홈앤서비스 SK BROADBAND

고품질 3D 영상을 실시간으로 렌더링하는 과정에서 필요한 이론과 실무에 관한 내용을 모두 담고 있다. 그래픽스 엔지니어링 분야에서 매우 유용한 기술과 실용적인 지식을 제공한다. 광원, 그림자, 반사, 렌더링 파이프라인, 물리 기반 렌더링 등의 주요 기술을 다루며, 이를 활용해 실시간으로 그래픽을 처리하는 방법을 설명한다. 또한, 최신 기술과 알고리듬에 대한 정보와 함께 이론적인 내용과 코드 예제도 제공해, 컴퓨터 그래픽스 분야에서 일하는 전문가나 학생뿐만 아니라, 가상/증강현실 콘텐츠 개발자, 게임 개발자, 영화/특수효과 종사자 등 다양한 분야에서 일하는 사람들에게 도움을 준다.

1장. 소개

1.1 개요
1.2 표기법과 정의
1.2.1 수학 표기법
1.2.2 기하학적 정의
1.2.3 음영
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2장. 그래픽 렌더링 파이프라인

2.1 아키텍처
2.2 응용 단계
2.3 기하 처리 단계 처리
2.3.1 버텍스 셰이딩
2.3.2 선택적 정점 처리
2.3.3 클리핑
2.3.4 화면 매핑
2.4 래스터화
2.4.1 삼각형 준비
2.4.2 삼각형 순회
2.5 픽셀 처리
2.5.1 픽셀 셰이딩
2.5.2 병합
2.6 파이프라인을 통해
결론
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3장. 그래픽 처리 장치

3.1 데이터-병렬 아키텍처
3.2 GPU 파이프라인 개요
3.3 프로그래밍 가능한 셰이더 단계
3.4 프로그래밍 가능한 음영과 API의 진화
3.5 버텍스 셰이더
3.6 테셀레이션 단계
3.7 지오메트리 셰이더
3.7.1 스트림 출력
3.8 픽셀 셰이더
3.9 병합 단계
3.10 컴퓨트 셰이더
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4장. 변환

4.1 기본 변환
4.1.1 이동
4.1.2 회전
4.1.3 크기 조절
4.1.4 전단
4.1.5 변환의 결합
4.1.6 강체 변환
4.1.7 법선 변환
4.1.8 역의 계산
4.2 특별한 행렬 변환과 연산
4.2.1 오일러 변환
4.2.2 오일러 변환으로부터 매개변수 추출
4.2.3 행렬 분해
4.2.4 임의의 축에 대한 회전
4.3 사원수
4.3.1 수학적 배경 지식
4.3.2 사원수 변환
4.4 정점 혼합
4.5 모핑
4.6 기하 구조 캐시 재생
4.7 투영
4.7.1 직교 투영
4.7.2 원근 투영
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5장. 음영 기초

5.1 음영 모델
5.2 광원
5.2.1 방향 광
5.2.2 위치 광
5.2.3 기타 빛의 종류
5.3 음영 모델 구현
5.3.1 계산의 빈도
5.3.2 구현 예제
5.3.3 재질 시스템
5.4 앨리어싱과 안티앨리어싱
5.4.1 샘플링과 필터링 이론
5.4.2 화면 기반 안티앨리어싱
5.5 투명도, 알파, 합성
5.5.1 블렌딩 순서
5.5.2 순서에 독립적인 투명도
5.5.3 미리 곱한 알파와 합성
5.6 디스플레이 인코딩
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6장. 텍스처 처리

6.1 텍스처 처리 파이프라인
6.1.1 투영 함수
6.1.2 대응자 함수
6.1.3 텍스처 값
6.2 이미지 텍스처 처리
6.2.1 확대
6.2.2 축소
6.2.3 볼륨 텍스처
6.2.4 큐브 맵
6.2.5 텍스처 표현
6.2.6 텍스처 압축
6.3 절차적 텍스처 처리
6.4 텍스처 애니메이션
6.5 재질 매핑
6.6 알파 매핑
6.7 범프 매핑
6.7.1 블린의 방법
6.7.2 법선 매핑
6.8 시차 매핑
6.8.1 시차 폐색 매핑
6.9 텍스처 조명
추가 참고 문헌

7장. 그림자

7.1 평면 그림자
7.1.1 투영 그림자
7.1.2 부드러운 그림자
7.2 곡선 표면의 그림자
7.3 그림자 볼륨
7.4 그림자 맵
7.4.1 해상도 향상
7.5 비율 근접 필터링
7.6 비율 근접 부드러운 그림자
7.7 필터링된 그림자 맵
7.8 체적 그림자 기법
7.9 불규칙한 Z 버퍼 그림자
7.10 기타 응용
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8장. 빛과 색

8.1 광량
8.1.1 방사 측정
8.1.2 측광
8.1.3 색 측정
8.1.4 RGB 색상으로 렌더링
8.2 장면과 화면
8.2.1 하이 다이내믹 레인지 디스플레이 인코딩
8.2.2 톤 매핑
8.2.3 색 등급
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9장. 물리 기반 음영

9.1 빛에 관한 물리 이론
9.1.1 입자
9.1.2 매체
9.1.3 표면
9.1.4 표면하 산란
9.2 카메라
9.3 BRD F
9.4 조명
9.5 프레넬 반사율
9.5.1 외부 반사
9.5.2 일반적인 프레넬 반사율 값
9.5.3 내부 반사
9.6 미세 기하학
9.7 미세면 이론
9.8 표면 반사를 위한 BRDF 모델
9.8.1 정규 분포 함수
9.8.2 다중 바운스 표면 반사
9.9 표면하 산란을 위한 BRDF 모델
9.9.1 표면하 알베도
9.9.2 표면하 산란과 거칠기의 규모
9.9.3 부드러운 표면-표면하 모델
9.9.4 거친 표면 표면하 모델
9.10 직물용 BRDF 모델
9.10.1 경험적 직물 모델
9.10.2 미세면 직물 모델
9.10.3 마이크로 실린더 직물 모델
9.11 파동 광학 BRDF 모델
9.11.1 회절 모델
9.11.2 박막 간섭 모델
9.12 계층형 재질
9.13 재질 혼합과 필터링
9.13.1 정규 분포와 정규 분포 필터링
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10장. 지역 조명

10.1 영역 광원
10.1.1 광택 재질
10.1.2 일반적인 조명 모양
10.2 환경 조명
10.3 구면과 반구면 함수
10.3.1 간단한 테이블 형식
10.3.2 구면 기저
10.3.3 반구면 기저
10.4 환경 매핑
10.4.1 위도-경도 매핑
10.4.2 구체 매핑
10.4.3 큐브 매핑
10.4.4 기타 투영
10.5 정반사 이미지 기반 조명
10.5.1 사전 필터링된 환경 매핑
10.5.2 미세면 BRDF에 대한 분할 적분 근사
10.5.3 비대칭과 이방성 로브(A sym m etric and A nisotropic Lobes)
10.6 방사도 환경 매핑
10.6.1 구형 고조파 방사도
10.6.2 기타 표현
10.7 오류 소스
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11장. 전역 조명

11.1 렌더링 수식
11.2 일반적인 전역 조명 모델
11.2.1 라디오시티
11.2.2 광선 추적법
11.3 주변 폐색
11.3.1 주변 폐색 이론
11.3.2 가시성과 모호성
11.3.3 상호 반사 설명
11.3.4 미리 계산된 주변 폐색
11.3.5 주변 폐색의 동적 계산
11.3.6 스크린 공간 기반 방법
11.3.7 주변 폐색 셰이딩
11.4 방향성 폐색
11.4.1 미리 계산된 방향성 폐색
11.4.2 방향석 폐색 동적 계산
11.4.3 방향 폐색을 이용한 음영
11.5 확산 전역 조명
11.5.1 표면 사전 조명
11.5.2 방향성 표면 사전 조명
11.5.3 미리 계산된 전이 함수
11.5.4 저장 방법
11.5.5 동적 확산광 전역 조명
11.5.6 빛 전파 볼륨
11.5.7 복셀 기반 방법
11.5.8 화면 공간 방법
11.5.9 기타 방법
11.6 반사 전역 조명
11.6.1 지역적 환경 맵
11.6.2 환경 맵의 동적 업데이트
11.6.3 복셀 기반 방법
11.6.4 평면 반사
11.6.5 화면 공간 방법
11.7 통합 접근 방식
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12장. 이미지 공간 효과

12.1 이미지 프로세싱
12.1.1 양방향 필터링
12.2 재투영 기법
12.3 렌즈 플레어와 블룸
12.4 피사계 심도
12.5 모션 블러
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13장. 폴리곤 이외의 처리 방법

13.1 렌더링 스펙트럼
13.2 고정 뷰 효과
13.3 스카이박스
13.4 라이트 필드 렌더링
13.5 스프라이트와 레이어
13.6 빌보드
13.6.1 화면 정렬 빌보드
13.6.2 월드 중심 빌보드
13.6.3 축 방향 빌보드
13.6.4 임포스터
13.6.5 빌보드 표현
13.7 변위 기법
13.8 입자 시스템
13.8.1 음영 입자
13.8.2 입자 시뮬레이션
13.9 점 렌더링
13.10 복셀
13.10.1 응용 분야
13.10.2 복셀 저장
13.10.3 복셀 생성
13.10.4 렌더링
13.10.5 기타 주제
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14장. 체적 및 반투명 렌더링

14.1 빛 산란 이론
14.1.1 참여 미디어 재질
14.1.2 투과율
14.1.3 산란 이벤트
14.1.4 위상 함수
14.2 특수한 볼륨 렌더링
14.2.1 대규모 안개
14.2.2 단순 볼륨 조명
14.3 일반 볼륨 렌더링
14.3.1 볼륨 데이터 가시화
14.3.2 참여 매체 렌더링
14.4 하늘 렌더링
14.4.1 하늘과 공간 원근법
14.4.2 구름
14.5 반투명 표면
14.5.1 적용 범위와 투과율
14.5.2 굴절
14.5.3 커스틱과 그림자
14.6 표면하 산란
14.6.1 랩 라이팅
14.6.2 법선 블러링
14.6.3 사전 통합 피부 음영
14.6.4 텍스처 공간 확산
14.6.5 화면 공간 확산
14.6.6 깊이 맵 기법
14.7 헤어와 털
14.7.1 기하 모델과 알파
14.7.2 헤어
14.7.3 털
14.8 통합 접근법
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15장. 비사실적 렌더링

15.1 툰 셰이딩
15.2 윤곽선 렌더링
15.2.1 법선 기반 음영 윤곽 테두리
15.2.2 절차적 기하학 실루엣화
15.2.3 영상 처리에 의한 윤곽선 검출
15.2.4 기하학적 윤곽 테두리 감지
15.2.5 은선 제거
15.3 획 표면 양식화
15.4 선
15.4.1 삼각형 테두리 렌더링
15.4.2 가려진 선 렌더링
15.4.3 후광 적용
15.5 텍스트 렌더링
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16장. 다각형 기법

16.1 3차원 데이터 출처
16.2 테셀레이션과 삼각형화
16.2.1 음영 문제
16.2.2 모서리 균열과 T 정점
16.3 통합
16.3.1 병합
16.3.2 방향
16.3.3 솔리드성
16.3.4 법선 벡터 스무딩과 주름 모서리
16.4 삼각형 팬, 스트립, 메시
16.4.1 삼각형 팬
16.4.2 삼각형 스트립
16.4.3 삼각형 메시
16.4.4 캐시 인식 메시 레이아웃
16.4.5 정점과 인덱스 버퍼/배열
16.5 단순화
16.5.1 동적 단순화
16.6 압축과 정밀도
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17장. 곡선과 곡면

17.1 매개변수 곡선
17.1.1 베지어 곡선
17.1.2 GPU의 경계 베지어 곡선
17.1.3 연속성 및 단편적 베지어 곡선
17.1.4 큐빅 허마이트 보간
17.1.5 Kochanek-Bartels 곡선
17.1.6 B-스플라인
17.2 매개변수 곡면
17.2.1 베지어 패치
17.2.2 베지어 삼각형
17.2.3 연속성
17.2.4 PN 삼각형
17.2.5 Phong 테셀레이션
17.2.6 B-스플라인 표면
17.3 음함수 표면
17.4 분할 곡선
17.5 분할 표면
17.5.1 Loop 분할
17.5.2 Catmull-Clark 분할
17.5.3 단편적 부드러운 분할
17.5.4 변위 분할
17.5.5 법선, 텍스처, 색상 보간
17.6 효율적인 테셀레이션
17.6.1 부분 테셀레이션
17.6.2 적응 테셀레이션
17.6.3 빠른 Catmull-Clark 테셀레이션
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18장. 파이프라인 최적화

18.1 프로파일링 및 디버깅 도구
18.2 병목 현상 탐색
18.2.1 애플리케이션 단계 테스트
18.2.2 기하 처리 단계 테스트
18.2.3 래스터화 단계 테스트
18.2.4 픽셀 처리 단계 테스트
18.2.5 병합 단계 테스트
18.3 성능 측정
18.4 최적화
18.4.1 애플리케이션 단계
18.4.2 API 호출
18.4.3 기하 처리 단계
18.4.4 래스터화 단계
18.4.5 픽셀 처리 단계
18.4.6 프레임 버퍼 기법
18.4.7 병합 단계
18.5 다중 처리
18.5.1 다중 프로세서 파이프라이닝
18.5.2 병렬 처리
18.5.3 작업 기반 다중 처리
18.5.4 그래픽 API 다중 처리 지원
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19장. 가속 알고리듬

19.1 공간 데이터 구조
19.1.1 바운딩 볼륨 계층
19.1.2 BSP 트리
19.1.3 옥트리
19.1.4 캐시 무시와 캐시 인식 표현
19.1.5 장면 그래프
19.2 컬링 기법
19.3 백페이스 컬링
19.4 시야 절두체 컬링
19.5 포털 컬링
19.6 디테일과 작은 삼각형 컬링
19.7 폐색 컬링
19.7.1 폐색 쿼리
19.7.2 계층적 Z 버퍼링
19.8 컬링 시스템
19.9 상세 수준
19.9.1 상세 수준 전환
19.9.2 상세 수준 선택
19.9.3 시간 중심 상세 수준 렌더링
19.10 큰 장면 렌더링
19.10.1 가상 텍스처링과 스트리밍
19.10.2 텍스처 트랜스코딩
19.10.3 일반적 스트리밍
19.10.4 지형 렌더링
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20장. 효율적 음영

20.1 디퍼드 셰이딩
20.2 데칼 렌더링
20.3 타일 셰이딩
20.4 클러스터링된 음영
20.5 디퍼드 텍스처링
20.6 오브젝트 및 텍스처 공간 음영
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21장. 가상 현실과 증강 현실

21.1 장비와 시스템 개요
21.2 물리적 요소
21.2.1 지연 시간
21.2.2 광학
21.2.3 입체시
21.3 API와 하드웨어
21.3.1 스테레오 렌더링
21.3.2 포비티드 렌더링
21.4 렌더링 기법
21.4.1 끊김
21.4.2 타이밍
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22장. 교차 검사 방법

22.1 GPU 가속 피킹
22.2 정의와 도구
22.3 바운딩 볼륨 생성
22.3.1 AABB와 k-DOP 생성
22.3.2 구 생성
22.3.3 볼록 다면체 생성
22.3.4 OBB 생성
22.4 형상 확률
22.5 경험 법칙
22.6 광선/구 교차
22.6.1 수학적 솔루션
22.6.2 최적 솔루션
22.7 광선/박스 교차
22.7.1 슬래브 방법
22.7.2 광선 기울기 방법
22.8 광선/삼각형 교차
22.8.1 교차 알고리듬
22.8.2 구현
22.9 광선/다각형 교차
22.9.1 교차 검사
22.10 평면/박스 교차
22.10.1 AA BB
22.10.2 OB B
22.11 삼각형/삼각형 교차
22.12 삼각형/박스 교차
22.13 경계-볼륨/경계-볼륨 교차
22.13.1 구/구 교차
22.13.2 구/박스 교차
22.13.3 AABB/AABB 교차
22.13.4 k-DOP/k-DOP 교차
22.13.5 OBB/OBB 교차
22.14 시야 절두체 교차
22.14.1 절두체 평면 추출
22.14.2 절두체/구 교차
22.14.3 절두체/박스 교차
22.15 선/선 교차
22.15.1 2차원
22.15.2 3차원
22.16 세 평면 사이의 교차
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23장. 그래픽 하드웨어

23.1 래스터화
23.1.1 보간
23.1.2 보수적인 래스터화
23.2 대규모 계산과 스케줄링
23.3 대기 시간과 점유
23.4 메모리 아키텍처와 버스
23.5 캐싱과 압축
23.6 컬러 버퍼링
23.6.1 비디오 디스플레이 컨트롤러
23.6.2 단일, 이중, 삼중 버퍼링
23.7 깊이 컬링, 테스팅, 버퍼링
23.8 텍스처링
23.9 아키텍처
23.10 사례 연구
23.10.1 사례 연구: A RM M ali G71 B ifrost
23.10.2 사례 연구: NVIDIA 파스칼
23.10.3 사례 연구: A MD G CN Vega
23.11 레이 트레이싱 아키텍처
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24장. 미래

24.1 기타 다뤄야 할 내용
24.2 이 책의 독자로서

참고 문헌
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