Unityによる3DCGプログラミング―基本原理と実践(メディアテクノロジーシリーズ〈12〉) [全集叢書]

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目次 1．レンダリングパイプライン 1.1 レンダリングパイプラインと本書の構成 1.2 モデルデータ 1.2.1 サーフェスモデル 1.2.2 ソリッドモデル 1.3 トポロジー 1.3.1 プリミティブ 1.3.2 頂点インデックスバッファ 1.3.3 プリミティブとトポロジー 1.4 レンダリング 1.4.1 パイプライン 1.4.2 ティアリング 1.4.3 垂直同期 1.4.4 ダブルバッファリング 1.5 レンダリングキュー 1.5.1 レンダーキュー 1.5.2 デプスソート 1.5.3 デプスバッファ 1.5.4 不透明メッシュ 1.5.5 半透明メッシュ 1.5.6 アルファブレンド 1.6 まとめ 2．ポリゴンメッシュ 2.1 3次元空間に関する数学的基礎 2.1.1 直交座標系 2.1.2 面の方向 2.2 メッシュの基本的な生成方法 2.2.1 Meshクラス コラム：レンダリングパイプラインと描画命令 2.2.2 ジオメトリ情報の設定 2.2.3 トポロジー情報の設定 2.2.4 メッシュの描画 2.2.5 属性情報の設定 2.3 ループ処理の利用 2.3.1 ジオメトリ情報の設定 2.3.2 トポロジー情報の設定 2.3.3 属性情報の設定 2.3.4 頂点移動による変形 2.4 折れ曲がった面の表現 2.4.1 上面・底面の作成 2.4.2 側面の作成 2.4.3 法線の設定 2.5 再帰処理の利用 2.5.1 L-System 2.5.2 再帰処理 2.5.3 タートルの定義 2.5.4 線による枝の描画 2.5.5 メッシュによる枝の描画 2.6 まとめ 3．カメラ 3.1 実世界のカメラ 3.1.1 ピンホールカメラ 3.1.2 レンズカメラ 3.1.3 投影手法 3.2 座標変換の基礎 3.2.1 同次座標系 3.2.2 アフィン変換 3.3 座標系の必要性 3.3.1 カメラの役割 3.3.2 座標変換の流れ 3.4 各座標系の意味 3.4.1 ローカル座標系 3.4.2 ワールド座標系 3.4.3 ビュー座標系 3.4.4 クリップ座標系・NDC系 3.5 座標変換と行列 3.5.1 ローカル座標系からワールド座標系への変換 コラム：モデル行列の見方 3.5.2 ワールド座標系からビュー座標系への変換 3.5.3 ビュー座標系からクリップ座標系・NDC系への変換 コラム：NDC系？NDC座標系？ 3.5.4 投影行列の導出 3.6 カメラ行列の編集と応用：立体映像 3.6.1 RenderTexture 3.6.2 アナモルフォーシス 3.6.3 投影行列の操作 3.6.4 立体的に見える画像の生成 3.6.5 立体的に見える映像の生成 3.7 まとめ 4．マテリアル 4.1 マテリアルの基本的な概念 4.1.1 属性 4.1.2 シェーディングモデル 4.2 Unityのマテリアル 4.2.1 シェーダ 4.2.2 プロパティ 4.2.3 レンダリングパス コラム：CGPROGRAMとHLSLPROGRAMの違い 4.3 代表的なシェーディングモデルと実装 4.3.1 基本コードの作成 コラム：Unityの標準シェーダライブラリ 4.3.2 完全鏡面 4.3.3 拡散反射 コラム：接空間の連続性 4.3.4 フォン反射 4.3.5 GGX（Ground Glass Unknown） 4.4 マテリアルの効率的な描画手法 4.4.1 プレフィルタリング 4.4.2 拡散反射におけるプレフィルタリング 4.4.3 GGXにおけるプレフィルタリング 4.5 まとめ 5．ライティング 5.1 光源の種類と特性 5.1.1 光源の分類 5.1.2 光源の照明特性 5.2 照明計算の理論的取扱い 5.2.1 点光源 5.2.2 平行光源 5.2.3 スポット光源 5.3 基本的なライティング手法の実装 5.3.1 ライティング計算の基本コード 5.3.2 平行光源のライティング 5.3.3 点光源のライティング 5.3.4 スポット光源のライティング 5.4 シャドウイング 5.4.1 シャドウイングとは 5.4.2 カメラと光源の双対性 5.4.3 シャドウマッピング 5.4.4 シャドウマッピングの実装 5.5 レイトレーシングによる面光源ライティング 5.5.1 面光源における照明計算 5.5.2 レイトレーシングの基礎知識 5.5.3 Unityにおけるレイトレーシング 5.5.4 レイトレーシングによる面光源ライティングの実装 コラム：GPUレイトレーシングの歴史 5.6 まとめ 6．GPGPU 6.1 本章の前提 6.2 スレッドとワープ 6.3 Compute Shaderの使い方 6.3.1 Compute Shaderの書き方 6.3.2 Compute Shaderの実行 6.3.3 サンプルコードの実行 6.4 GPUアーキテクチャ 6.4.1 GPCとTPC 6.4.2 SM 6.4.3 メモリ構造 6.5 排他制御 6.5.1 基本概念 6.5.2 アトミック操作 6.5.3 GPUのアトミック操作 6.5.4 Shared Memory 6.6 コマンドバッファ 6.7 2D流体シミュレーションへの応用 6.7.1 流体シミュレーション 6.7.2 Compute Shader 6.7.3 C#による制御 6.7.4 計算結果の描画 6.7.5 結果 6.8 まとめ 引用・参考文献 索引