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컴퓨터 그래픽스 배움터

최윤철 , 임순범 , 이환용 저자(글)
생능출판 · 2022년 03월 10일
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최근 우리 사회가 4차산업혁명 시대로 발전하면서 인공지능, 빅데이터, IoT와 함께 가상/증강현실 기술이 널리 각광받고 있습니다. 특히 가상/증강현실 기술과 함께 메타버스 플랫폼은 많은 관심을 받고 있으며 이들 모두 실감있는 환경을 보여주는 데에는 컴퓨터 그래픽스 기술이 기본 바탕으로 적용되고 있다. 또한 메타버스 플랫폼은 인터넷으로 연결되어 많은 사람들이 참여할 수 있으며 다양한 작업을 수행하고 있다.

2003년 “컴퓨터 그래픽스 배움터”초판을 출간한지 20년이 되었다. 그동안 우리 사회와 컴퓨터 기술이 앞서 말한 바와 같이 많이 바뀌었다. 특히 인터넷 관련 기술은 발전의 속도가 매우 빨라 구현 환경에 많은 변화가 있었다. 이러한 상황에 맞추어 이번 개정 4판은 실습 환경과 시연에 관련된 내용을 대폭 수정하였다. 우선 3장에서 OpenGL 프로그래밍 실습을 C++ 환경이 아니라 웹브라우저에서 편리하게 실습할 수 있도록 WebGL 프로그래밍 환경으로 변경하고 손쉬운 프로그래밍을 위하여 Three.js 라이브러리를 사용하도록 소개하였다. 부록에서는 기존의 2D 및 3D 그래픽스 소프트웨어 실습은 제외하고, Three.js 라이브러리를 이용한 WebGL 프로그래밍 실습을 집중적으로 학습할 수 있도록 전체 내용을 새롭게 구성하였다.

부록의 실습에서는 본문 각 장의 이론과 대응하여 예제 위주로 WebGL 프로그래밍을 단기간에 배울 수 있도록 설명하였다. 또한, 본문 각장의 연습문제에서 프로그래밍 관련 문제는 제외하고 부록에서 실습과 병행하여 풀어볼 수 있도록 실습에 프로그래밍 연습문제를 배치하였다.

다음으로는 웹브라우저 환경이 변경됨에 따라 기존에 사용하던 자바 실행 엔진이 바뀌고 플래시가 더 이상 지원되지 않는 등 사이버클래스의 사용에 애로가 있었다. 이에 사이버클래스에서 사용하던 시연을 본문 내용의 그림으로 대체하여 설명에 도움이 되도 록 수정하였다. 그 밖에도 일부 내용을 이해하기 쉽도록 다시 서술하고 최신 기술에 맞는 새로운 그림으로 교체하였다.

작가정보

저자(글) 최윤철

서울대학교 전자공학과 졸업
University of Pittsburgh(석사)
University of California, Berkeley(석사 및 공학박사)
연세대학교 컴퓨터과학과 교수, 명예교수

ㆍ주요 경력
- Lockheed사 및 Rockwell International사 연구원
- University of Massachusetts 교환교수
- 일본 게이오대학 교환교수
- 한국멀티미디어학회 회장, 명예회장
- 전자책(eBook) 표준 제정위원장

ㆍ관심분야: 컴퓨터그래픽스, 멀티미디어 HCI, 스케치기반 인터페이스 및 모델링(SBIM), 모바일 사용자 인터페이스

저자(글) 임순범

서울대학교 계산통계학과 졸업
한국과학기술원(KAIST) 전산학과(공학박사)
숙명여자대학교 IT공학과 교수

ㆍ주요 경력
- 휴먼컴퓨터 창업/연구소장
- 삼보컴퓨터 프린터개발부 부장
- 건국대학교 컴퓨터과학과 교수
- University of Colorado 교환교수
- 한국멀티미디어학회 회장, 명예회장
- 한국전자출판학회 회장, 명예회장
- 한국정보과학회 부회장
- 한국컴퓨터그래픽스학회 부회장
- ISO/IEC 국제표준제정위원회 SC34 WG2 분과위원장
- 2021년 정보문화유공 녹조근정훈장 수상

ㆍ관심분야 : 컴퓨터그래픽스, 전자출판, 모바일 멀티미디어, 웹3D, HCI

저자(글) 이환용

KAIST 전산학과 졸업
POSTECH 전산학과 석사, 박사수료
경북대학교 박사
아주대학교 소프트웨어학과 산학협력교수

ㆍ주요 경력
- ㈜휴원 기술이사/연구소장
- 한국컴퓨터그래픽스학회 부회장
- 한국 HCI 학회 부회장
- ISO/IEC JTC 1/SC 24, ISO/IEC JTC 1/WG 12, ISO TC 261 한국전문위원
- Khronos Group OpenVG 표준 편집자

ㆍ관심분야 : 컴퓨터그래픽스, 멀티미디어, 항공전자

목차

  • PART 01 그래픽스 시스템의 개요

    CHAPTER 01컴퓨터 그래픽스의 개요
    1.1 컴퓨터 그래픽스의 발전
    1.2 그래픽스 표현의 분류
    1.2.1 벡터 그래픽스와 래스터 그래픽스
    1.2.2 3차원 그래픽스의 처리과정
    1.3 그래픽스, 이미지처리, 애니메이션 및 가상현실
    1.3.1 그래픽스와 이미지처리
    1.3.2 애니메이션과 가상현실
    1.4 컴퓨터 그래픽스의 활용
    ■ 연습문제

    CHAPTER 02컴퓨터 그래픽스 시스템
    2.1 그래픽스 시스템의 구성
    2.2 디스플레이 장치
    2.2.1 CRT(Cathode Ray Tube) 모니터의 원리
    2.2.2 벡터 모니터(Vector Monitor)
    2.2.3 래스터 모니터(Raster-Scan Monitor)
    2.2.4 컬러 모니터(Color Monitor)
    2.2.5 평판 디스플레이 장치
    2.3 그래픽스 프로세서(Graphics Processor)
    2.4 입력장치
    2.4.1 2차원 입력장치
    2.4.2 3차원 입력장치
    2.5 하드카피(Hard Copy) 출력장치
    2.6 그래픽스 소프트웨어
    2.6.1 그래픽스 소프트웨어의 기능
    2.6.2 컴퓨터 그래픽스의 표준
    ■ 연습문제

    CHAPTER 03 WebGL과 그래픽스 응용 소프트웨어
    3.1 OpenGL의 기본 개념
    3.1.1 OpenGL의 특징
    3.1.2 OpenGL 계열 표준의 장점
    3.1.3 OpenGL ES와 WebGL
    3.1.4 WebGL 프로그래밍 소개
    3.1.5 Three.js 라이브러리를 이용한 WebGL 프로그래밍
    3.2 WebGL 및 Three.js의 주요 기능
    3.2.1 기하객체 형상 모델링(Geometric Shape Modeling)
    3.2.2 기하변환과 투영(Geometric Transformation and Projection)
    3.2.3 3차원 객체의 은면제거 (Hidden Surface Removal)
    3.2.4 색상 및 셰이딩(Color and Shading)
    3.2.5 블렌딩 (Blending)
    3.2.6 텍스처 매핑 (Texture Mapping)
    3.2.7 애니메이션(Animation)
    3.2.8 기타 유용한 기능
    3.3 벡터 그래픽스 소프트웨어
    3.3.1 벡터 그래픽스(Vector Graphics)
    3.3.2 대표적인 2D 그리기 도구
    3.4 래스터 그래픽스 소프트웨어
    3.4.1 래스터 그래픽스(Raster Graphics)
    3.4.2 대표적인 페인팅 도구 및 이미지 편집 도구
    3.5 3차원 그래픽스 소프트웨어
    3.5.1 3차원 그래픽스 소프트웨어의 주요 기능
    3.5.2 대표적인 3차원 그래픽스 소프트웨어
    ■ 연습문제

    PART 02 2차원 컴퓨터 그래픽스

    CHAPTER 04 2차원 그래픽스의 기본 요소
    4.1 점과 선
    4.1.1 점과 선의 정의 및 속성
    4.1.2 DDA 선 그리기 알고리즘
    4.1.3 Bresenham 선 그리기 알고리즘
    4.2 원, 타원 및 기타 곡선
    4.2.1 원 그리기
    4.2.2 타원 그리기
    4.2.3 기타 곡선 그리기
    4.3 영역 및 다각형 채우기
    4.3.1 영역의 특성과 채우기 방식
    4.3.2 시드채우기(Seed Fill) 방식
    4.3.3 다각형 내부 판단 규칙
    4.3.4 다각형 주사변환(Polygon Scan-Conversion) 방식
    4.4 문자의 표현
    4.4.1 폰트(Font)의 종류
    4.4.2 문자와 텍스트의 속성
    4.5 앤티앨리어싱(Antialiasing)
    4.5.1 래스터 출력의 문제점
    4.5.2 앤티앨리어싱 기법
    4.6 색상의 표현
    4.6.1 RGB 컬러 표현방식
    4.6.2 인덱스컬러(Indexed Color) 표현방식
    ■ 연습문제

    CHAPTER 05 2차원 그래픽스의 변환
    5.1 기본적인 기하변환(Geometric Transformation)
    5.1.1 이동(Translation)
    5.1.2 신축(확대/축소:Scale)
    5.1.3 회전(Rotation)
    5.2 동차좌표계를 이용한 변환
    5.2.1 동차좌표계(Homogeneous Coordinate System)의 필요성
    5.2.2 동차좌표계의 표현
    5.2.3 합성변환(Composite Transformation)
    5.3 기타 기하변환
    5.3.1 반사(Reflection)
    5.3.2 밀림(Shearing)
    5.4 래스터 방식에서의 변환
    5.4.1 래스터 변환
    5.4.2 래스터 연산의 원리 및 종류
    5.5 윈도우와 뷰포트(Viewport)
    5.5.1 뷰잉 파이프라인(윈도우와 뷰포트의 개념)
    5.5.2 윈도우-뷰포트 좌표변환
    5.6 클리핑 알고리즘(Clipping Algorithm)
    5.6.1 클리핑의 종류
    5.6.2 점 클리핑
    5.6.3 선 클리핑
    5.6.4 영역 클리핑
    5.6.5 텍스트 클리핑
    ■ 연습문제

    CHAPTER 06 GUI와 대화식 입력기법
    6.1 사용자 인터페이스
    6.1.1 GUI(Graphical User Interface)
    6.1.2 인터페이스 설계시 고려사항
    6.2 그래픽 데이터의 입력
    6.2.1 논리적(Logical) 입력장치의 분류
    6.2.2 물리적(Physical) 입력장치
    6.3 대화식 입력기법
    6.3.1 위치지정 기법(Positioning Technique)
    6.3.2 지적/선택 기법(Picking/Selection Technique)
    6.4 3차원 사용자 인터페이스
    6.4.1 탐색항해(Navigation)를 위한 기법
    6.4.2 선택 및 조작을 위한 기법
    ■ 연습문제

    PART 03 3차원 컴퓨터 그래픽스

    CHAPTER 07 3차원 그래픽스의 기하변환과 뷰잉
    7.1 3차원 그래픽스의 처리과정
    7.2 기본적인 3차원 기하변환
    7.2.1 이동(Translation)
    7.2.2 신축(확대/축소 : Scale)
    7.2.3 회전(Rotation)
    7.3 기타 3차원 기하변환
    7.3.1 반사(Reflection)
    7.3.2 밀림(Shearing)
    7.3.3 좌표계의 변환
    7.4 투영(Projection)의 개념과 종류
    7.4.1 3D 좌표계
    7.4.2 투영의 종류
    7.5 뷰잉변환(Viewing Transformation)
    7.5.1 뷰잉과정
    7.5.2 뷰잉좌표계(Viewing Coordinate System)의 설정
    7.5.3 월드좌표계에서 뷰잉좌표계로 변환
    7.6 투영을 위한 변환
    7.6.1 뷰볼륨(View Volume)
    7.6.2 평행투영(Parallel Projection)의 변환행렬
    7.6.3 원근투영(Perspective Projection)의 변환행렬
    ■ 연습문제

    CHAPTER 08 3차원 객체의 모델링
    8.1 객체 모델링의 개요
    8.2 다각형면(Polygon Surface) 모델링
    8.2.1 다각형 메쉬(Polygon Mesh) 표현
    8.2.2 기하적 데이터 표(Geometric Data Table)
    8.2.3 평면 방정식(Plane Equation)
    8.3 2차곡선과 곡면 모델링
    8.3.1 2차곡선과 곡면(Quadrics and Quadric Surface)
    8.3.2 수퍼2차 곡선과 곡면(Superquadrics)
    8.4 스플라인(Spline) 곡선
    8.4.1 스플라인 곡선의 종류와 성질
    8.4.2. 스플라인 곡선과 연속성
    8.4.3 3차 스플라인(Cubic Spline)곡선
    8.5 베지어 곡선과 곡면 모델링
    8.5.1 베지어 곡선(Bezier Curve)
    8.5.2 베지어 곡면(Bezier Surface)
    8.6 B-스플라인 모델링
    8.6.1 B-스플라인(Bell-Shaped Spline) 곡선 및 곡면
    8.6.2 NURBS(Non-Uniform Rational B-Spline) 곡선 및 곡면
    8.7 모델링 곡선/곡면의 비교
    8.8 기타 모델링 기법
    8.8.1 스위핑(Sweeping)
    8.8.2 솔리드 모델링(Solid Modeling)
    ■ 연습문제

    CHAPTER 09 은면의 제거
    9.1 은면제거(Hidden Surface Removal)의 개념
    9.1.1 은면제거 알고리즘의 종류
    9.1.2 은면제거의 처리 개념
    9.2 다면체 뒷면의 제거(Back-Face Removal)
    9.3 z-버퍼(z-Buffer) 기법
    9.3.1 z-버퍼 알고리즘의 개념
    9.3.2 수행 과정
    9.4 깊이정렬(Depth Sorting) 기법
    9.4.1 깊이정렬법의 개념
    9.4.2 수행 과정
    9.5 레이캐스팅(Ray-Casting) 기법
    9.5.1 레이캐스팅 기법의 개요
    9.5.2 수행 과정
    ■ 연습문제

    CHAPTER 10 조명모델과 곡면의 렌더링
    10.1 곡면 렌더링(Surface Rendering)의 과정
    10.2 조명 모델(Illumination Model)
    10.2.1 조명의 종류
    10.2.2 표면의 성질
    10.2.3 산란반사(Diffuse Reflection)
    10.2.4 거울반사(Specular Reflection 또는 Highlighting)
    10.2.5 빛의 굴절(Refraction) 및 투과
    10.3 다각형 셰이딩(Polygon Shading) 기법
    10.3.1 균일 셰이딩(Constant Shading 또는 Flat Shading)
    10.3.2 Gouraud 셰이딩
    10.3.3 Phong 셰이딩
    10.4 광선추적법(Ray Tracing)
    10.4.1 광선추적법의 원리
    10.4.2 광선과 물체의 교차점 구하기
    10.5 텍스처 매핑(Texture Mapping)
    10.5.1 텍스처 매핑의 원리
    10.5.2 텍스처 매핑 기법
    10.6 컬러 모델
    10.6.1 빛의 성질
    10.6.2 CIE 색채도(CIE Chromaticity Diagram)
    10.6.3 RGB, CMY, HSV 컬러모델
    ■ 연습문제

    PART 04 그래픽스 특수기법과 애니메이션

    CHAPTER 11 절차적 그래픽스 기법
    11.1 프랙탈 기하(Fractal Geometry) 모델
    11.1.1 프랙탈 기하학의 특성
    11.1.2 프랙탈의 생성 원리
    11.1.3 프랙탈 기하학의 예
    11.1.4 프랙탈 기하학의 차원
    11.2 입자시스템(Particle System)
    11.2.1 입자시스템의 특성
    11.2.2 입자시스템의 예
    11.3 물리기반 모델링(Physically Based Modeling)
    11.3.1 물리기반 모델링의 특성
    11.3.2 물리기반 모델링의 예
    ■ 연습문제

    CHAPTER 12 컴퓨터 애니메이션
    12.1 애니메이션의 원리
    12.1.1 애니메이션의 개념
    12.1.2 애니메이션의 종류
    12.1.3 모핑(Morphing)
    12.2 애니메이션의 제작 기법
    12.2.1 애니메이션의 설계 과정
    12.2.2 효과적인 애니메이션을 위한 기법
    12.3 3차원 애니메이션과 모션캡처
    12.3.1 3차원 애니메이션
    12.3.2 캐릭터 애니메이션(Character Animation)
    12.3.3 모션캡처(Motion Capture)
    ■ 연습문제

    부록 Three.js를 이용한 WebGL 프로그래밍
    A.1 개요
    A.2 기본적인 형상의 모델링
    A.3 기하변환
    A.4 카메라 변환
    A.5 곡선과 곡면
    A.6 은면 제거
    A.7 셰이딩 모델
    A.8 광원
    A.9 텍스처 매핑 (Texture Mapping)
    A.10 블렌딩과 앤티앨리어싱
    A.11 더 많은 기능들을 배우고 싶다면

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기본정보

상품정보
ISBN 9788970505381
발행(출시)일자 2022년 03월 10일
쪽수 413쪽
크기
190 * 258 * 18 mm / 842 g
총권수 1권
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도서 소득공제 안내

  • 도서 소득공제란?

    • 2018년 7월 1일 부터 근로소득자가 신용카드 등으로 도서구입 및 공연을 관람하기 위해 사용한 금액이 추가 공제됩니다. (추가 공제한도 100만원까지 인정)
      • 총 급여 7,000만 원 이하 근로소득자 중 신용카드, 직불카드 등 사용액이 총급여의 25%가 넘는 사람에게 적용
      • 현재 ‘신용카드 등 사용금액’의 소득 공제한도는 300만 원이고 신용카드사용액의 공제율은 15%이지만, 도서·공연 사용분은 추가로 100만 원의 소득 공제한도가 인정되고 공제율은 30%로 적용
      • 시행시기 이후 도서·공연 사용액에 대해서는 “2018년 귀속 근로소득 연말 정산”시기(19.1.15~)에 국세청 홈택스 연말정산간소화 서비스 제공
  • 도서 소득공제 대상

    • 도서(내서,외서,해외주문도서), eBook(구매)
    • 도서 소득공제 대상 상품에 수반되는 국내 배송비 (해외 배송비 제외)
      • 제외상품 : 잡지 등 정기 간행물, 음반, DVD, 기프트, eBook(대여,학술논문), 사은품, 선물포장, 책 그리고 꽃
      • 상품정보의 “소득공제” 표기를 참고하시기 바랍니다.
  • 도서 소득공제 가능 결제수단

    • 카드결제 : 신용카드(개인카드에 한함)
    • 현금결제 : 예치금, 교보e캐시(충전에한함), 해피머니상품권, 컬쳐캐쉬, 기프트 카드, 실시간계좌이체, 온라인입금
    • 간편결제 : 교보페이, 네이버페이, 삼성페이, 카카오페이, PAYCO, 토스, CHAI
      • 현금결제는 현금영수증을 개인소득공제용으로 신청 시에만 도서 소득공제 됩니다.
      • 교보e캐시 도서 소득공제 금액은 교보eBook > e캐시 > 충전/사용내역에서 확인 가능합니다.
      • SKpay, 휴대폰 결제, 교보캐시는 도서 소득공제 불가
  • 부분 취소 안내

    • 대상상품+제외상품을 주문하여 신용카드 "2회 결제하기"를 선택 한 경우, 부분취소/반품 시 예치금으로 환원됩니다.

      신용카드 결제 후 예치금으로 환원 된 경우 승인취소 되지 않습니다.

  • 도서 소득공제 불가 안내

    • 법인카드로 결제 한 경우
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