차세대 3D 엔진에 필요한 가장 필수적인 알고리즘을 조명한다." Martin Mittring (수석 그래픽 프로그래머 / Crytek)
베스트셀러 GPU Gems 시리즈의 세 번째 볼륨은 현재의 최신 그래픽스 프로세싱 유닛(GPU) 프로그래밍 기술의 단면을 보여주고 있다. 현대 GPU의 프로그래밍 가능성은 개발자들이 단순히 GPU의 능력을 분리하는 것뿐만 아니라 이 훌륭한 연산 능력을 특히 CUDA 아키텍처와 함께 물리 시뮬레이션, 재무 시뮬레이션, 심지어 바이러스 감지 등과 같은 비그래픽 응용 프로그램까지 확장할 수 있도록 해 준다. 그래픽스는 GPU를 위한 주요 응용 프로그램으로 남아 있고 독자 여러분은 초현실적인 캐릭터와 더 발전된 라이팅, 렌더링 후 합성 효과와 같은 기술의 최신 알고리즘을 살펴볼 수 있을 것이다.
이 책은 아트 수준인 GPU 프로그래밍 예제들의 모음집으로, 데이터 병렬 처리를 실무에 적용하는 것과 관련되어 있다. 첫 번째의 네 개의 섹션은 지오메트리, 라이팅과 섀도, 렌더링, 이미지 효과의 영역에서 GPU를 사용하는 그래픽 응용 프로그램을 중심으로 다룬다. 다섯 번째와 여섯 번째 섹션에서는 데이터 병렬 GPU 기술로 처리할 수 있는 비그래픽 응용 프로그램의 구체적인 예를 제공해서 GPU 기술의 범위를 확장한다. 이러한 응용 프로그램은 강체 시뮬레이션부터 유체 시뮬레이션의 범위까지, 바이러스 기호 매핑부터 암호화와 복호화까지 또한 난수 생성부터 가우시안의 생성까지 다양하게 적용할 수 있다.
이 책의 독자 그래픽스와 관련된 장에 대해서는 'HLSL', 'GLSL' 또는 'Cg'로 이름 붙여진 고수준 프로그래밍 언어뿐만 아니라 DirectX와 OpenGL과 같은 그래픽스 API들을 포함해 컴퓨터 그래픽스에 친근한 사람들이 독자가 되기를 기대한다. 양방향 3D 응용 프로그램을 위해 일한다면 이 책에서 현재와 미래의 GPU를 위한 풍부한 응용 프로그램 기술을 찾아볼 수 있을 것이다. 컴퓨팅과 CUDA에 관심이 있는 독자들은 병렬 연산의 개념을 이해하는 것이 최선임을 알 수 있을 것이다. 또한 이것을 위해 C 프로그래밍 지식이 필요하다.
이 책은 많은 사람들의 헌신으로 만들어진 책으로, 수많은 저자들이 그들의 최근 작업을 GPU 커뮤니티에 제출하는 방식으로 이 책에 기고했다. 이러한 큰 도움을 준 강력한 장(Chapter)들은 수천 명의 개발자들이 그들의 응용 프로그램에 적용하는 데 매우 유용할 것이다. 우리의 섹션 편집자인 Cyril Zeller, Evan Hart, Ignacio Castano, Kevin Bjorke, Kevin Myers, Nolan Goodnight는 매우 중요한 역할을 했고, 저자들에게 피드백을 제공하여 각 장이 최대한 잘 만들어지도록 훌륭한 가이드를 제공했다. 그들의 전문적인 지식뿐만 아니라 업무가 바빴는데도 이 책에 헌신했기 때문에 이 책이 출간될 수 있었다. GPU Gems 3를 명확하게 설명하기 위해 수많은 다이어그램과 그림, 스크린샷이 필요했다. 약 500여 종의 그림을 통합하기 위해 많은 노력이 필요했는데, 이것을 위해 훌륭하게 작업해 준 Michael Fornalsk와 Jim Reed에게 감사드리고, 수많은 프로젝트들을 지원해 준 Huey Nguyen와 그의 팀에게도 감사드린다. 또한 놀라울 정도로 멋진 표지와 이 책의 다른 많은 그래픽 요소들을 위해 헌신해 준 Rory Loeb, 각 장이 자리잡을 수 있도록 카피를 편집한 Catherine Kilkenny와 Teresa Saffaie에게도 감사드린다. 이전의 GPU Gems 책들의 편집자였던 Randy Fernando는 이전 볼륨의 책들을 제작했던 그의 풍부한 경험을 공유해 주었다. 통찰력 있고 진보적인 서문을 작성한 Kurt Akeley, Addison-Wesley Professional의 Peter Gordon와 John Fuller, Kim Boedigheimer는 이 프로젝트의 마케팅 측면에서 Curt Johnson에게 전달되기 전에 완성될 수 있도록 관리했고, Christopher Keane은 카피 편집과 교정에서 훌륭한 역할을 했다. <Hubert Nguyer, NVIDIA Corporation>
■ 역자 소개
주혁환 ( kwan001@hotmail.com ) 홍익대학교 기계공학과를 졸업하고, 한국가상현실㈜에서 DirectX, OpenGL, Java 3D를 기반으로 하는 네트워크 가상 현실 엔진과 솔루션을 개발했다. 이후 게임업계에 발을 디뎌 Taff System에서 프로그래머로 근무하면서 게임 엔진과 패키지 게임 및 온라인 게임을 개발했으며, ㈜Hi-WIN에서 CTO로 근무하면서 게임 엔진과 온라인 게임을 개발했다. 현재는 THQ에서 프로젝트 매니저로 일하면서 온라인 게임을 프로듀싱하고 있다.
목차
■ 목차
Part 01. 지오메트리(GEOMETRY) Chapter 01. GPU로 복잡한 지형 자동 생성하기 소개 / 진행 입방체 및 밀도 함수 / 지형 생성 시스템의 개요 / 지형 블록 내부의 폴리곤 생성하기 /
텍스처링과 셰이딩 / 실제 월드를 구현하기 위한 고려 요소 / 결론 / 참고 자료 Chapter 02. 움직이는 군준 렌더링하기 동기 / 인스턴싱에 대한 간단한 복습 / 세부 기술 / 기타 고려 사항 / 결론 / 참고 자료 Chapter 03. DirectX 10 블렌드 셰이프 : 한계 깨기 소개 / 동작 원리 / 예제 실행하기 / 수행 성능 / 참고 자료 Chapter 04. 차세대 스피드 트리 렌더링하기 소개 / 실루엣 클리핑 / 그림자 / 리프 라이팅 / 하이 다이내믹 레인지와 안티에일리어싱 / 알파 투 커버리지 / 결론 / 참고 자료 Chapter 05. 일반적인 메시를 점진적으로 세분화하기 소개 / 개요 / 점진적 세분화 패턴 / 렌더링의 수행 순서 / 결과 / 결론과 앞으로의 방향 / 참고 자료 Chapter 06. 나무를 위한 GPU 생성 자동 기류 애니메이션 소개 / GPU에서의 자동화 애니메이션 / 연상적인 접근 / 시뮬레이션 단계 / 나무의 렌더링 / 분석과 비교 / 요약 / 참고 자료 Chapter 07. GPU를 활용해 메타볼의 정점 기반 시각화하기 메타볼, SPH 기법, 곡면 파티클 / 파티클 제한하기 / 지역 파티클의 반발력 / 파티클의 전면적 분산 / 수행 성능 / 렌더링 / 결론 / 참고 자료
Part 02. 라이트와 섀도 Chapter 08. 전체 영역 가변 섀도 맵 개요 / 관련 작업 / 백분율 근접 필터링 / 가변 섀도 맵 / 전체 영역 가변 섀도 맵 / 백분율 근접 소프트 섀도 / 결론 / 참고 자료 Chapter 09. 글로벌 일루미네이션을 적용한 양방향 시네매틱 라이팅 소개 / 알고리즘의 개요 / 집합 샘플 / 단일 반사 간접 일루미네이션 / 압축을 위한 웨이블릿 / 다중 반사 추가하기 / 산재 매트릭스 저장하기 / GPU를 기반으로 하는 리라이팅 엔진 / 결과 / 결론 / 참고 자료 Chapter 10. 프로그래머블 GPU에서의 병렬 분할 섀도 맵 개요 / 알고리즘 / 하드웨어에 적합한 방법 / 추가 최적화 방안 / 결과 / 결론 / 참고 자료 Chapter 11. 계층적 오클루전 컬링과 지오메트리 셰이더를 사용하는 효과적이고 견고한 섀도 볼륨 소개 / 섀도 볼륨의 개요 / 적용 방법 / 결론 / 참고 자료 Chapter 12. 고품질 앰비언트 오클루전 검토 / 문제 / 견고한 해결책 / 결과 / 수행 성능 / 주의 사항 / 향후의 작업 / 참고 자료 Chapter 13. 후처리로 볼류메트릭 라이트 산란하기 소개 / 희미한 광선 / 볼류메트릭 라이트 산란 / 후처리 픽셀 셰이더 / 화면 공간 차폐 기법 / 다음 순서 / 데모 / 확장 / 요약 / 참고 자료
Part 03. 렌더링 Chapter 14. 사실적인 실시간 피부 렌더링을 위한 발전된 기술 피부의 모습 / 피부 렌더링 시스템의 개요 / 스피큘러 표면 반율 / 산란 이론 / 향상된 하위 표면 산란 / 빠른 블럼 필터 / 결론 / 참고 자료 Chapter 15. 사용 가능한 유니버설 캡처 개요 / 데이터 획득 파이프라인 / 애니메이트된 텍스처 압축 및 해제하기 / 얼굴 연기의 연속화 / 결론 / 참고 자료 Chapter 16. 크라이시스에서 사용한 식물의 절차적 애니메이션 및 셰이딩 절차적 애니메이션 / 식물 셰이딩 / 결론 / 참고 자료 Chapter 17. 견고한 다중 스피큘러 반사와 굴절 소개 / 2차 광선의 추적 / 반사와 굴절 / 결과 / 결론 / 참고 자료 Chapter 18. 릴리프 매핑을 위해 완화된 원뿔 처리하기 소개 / 릴리프 매핑 재검토하기 / 원뿔 스텝 매핑 / 완화된 원뿔 처리하기 / 결론 / 참고 자료 Chapter 19. 타뷸라 라사에서의 지연 셰이딩 소개 / 약간의 배경 지식 / 전방 셰이딩 지원하기 / 발전한 라이팅 기능 / 읽을 수 있는 깊이 버퍼와 노멀 버퍼의 장점 / 주의 사항 / 최적화 / 문제점 / 결과 / 결론 / 참고 자료 Chapter 20. GPU를 기반으로 하는 중요한 샘플링 소개 / 렌더링의 공식화 / 준 무작위 낮은 불일치 시퀀스 / 밉맵 필터링된 샘플 / 수행 성능 / 결론 / 추천 문헌 및 참고 자료
Part 04. 이미지 효과 Chapter 21. 트루 임포스터 소개 / 알고리즘 및 세부 구현 사항 / 결과 / 결론 / 참고 자료 Chapter 22. GPU에서 노멀 맵 제작하기 전통적인 구현 / 가속 구조 / GPU에 공급하기 / 구현 / 결과 / 결론 / 참고 자료 Chapter 23. 고속 오프스크린 파티클 동기 부여 / 오프스크린 렌더링 / 다운샘플링 깊이 / 깊이 테스팅과 부드러운 파티클 / 알파 블렌딩 / 혼합된 해상도의 렌더링 / 결과 / 결론 / 참고 자료 Chapter 24. 선형의 중요성 소개 / 라이트, 디스플레이와 컬러 공간 / 증상 / 교정 / 결론 / 참고 자료 Chapter 25. GPU의 벡터 아트 렌더링 소개 / 2차 스플라인 / 큐빅 스플라인 / 삼각 측정 / 안티에일리어싱 / 코드 / 결론 / 참고 자료 Chapter 26. 색상에 의한 객체 탐지 : 실시간 비디오 이미지 프로세싱을 위해 GPU 사용하기 이미지의 추출 과정 / 색상으로 객체 검출하기 / 결론 / 참고 자료 Chapter 27. 전처리 연산 효과의 모션 블러 소개 / 깊이 버퍼에서 객체 좌표 추출하기 / 모션 블러 수행하기 / 동적인 객체 처리하기 / 오브젝트 제외하기 / 부가 작업 / 결론 / 참고 자료 Chapter 28. 실무적인 전처리 DoF 소개 / 관련 작업 / DoF(Depth of Field) / 알고리즘의 진화 / 알고리즘 완성하기 / 결론 / 제한 사항과 미래의 작업 / 참고 자료
Part 05. 물리 시뮬레이션 Chapter 29. GPU에서의 실시간 강체 시뮬레이션 소개 / GPU에서의 강체 시뮬레이션 / 응용 프로그램 / 결론 / 부록 / 참고 자료 Chapter 30. 실시간 시뮬레이션과 3D 유체 렌더링 소개 / 시뮬레이션 / 렌더링 / 결론 / 참고 자료 Chapter 31. CUDA를 이용한 빠른 N-바디 시뮬레이션 개요 / 전체-페어, N-바디 시뮬레이션 / 전체 페어, N-바디 알고리즘의 CUDA 구현하기 / 수행 성능 결과 / N-바디 시뮬레이션에 GPU를 사용하는 기존의 방법 / 계층적 N-바디 기법 / 결론 / 참고 자료 Chapter 32. CUDA를 사용해 광역 충돌 검출하기 광역 충돌 검출 알고리즘 / 공간적 하위 분할의 CUDA 구현하기 / 수행 성능 결과 / 결론 / 참고 자료 Chapter 33. CUDA를 사용한 충돌 검출용 LCP 알고리즘 병렬 처리 / 물리 파이프라인 / 접점 결정하기 / 수리 최적화 / 볼록 거리 계산하기 / CUDA를 사용한 병렬 LCP 해 / 결과 / 참고 자료 Chapter 34. 사면체의 단일 패스 GPU 검색 변환을 사용한 부호화 거리 필드 소개 / 스캔 기번에서의 손실 오류 / 사면체 GPU의 검색 기법 / 결과 / 결론 / 다음 작업 / 추가 읽을거리 / 참고 자료
Part 06. GPU 컴퓨팅 Chapter 35. GPU에서의 빠른 바이러스 시그니처 매칭 소개 / 패턴 매칭 / GPU 구현하기 / 결과 / 결론 및 앞으로 진행할 작업 / 참고 자료 Chapter 36. GPU에서의 AES 암호화와 복호화 정수 스트림 프로세싱을 위한 새로운 기능 / AES 알고리즘의 개요 / GPU에서 AES 구현하기 / 수행 성능 / 병렬 처리를 위한 고려 사항 / 결론과 향후 작업 / 참고 자료 Chapter 37. 효율적인 난수 생성과 CUDA를 사용한 응용 프로그램 몬테 카를로 시뮬레이션 / 난수 생성기 / 예제 응용 프로그램 / 결론 / 참고 자료 Chapter 38. CUDA를 사용해 지구의 지하층을 이미지로 만들기 소개 / 탄성파 데이터 / 탄성파 처리하기 / GPU 구현하기 / 수행 성능 / 결론 / 참고 자료 Chapter 39. CUDA를 사용한 병렬 전위 합 스캔 소개 / 구현 / 스캔 응용 프로그램 / 결론 / 참고 자료 Chapter 40. 가우스의 증분 계산 소개 및 관련 작업 / 다항식의 전진 차분 / 점증적 가우스 알고리즘 / 오차 해석 / 수행 성능 / 결론 / 참고 자료 Chapter 41. 간결하고 가변 길이를 갖는 GPU 피드백에 맞게 지오메트리 셰이더 사용하기 소개 / 지오메트리 셰이더를 이용하는 이유 / 지오메트리 셰이더를 이용해 동적으로 출력하기 / 알고리즘과 응용 프로그램 / 이득 : GPU 지역성과 SLI / 성능과 한계 / 결론 / 참고 자료
