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Augmented Reality 증강 현실의 기본 원칙과 구현

게임 개발 프로그래밍 시리즈
디터 슈말스타이그 , 토비아스 휄레러 지음 | 고은혜 옮김 | 에이콘출판 | 2017년 09월 08일 출간

이 책의 다른 상품 정보

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상품상세정보
ISBN 9791161750484(1161750487)
쪽수 592쪽
크기 189 * 236 * 28 mm /1402g 판형알림

책소개

이 책이 속한 분야

증강 현실의 기본 원칙과 실천 측면을 꼼꼼히 다뤘다. 학술 연구자와 실무자, 특히 증강 현실 응용에 관심이 있는 엔지니어에게 흥미롭고 유용하도록 구성돼, 교과서로나 참고 자료 양쪽으로 다 활용할 수 있다. 컴퓨터 과학과 컴퓨터 그래픽 및 컴퓨터 비전에 대한 지식이나 흥미가 있다면 이 책을 최대한 활용할 수 있을 것이다. 기존 문헌에서 배경을 찾아볼 수 있도록 적극적으로 참고 문헌을 소개하고, 증강 현실의 개념에 대해 기본적인 지식 이상의 내용을 분명히 이해할 수 있게끔 상세히 설명했다.

상세이미지

Augmented Reality(게임 개발 프로그래밍 시리즈) 도서 상세이미지

저자소개

저자 : 디터 슈말스타이그

저자 디터 슈말스타이그(Dieter Schmalstieg)는 오스트리아의 그라즈 기술 대학(TUG) 컴퓨터 그래픽과 비전 학회장이자 전임 교수다. 현재 관심 연구 분야는 증강 현실, 가상 현실, 실시간 그래픽, 사용자 인터페이스, 시각화다. 비엔나 기술 대학에서 학사와 공학 박사, 교수 자격을 취득했다. 300편 이상의 논문을 저술(공동 저술 포함)하고 심사했다. 또한 IEEE 시각화 및 컴퓨터 그래픽 협회지의 공동 편집장, 스프링거의 가상 현실 저널 컴퓨터와 그래픽 편집 자문 위원, IEEE 국제 혼합 및 증강 현실 심포지엄 운영 위원, 가상 환경 유로그래픽스 실무 위원장 비엔나 가상 현실 및 시각화 K-플러스 컴피턴스 센터의 핵심 연구원, 그라즈 노우 센터(Know-Center) 핵심 연구원 등의 직책을 맡았다. 2002년에는 오스트리아 과학 기금에서 수여하는 START Career 상을 수상했고, 2012년에는 증강 현실 분야에 크게 기여한 공로로 IEEE 가상 현실 기술 업적상을 수상했다. IEEE 선임 회원, 오스트리아 과학 학회, 아카데미아 유로피아의 회원으로 선출됐다. 2008년 이래로는 핸드헬드 증강 현실을 위한 크리스찬 도플러 실험실 감독으로 일하고 있다.

저자 : 토비아스 휄레러

저자 토비아스 휄레러(Tobias Hollerer)는 산타 바버라 캘리포니아 컴퓨터 과학 대학의 교수로, 이미징(Imaging), 상호작용(Interaction), 혁신적 인터페이스(Innovative Interface)의 첫 글자인 네 개의 I를 의미하는 포 아이 연구실(Four Eyes Laboratory)의 공동 감독을 맡고 있다. 베를린 공학 대학에서 정보학 학위를, 콜럼비아 대학에서 컴퓨터 과학 석사, 철학 석사 및 박사 학위를 받았다. 모바일 컴퓨터 사용자가 어딜 가든 3D 공간에 주석을 넣을 수 있게 해주는 ‘Anywhere Augmentation’으로 미국 국립 과학 재단의 CAREER 상을 수상했다. IEEE 선임 회원이며, 2013년에는 ACM의 뛰어난 과학자로 뽑힌 바 있다. 증강과 가상 현실, 정보 시각화, 3D 디스플레이와 상호작용, 모바일과 웨어러블 컴퓨팅, 소셜 컴퓨팅 분야에 대한 150편 이상의 저널과 컨퍼런스 발표 자료를 저작(공동 저작 포함)하고 심사했다. 이 저작물 중 다수는 IEEE 국제 혼합 및 증강 현실 심포지엄(ISMAR), IEEE 가상 현실(VR), ACM 가상 현실 소프트웨어와 기술, ACM 모바일 HCI, IEEE 소셜컴, IEEE CogSIMA 같은 행사에서 최우수 및 우수 논문으로 선정됐다. 현재 IEEE 시각화와 컴퓨터 그래픽 협회지의 공동 편집자다. 여러 과학 학회 조직 위원으로 활동하고 있으며, IEEE VR 2015, ICAT 2013, IEEE ISMAR 2009 및 2010 프로그램의 의장과 IEEE ISMAR 2006 의장을 맡았고 IEEE ISMAR의 운영 위원이기도 하다.

역자 : 고은혜

역자 고은혜는 동국대학교에서 영어영문학을 전공했다. 졸업 후, 12년간 서구권 TV 애니메이션 제작사에서 통번역을 담당하면서 미디어 콘텐츠 분야의 경력을 쌓았다. 이후 게임 개발/퍼블리셔 웹젠(Webzen)에서 영미권 개발 스튜디오의 게임 개발 자료 번역부터 시작해 로컬라이제이션으로 영역을 넓혔다. 미국의 게임 개발사 라이엇 게임즈(Riot Games)에서 로컬라이제이션 팀장으로 일하면서 4년여간 인기 온라인 게임 [리그 오브 레전드(League of Legends)]의 한국 런칭부터 제반 게임 콘텐츠의 한글화를 총괄했다.
현재는 프리랜서 번역가로 일상의 여유를 즐기면서 게임 분야를 비롯한 IT 서적을 번역하고 있다. 독립 IT 기술자의 저술 강연 상호부조 네트워크 GoDev의 일원이다.

작가의 말

지난 20여년 동안 정보 기술은 딱딱한 사무실 공간에 있는 커다란 데스크톱으로부터 웹을 거쳐 소셜 미디어로, 그리고 모바일 컴퓨팅으로 바뀌었다. 노트북 컴퓨터를 데스크톱 카테고리에 포함한다 해도 스마트폰과 태블릿 컴퓨터의 판매량이 기존 데스크톱 PC의 판매량을 훌쩍 앞지른 지 이미 몇 년째다.
오늘날 주로 쓰는 사용자 인터페이스 스타일은 1990년대의 데스크톱 컴퓨팅(또는 1981년 제록스 스타, Xerox Star)에서 크게 달라지지 않았지만, 젊은 세대가 받아들이는 컴퓨터의 개념은 확실히 변화했다. 앱과 클라우드 컴퓨팅이 데스크톱 컴퓨터의 자리를 차지하고 있는 경우는 셀 수도 없다. 그와 함께 컴퓨팅 역시 사무실이나 홈오피스에서 이뤄지는 언제 어디서나 하는 활동으로 바뀌었다.
여러 중첩된 연구 분야가 증강 현실의 발전에 기여하고 있으며, 그에 관한 지식 체계도 빠르게 성장하고 있다. 우리는 1990년대부터 이 분야의 연구자로서 기여해왔다. 하지만 이 책은 내가 근무하는 그라즈 기술 대학(Graz University of Technology)과 산타 바버라 캘리 포니아 대학(University of California, Santa Barbara)에서 증강 현실 강의의 교재로 쓰기 위해 만들어졌다. 강의를 준비하는 시기에 빠르게 발전하는 이 분야를 깊이 있게 모두 다루는 교과서가 없었기 때문이다. 몇 가지 노트는 시그래프(SIGGRAPH) 2001부터 시작해 우리가 참여한 여러 컨퍼런스의 튜토리얼에서 가져왔다. 그 이후, 많은 연구가 이뤄졌기에 체계적으로 새로운 개념과 실용적인 정보에 주목하며 지식을 담고자 했다. 그렇게 이 책은 탄생했다.
제목 그대로, 이 책은 원칙과 실천의 타협을 추구한다. 학술 연구자와 실무자, 특히 증강 현실 응용에 관심이 있는 엔지니어에게 흥미롭고 유용하도록 구성하는 것이 우리의 목표였다. 그래서 이 책은 교과서나 참고 자료 모두로 충분히 활용할 수 있다. 컴퓨터 과학에 대한 기본적인 지식이 있고 컴퓨터 그래픽 및 컴퓨터 비전에 대한 지식이나 흥미가 있다면, 이 책을 최대한 활용할 수 있을 것이다.

목차

1장. 증강 현실의 개요
__정의와 범위
__증강 현실의 간략한 역사
__예제
____산업과 건축
____유지 보수와 훈련
____의료
____개인 정보 디스플레이
____내비게이션
____텔레비전
____홍보와 광고
____게임
__관련 분야
____혼합 현실 연속체
____가상 현실
____유비쿼터스 컴퓨팅
__요약

2장. 디스플레이
__복합 디스플레이
____오디오 디스플레이
____햅틱, 택타일, 탠지블 디스플레이
____후각과 미각 디스플레이
__시각적 인식
__요건 및 특징
____증강 방식
____외안과 입체 영상
____초점
____가림
____해상도와 새로고침 속도
____시야
____시점 오프셋
____밝기와 명암비
____왜곡과 수차
____지연
____인체공학
____사회적 용인
__공간 디스플레이 모델
__시각 디스플레이
____눈 근접 디스플레이
____핸드헬드 디스플레이
____고정 디스플레이
____투영형 디스플레이
__요약

3장. 트래킹
__트래킹, 캘리브레이션, 등록
__좌표 시스템
____모델 변환
____보기 변환
____투영 변환
____기준 프레임
__트래킹 기술의 특징
____물리적 현상
____측정 원칙
____측정한 지오메트릭 속성
____센서 정렬
____신호 소스
____자유도
____측정 좌표
____공간 센서 배열
____작업장 범위
____측정 오류
____시간적 특성
__고정 트래킹 시스템
____기계적 트래킹
____전자 트래킹
____초음파 트래킹
__모바일 센서
____글로벌 위치 시스템
____무선 네트워크
____자기 탐지기
____자이로스코프
____선형 가속계
____주행 기록계
__광학 트래킹
____모델 기반인가, 모델이 없는 트래킹인가
____조명
____마커인가, 자연적 특징인가
____대상 식별
__센서 퓨전
____보조적 센서 퓨전
____경쟁적 센서 퓨전
____협력적 센서 퓨전
__요약

4장. 증강 현실을 위한 컴퓨터 비전
__마커 트래킹
____카메라 표현
____마커 감지
____호모그래피에서 포즈 추정
____포즈 개선
__멀티카메라 적외선 트래킹
____방울 감지
____점 대응 수립
____카메라 두 대의 삼각 측량
____두 개 이상의 카메라에서 삼각 측량
____구체 마커로 구성된 타깃 매칭
____절대 방향
__감지에 의한 자연 특징 트래킹
____관심 지점 감지
____식별자 생성
____서술자 매칭
____시점 n-지점 카메라 포즈
____탄탄한 포즈 추정
__점증적 트래킹
____액티브 서치
____케네이드-루커스-토마시 트래킹
____0 정규화 교차 상관
____계층적 검색
____탐지와 트래킹 결합
__동시 위치 측정과 맵핑
____필수 매트릭스를 위한 5점 알고리즘
____번들 조정
____병렬 트래킹과 맵핑
____위치 재지정 및 루프 폐쇄
____조밀한 맵핑
__실외 트래킹
____확장 가능한 시각적 매칭
____센서로부터 얻은 사전 정보
____지오메트리에서의 사전 정보
____동시 트래킹, 맵핑, 위치 측정
__요약

5장. 캘리브레이션과 등록
__카메라 캘리브레이션
____카메라 내부 매개변수
____렌즈 왜곡 교정
__디스플레이 캘리브레이션
____단일 지점 액티브 정렬 방법
____포인팅 장치를 이용한 헤드마운트 디스플레이 캘리브레이션
____손과 눈의 캘리브레이션
__등록
____기하학적 측정치 왜곡
____오류 전파
____지연
____필터링과 예측
__요약

6장. 시각적 일관성
__등록
__오클루전
____오클루전 개선
____개연적 오클루전
____모델이 없는 오클루전
__측광 등록
____이미지 기반 조명
____라이트 프로브
____오프라인 라이트 캡처
____정지 이미지로부터 측광 등록
____거울 반사에서 측광 등록
____확산 반사에서 측광 등록
____그림자로부터 측광 등록
____야외 측광 등록
____분명한 광원 재구성
__일반 조명
____차등 렌더링
____실시간 글로벌 일루미네이션
____그림자
____확산 글로벌 일루미네이션
____반사 글로벌 일루미네이션
__감소 현실
____관심 지역 결정
____숨겨진 영역의 관찰과 모델링
____관심 지역 제거
____프로젝터 기반 감소 현실
__카메라 시뮬레이션
____렌즈 왜곡
____블러
____노이즈
____비네팅
____색수차
____베이어 패턴 결함
____톤 맵핑 결함
__스타일화된 증강 현실
__요약

7장. 상황 시각화
__도전 과제
____데이터 과부하
____사용자 상호작용
____등록 오류
____시각적 간섭
____시간적 일관성
__시각화 등록
____로컬 등록된 상황 시각화
____글로벌 등록된 상황 시각화
____등록의 불확실성
__주석과 라벨링
____라벨링의 기본
____최적화 기법
____시간적 일관성
____이미지 가이드 배치
____가독성
__엑스레이 시각화
____물체 공간에서의 고스팅
____이미지 공간에서의 고스팅
____G-버퍼 적용
__공간 조작
____전개도
____공간 조작
__정보 필터링
____지식 기반 필터링
____공간 필터
____지식 기반과 공간 필터 결합
__요약

8장. 상호작용
__출력 양식
____증강물 배치
____애자일 디스플레이
____매직 렌즈
__입력 양식
____단단한 물체의 트래킹과 조작
____몸 트래킹
____제스처
____터치
____물리 기반 인터페이스
__탠저블 인터페이스
____표면에서의 탠저블
____일반적 형태의 탠저블
____뚜렷한 형태의 탠저블
____투명한 탠저블
__실제 표면에서의 가상 사용자 인터페이스
__증강 종이
__멀티뷰 인터페이스
____멀티디스플레이의 초점+맥락
____공유 공간
____멀티로컬
____크로스 뷰 상호작용
__햅틱 상호작용
__멀티모드 상호작용
__대화형 에이전트
__요약

9장. 모델링과 주석
__지오메트리 명세
____점 395
____면 397
____볼륨
__모습 명시
__반자동 재구성
__자유 형태 모델링
__주석
__요약

10장. 저작
__AR 저작의 요건
____실제 세계 인터페이스
____하드웨어 추상화
____저작 워크플로우
__저작의 요소
____액터
____스토리
____스테이지
____상호작용
____설정
__독립적 저작 솔루션
____데스크톱 저작
____성능에 의한 저작
__플러그인 접근법
__웹 기술
__요약

11장. 내비게이션
__휴먼 내비게이션의 근본
__탐험과 발견
__루트 시각화
__시점 가이드
____대상 물체 쪽으로 인도하기
____대상 시점으로 인도
__여러 시점
____동시 다중 시점
____변화형 인터페이스
__요약

12장. 협업
__협업 시스템의 속성
__같은 장소에서의 협업
____개인 디스플레이와 뷰
____시선 인지
____공유 공간에서의 애자일 협업
__원격 협업
____동영상 공유
____가상 물체의 비디오 공유
____동영상 공유와 지오메트리 재구성
____가리키기와 제스처
____애자일 사용자와의 원격 협업
__요약

13장. 소프트웨어 아키텍처
__AR 애플리케이션 요건
____환경 제어와 씬 역동성
____디스플레이 공간
____실제와 가상의 일관성
____시맨틱 지식
____물리적 공간
__소프트웨어 엔지니어링 요건
____플랫폼 추상화
____사용자 인터페이스 추상화
____재사용성과 확장성
____분산 컴퓨팅
____분리 시뮬레이션
__분산 객체 시스템
____객체 관리
____사례 연구: SHEEP
__데이터플로우
____데이터플로우 그래프
____멀티모드 상호작용
____스레드와 스케줄링
____사례 연구: 웨어러블 증강 현실 설정
__씬 그래프
____씬 그래프의 기초
____의존성 그래프
____씬 그래프 통합
____분산 공유 씬 그래프
__개발자 지원
____매개변수 구성
____선언적 스크립팅
____사례 연구: 증강 현실 투어 가이드
____절차적 스크립팅
____혼합 언어 프로그래밍
____런타임 재구성
____AR 플랫폼 선택
____요약

14장. 미래
__무엇이 비즈니스 사례의 동력이 될 수 있을까
____전문 사용자
____소비자
__AR 개발자의 위시 리스트
____저수준 카메라 API
____여러 카메라
____광시야각 카메라
____센서
____통합 메모리
____모바일 GPU의 병렬 프로그래밍
____더 나은 디스플레이
__AR을 야외로
____협조적이지 않은 사용자
____제한된 기기 역량
____위치 측정 성공률
__스마트 물체와의 인터페이스
__가상 현실과 증강 현실의 합류 지점
__사람의 증강
__극적 매체로서의 AR
__소셜 컴퓨팅 플랫폼으로서의 AR
__요약

출판사 서평

★ 이 책에서 다루는 내용 ★
■ 디스플레이: 헤드마운트, 핸드헬드, 프로젝터, 청각, 햅틱
■ 트래킹/센싱: 물리 원칙, 센서 퓨전, 실시간 컴퓨터 비전
■ 캘리브레이션/등록: 반복적이고 정확하며 일관된 방식
■ 실제와 가상 객체의 매끄러운 연결
■ 직관적으로 이해하기 쉬운 시각화
■ 상호작용: 상황형 브라우징부터 완전한 3D 상호작용까지
■ 새로운 지오메트리 콘텐츠 모델링
■ AR 프레젠테이션과 데이터베이스 모델링 저작
■ 실시간, 멀티미디어, 분산형 요소를 활용한 AR 시스템 구성

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