이 책의 웹 사이트
1.6.5 시스템의 확장
1.6.6 버그
1.7 간단한 물리 기반 렌더링에 대한 역사
1.7.1 연구
1.7.2 제작
__더 읽을거리
__연습문제

2장. 기하 구조와 변환
2.1 좌표계
2.1.1 좌표계의 손 방향
2.2 벡터
2.2.1 내적과 외적
2.2.2 정규화
2.2.3 다양한 연산
2.2.4 한 벡터로부터의 좌표계
2.3 점
2.4 법선
2.5 광선
2.5.1 광선 미분
2.6 3차원 경계 상자
2.7 변환
2.7.1 동차 좌표계
2.7.2 기본 연산
2.7.3 이동
2.7.4 크기 변경
2.7.5 x, y, z축 회전
2.7.6 임의의 축에 대한 회전
2.7.7 보는 방향 변환
2.8 변환의 적용
2.8.1 점
2.8.2 벡터
2.8.3 법선
2.8.4 광선
2.8.5 경계 상자
2.8.6 변환의 조합
2.8.7 변환과 좌표계의 손 방향
2.9 애니메이션(Animation) 변환
2.9.1 사원수
2.9.2 사원수 보간
2.9.3 AnimatedTransform 구현
2.9.4 움직이는 경계 상자의 경계
2.10 상호작용
2.10.1 표면 상호작용
__더 읽을거리
__연습문제

3장. 모양
3.1 기본 모양 인터페이스
3.1.1 경계
3.1.2 광선-경계 교차
3.1.3 교차 테스트
3.1.4 표면 면적
3.1.5 방향성
3.2 구
3.2.1 경계
3.2.2 교차 테스트
3.2.3 법선 벡터의 편미분
3.2.4 SurfaceInteraction 초기화
3.2.5 표면 면적
3.3 원기둥
3.3.1 경계
3.3.2 교차 테스트
3.3.3 표면 면적
3.4 원반
3.4.1 경계
3.4.2 교차 테스트
3.4.3 표면 면적
3.5 기타 2차 곡면
3.5.1 원뿔
3.5.2 쌍곡면
3.5.3 포물면
3.6 삼각형 메시
3.6.1 삼각형
3.6.2 삼각형 교차점
3.6.3 음영 기하 구조
3.6.4 표면 면적
3.7 곡선
3.8 세분 표면
3.8.1 메시 표현
3.8.2 세분
3.9 반올림 오차 관리
3.9.1 부동소수점 산술
3.9.2 보존적 광선-경계 교차
3.9.3 안정적 삼각형 교차
3.9.4 교차점 오차 경계
3.9.5 안정적으로 생성한 광선 원점
3.9.6 광선 원점 뒤의 교차의 회피
3.9.7 토론
__더 읽을거리
__연습문제

4장. 프리미티브와 교차 가속
4.1 기본체 인터페이스와 기하학적 기본체
4.1.1 기하학적 기본체
4.1.2 TransformedPrimitive 물체 인스턴싱과 애니메이션 기본체
4.2 집합체
4.3 경계 볼륨 계층
4.3.1 BVH 생성
4.3.2 표면 면적 휴리스틱
4.3.3 선형 경계 입체 계층
4.3.4 횡단을 위한 간편한 BVH
4.3.5 횡단
4.4 kd-트리 가속기
4.4.1 트리 표현
4.4.2 트리 생성
4.4.3 횡단
__더 읽을거리
__연습문제

5장. 색과 방사 분석
5.1 분광 표현
5.1.1 Spectrum형
5.1.2 CoefficientSpectrum 구현
5.2 SampledSpectrum 클래스
5.2.1 XYZ 색
5.2.2 RGB 색
5.3 RGBSpectrum 구현
5.4 기본 방사 분석
5.4.1 기본 양
5.4.2 입사와 방출 방사 함수
5.4.3 휘도와 측광
5.5 방사 측정 적분
5.5.1 투영된 입체각에 대한 적분
5.5.2 구좌표에 대한 적분
5.5.3 면적에 대한 적분
5.6 표면 반사
5.6.1 BRDF
5.6.2 BSSRDF
__더 읽을거리
__연습문제

6장. 카메라 모델
6.1 카메라 모델
6.1.1 카메라 좌표 공간
6.2 투영 카메라 모델
6.2.1 정사영 카메라
6.2.2 원근 카메라
6.2.3 얇은 렌즈 모델과 피사계 심도
6.3 환경 카메라
6.4 사실적 카메라
6.4.1 렌즈 시스템 표현
6.4.2 렌즈를 지나는 광선의 추적
6.4.3 두꺼운 렌즈 근사
6.4.4 초점 조정
6.4.5 출사동
6.4.6 광선 생성
6.4.7 카메라 측정 방정식
__더 읽을거리
__연습문제

7장. 표본 추출과 재구성
7.1 표본화 정리
7.1.1 주파수 영역과 퓨리에 변환
7.1.2 이상적인 표본화와 재구성
7.1.3 앨리어싱
7.1.4 안티앨리어싱 기술
7.1.5 이미지 함성에 활용
7.1.6 렌더링에서 앨리어싱의 근원
7.1.7 픽셀에 대한 이해
7.2 이미지 표본 인터페이스
7.2.1 표본 패턴 평가: 불일치
7.2.2 기본 Sampler 인터페이스
7.2.3 표본기 구현
7.2.4 픽셀 표본기
7.2.5 전역 표본기
7.3 층별 표본화
7.4 핼톤 표본기
7.4.1 해머슬리와 핼톤 연속
7.4.2 핼톤 표본기 구현
7.5 (0, 2)-연속 표본기
7.5.1 생성 행렬로 표본화
7.5.2 표본기 구현
7.6 최소거리 최대화 표본기
7.7 소볼 표본기
7.8 이미지 재구성
7.8.1 필터 함수
7.9 필름과 이미지화 파이프라인
7.9.1 필름 클래스
7.9.2 픽셀 값을 필름에 공급
7.9.3 이미지 결과
__더 읽을거리
__연습문제

8장. 반사 모델
8.1 기본 인터페이스
8.1.1 반사
8.1.2 BxDF 크기변환 어댑터
8.2 거울 반사와 투과
8.2.1 프레넬 반사
8.2.2 거울 반사
8.2.3 반사광 투과
8.2.4 프레넬 조절 거울 반사와 투과
8.3 램버트 반사
8.4 미세면 모델
8.4.1 오렌-네이어 확산 반사
8.4.2 미세면 분포 함수
8.4.3 차폐와 그림자
8.4.4 토랜스-스패로우 모델
8.5 프레넬 입사 효과
8.6 퓨리에 기반 BSDF
8.6.1 스플라인 보간
__더 읽을거리
__연습문제

9장. 재질
9.1 BSDF
9.1.1 BSDF 메모리 관리
9.2 재질 인터페이스와 구현
9.2.1 무광 재질
9.2.2 플라스틱 재질
9.2.3 혼합 재질
9.2.4 퓨리에 재질
9.2.5 추가적인 재질
9.3 범프 매핑
__더 읽을거리
__연습문제

10장. 텍스처
10.1 표본화와 안티앨리어싱
10.1.1 텍스처 표본화율 찾기
10.1.2 텍스처 함수를 필터링하는 방법
10.1.3 거울 반사와 투과를 위한 광선 차분
10.2 텍스처 좌표 생성
10.2.1 2D (u, v) 매핑
10.2.2 구면 매핑
10.2.3 원통 매핑
10.2.4 평면 매핑
10.2.5 3D 매핑
10.3 텍스처 인터페이스와 기본 텍스처
10.3.1 상수 텍스처
10.3.2 텍스처 크기 변화
10.3.3 텍스처 혼합
10.3.4 이중 선형 보간
10.4 이미지 텍스처
10.4.1 텍스처 메모리 관리
10.4.2 ImageTexture 계산
10.4.3 밉맵
10.4.4 등방성 삼각 필터
10.4.5 타원형 가중 평균
10.5 입체와 절차적 텍스처링
10.5.1 UV 텍스처
10.5.2 체커보드
10.5.3 입체 체커보드
10.6 잡음
10.6.1 펄린 잡음
10.6.2 무작위 물방울무늬
10.6.3 잡음 관용구와 분광 합성
10.6.4 울퉁불퉁하고 주름진 텍스처
10.6.5 풍랑
10.6.6 대리석
__더 읽을거리
__연습문제

11장. 입체 산란
11.1 입체 산란 과정
11.1.1 흡수
11.1.2 방출
11.1.3 외산란과 감쇠
11.1.4 내산란
11.2 위상 함수
11.3 매질
11.3.1 매질 상호작용
11.3.2 균일 매질
11.3.3 3D 격자
11.4 BSSRDF
11.4.1 분리 가능한 BSSRDF
11.4.2 도표화된 BSSRDF
11.4.3 표면 밑 산란 재질
__더 읽을거리
__연습문제

12장. 광원
12.1 빛 방출
12.1.1 흑체 방출체
12.1.2 표준 광원
12.2 빛 인터페이스
12.2.1 시야 테스트
12.3 점광원
12.3.1 스포트라이트
12.3.2 텍스처 투영 빛
12.3.3 각광도계 다이어그램 빛
12.4 원거리 광
12.5 영역 광
12.6 무한 영역 광
__더 읽을거리
__연습문제

13장. 몬테카를로 적분
13.1 배경 지식과 확률의 검토
13.1.1 연속 무작위 변수
13.1.2 기댓값과 분산
13.2 몬테카를로 예측기
13.3 무작위 변수의 기본 표본화
13.3.1 역방식
13.3.2 배제 방식
13.4 메트로폴리스 표본화
13.4.1 기본 알고리즘
13.4.2 변형 선택 전략
13.4.3 초기 편향
13.4.4 1차원 설정
13.4.5 메트로폴리스 표본화로 적분 예측
13.5 분포 사이에서 변환
13.5.1 다중 차원에서 변환
13.5.2 극좌표계
13.5.3 구좌표계
13.6 다차원 변환의 2D 표본화
13.6.1 반구의 균일 표본화
13.6.2 단위 원반의 표본화
13.6.3 코사인 가중 반구 표본화
13.6.4 원뿔 표본화
13.6.5 삼각형 표본화
13.6.6 카메라 표본화
13.6.7 부분 상수 2D 분포
13.7 러시안 룰렛과 분리
13.7.1 분리
13.8 신중한 표본 배치
13.8.1 계층 표본화
13.8.2 의사 몬테카를로
13.8.3 표본 뒤틀림과 왜곡
13.9 편향
13.10 중요성 표본화
13.10.1 다중 중요도 표본화
__더 읽을거리
__연습문제

14장. 빛 전송 I: 표면 반사
14.1 반사 함수 표본화
14.1.1 미세면 BxDF
14.1.2 FresnelBlend 표본화
14.1.3 광택 반사와 투과
14.1.4 퓨리에 BSDF
14.1.5 응용: 반사 예측
14.1.6 BSDF 표본화
14.2 광원 표본화
14.2.1 특이점이 있는 빛
14.2.2 모양 표본화
14.2.3 영역 광
14.2.4 무한 영역 광
14.3 직접 광
14.3.1 직접 광 적분의 예측
14.4 빛 전송 방정식
14.4.1 기본 유도
14.4.2 LTE에로의 분석적 해
14.4.3 LTE의 표면형
14.4.4 경로에 대한 적분
14.4.5 피적분 함수에서의 델타 분포
14.4.6 피적분 함수의 분할
14.5 경로 추적
14.5.1 개요
14.5.2 경로 표본화
14.5.3 점진적 경로 생성
14.5.4 구현
__더 읽을거리
__연습문제

15장. 빛 전송 II: 입체 렌더링
15.1 전송 방정식
15.1.1 일반화된 경로 공간
15.2 입체 산란 표본화
15.2.1 균일 매질
15.2.2 불균일 매질
15.2.3 위상 함수 표본화
15.3 입체 빛 전송
15.3.1 경로 추적
15.4 표면 밑 반사 함수의 표본화
15.4.1 SeparableBSSRDF의 표본화
15.4.2 TabulatedBSSRDF 표본화
15.4.3 경로 추적기에서의 표면 및 산란
15.5 확산 방정식을 사용한 표면 밑 산란
15.5.1 유사성의 원칙
15.5.2 확산 이론
15.5.3 단극 해
15.5.4 비고전 확산
15.5.5 양극 해
15.5.6 빛줄기 해
15.5.7 단일 산란 항
15.5.8 BSSRDFTable 채우기
15.5.9 산란 특성 설정
__더 읽을거리
__연습문제

16장. 빛 전송 III: 사전 계산 빛 전송
16.1 경로-공간 측정 방정식
16.1.1 카메라 표본화
16.1.2 광선 표본화
16.1.3 비대칭 산란
16.2 확률적 점진적 광자 매핑
16.2.1 입자 추적을 위한 이론적 기반
16.2.2 광자 매핑
16.2.3 SPPMIntegrator
16.2.4 가시점의 누적
16.2.5 가시점 격자 생성
16.2.6 광자 기여의 누적
16.3 양방향 경로 추적
16.3.1 정점 추상화 레이어
16.3.2 카메라와 빛의 세부 경로 생성
16.3.3 세부 경로 연결
16.3.4 다중 중요도 표본화
16.3.5 무한 영역 광과 BDPT
16.4 메트로폴리스 빛 전송
16.4.1 주 표본 공간 MLT
16.4.2 다중화 MLT
16.4.3 렌더링에의 적용
16.4.4 주 표본 공간 표본기
16.4.5 MLT 적분기
__더 읽을거리
__연습문제

17장. 회고와 미래
17.1 디자인 회고
17.1.1 삼각형 전용
17.1.2 증가된 장면 복잡도
17.1.3 상용 렌더링
17.1.4 특수한 컴파일
17.2 대안 하드웨어 아키텍처
17.2.1 GPU 레이트레이싱
17.2.2 패킷 추적
17.2.3 레이트레이싱 하드웨어
17.2.4 미래
17.3 결론

부록 A. 유틸리티 함수

부록 B. 장면 설명 인터페이스

부록 C. 코드 조각 찾아보기

부록 D. 클래스, 메소드 및 다양한 식별자 찾아보기