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明解 ３次元コンピュータグラフィックス
工学博士 荒屋 真二 著 共立出版 2003年9月
＜詳細目次＞
はじめに
目 次
第１章 3次元CG技術の概要
1.1 3次元CG技術の要点
1.1.1 3次元CGとは
1.1.2 3次元CGと2次元CGの違い
1.1.3 3次元CGにおける画像制作の流れ
1.1.4 3次元CGの要素技術と関連技術
1.2 3次元CG技術の応用と課題
1.2.1 3次元CG技術の応用
1.2.2 3次元CGの技術的課題
1.3 3次元CG技術の歴史
第２章 3次元座標系と3次元幾何変換
2.1 3次元座標系
2.1.1 3次元座標系の必要性
2.1.2 直交座標系と右手系
2.1.3 ワールド座標系とローカル座標系
2.1.4 絶対座標と相対座標
2.2 3次元幾何変換
2.2.1 3次元幾何変換の種類
2.2.2 同次座標系と3次元アフィン変換
2.2.3 逆変換と合成変換
第３章 座標系変換と投影変換
3.1 3次元座標系の変換
3.1.1 モデリング変換
3.1.2 ビューイング変換
3.1.3 正規化変換
3.2 投影変換
3.2.1 投影変換の種類
3.2.2 透視投影変換
3.2.3 平行投影変換
3.3 ビューポート変換
第４章 3次元形状モデリング
4.1 基礎用語
4.1.1 ポリゴン、曲面，パッチ、メッシュ
4.1.2 頂点、辺，面，法線
4.2 3次元形状の基本モデル
4.2.1 ワイヤーフレームモデル
4.2.2 サーフェイスモデル
4.2.3 ソリッドモデル
4.3 3次元形状表面の表現法
4.3.1 ポリゴンによる表現
4.3.2 2次曲面による表現
4.3.3 自由曲面による表現
4.4 3次元形状データの表現法
4.4.1 境界表現
4.4.2 CSG表現
4.4.3 エレベーショングリッド表現
4.4.4 エクストルージョン表現
4.4.5 メタボール表現
第5章 多様なモデリング手法
5.1 特殊な対象のモデリング
5.1.1 フラクタル表現
5.1.2 パーティクル表現
5.1.3 ボクセル表現
5.1.4 8分木表現
5.2 2次元画像を用いたモデリング
5.2.1 模様や質感のモデリング
5.2.2 イメージベースモデル
5.2.3 2次元画像からの3次元形状復元
5.2.4 擬似イメージベースモデル
5.3 インターネットとモデリング
5.3.1 メッシュ圧縮
5.3.2 細分割曲面
5.3.3 プログレッシブメッシュ
5.3.4 LOD
第6章 非形状オブジェクトのモデリング
6.1 視点のモデル
6.1.1 カメラとユーザ視点
6.1.2 視角と焦点距離
6.1.3 ユーザの身長と視力
6.1.4 被写界深度
6.2 光源のモデル
6.2.1 無限遠光源
6.2.2 点光源
6.2.3 スポットライト
6.2.4 線光源と面光源
6.2.5 ヘッドライト
6.3 3次元世界のモデリング
6.3.1 背景のモデル
6.3.2 霧のモデル
6.3.3 音源のモデル
6.3.4 センサのモデル
6.3.5 動きのモデリング
6.4 モデリング手法の選択
第7章 レンダリングの概要
7.1 レンダリングの分類
7.1.1 レンダリングとは
7.1.2 フォトリアリスティックレンダリング
7.1.3 ノンフォトリアリスティックレンダリング
7.1.4 イメージベースレンダリング
7.1.5 ボリュームレンダリング
7.2 レンダリング処理の流れ
7.2.1 視点と光源の設定
7.2.2 座標変換
7.2.3 クリッピング
7.2.4 投影変換
7.2.5 隠面消去
7.2.6 シェーディングとシャドウイング
7.2.7 テクスチャマッピング
7.2.8 ビューポート変換
7.2.9 アンチエイリアシング
7.3 ラスタライズとアンチエイリアシング
7.3.1 3次元CGとラスタライズ
7.3.2 エイリアシングの種類
7.3.3 アンチエイリアシングの方法
第8章 隠面消去とシェーディング
8.1 基本的な隠面消去法
8.1.1 ペインタアルゴリズム
8.1.2 Zバッファ法
8.1.3 スキャンライン法
8.2 光の性質
8.2.1 拡散反射光
8.2.2 鏡面反射光
8.2.3 屈折光
8.2.4 放射光
8.2.5 環境光
8.2.6 物質特有の反射光
8.3 シェーディング
8.3.1 フォンの照明モデル
8.3.2 フラットシェーディング
8.3.3 スムーズシェーディング
8.3.4 グローシェーディング
8.3.5 フォンシェーディング
8.3.6 カラーディザリング
8.4 レイトレーシング法
8.4.1 レイトレーシング法の原理
8.4.2 光線と物体の交差判定
8.4.3 分散レイトレーシング法
第9章 ラジオシティとシャドウイング
9.1 ラジオシティ法
9.1.1 ラジオシティ法とは
9.1.2 ラジオシティ法の基礎式
9.1.3 ラジオシティ方程式
9.1.4 フォームファクタと処理フロー
9.2 シャドウイング
9.2.1 シャドウイングとは
9.2.2 リアルタイムシャドウイング
9.2.3 レイトレーシング法
9.2.4 分散レイトレーシング法
9.2.5 シャドウボリューム法
9.2.6 シャドウマッピング法
9.3 レンダリングの高速化技術
9.3.1 高速化の基本的考え方
9.3.2 バウンディングボリューム法
9.3.3 空間分割法
9.3.4 カリング
9.3.5 ハードウェアレンダリング
9.3.6 ネットワークレンダリング
9.3.7 部分レンダリング
第10章 テクスチャマッピング
10.1 テクスチャマッピングの概要
10.1.1 テクスチャマッピングとは
10.1.2 テクスチャマッピングの分類
10.2 マッピング方式
10.2.1 ラップマッピング
10.2.2 平行投影マッピング
10.2.3 UVマッピング
10.3 ソリッドテクスチャマッピング
10.4 種々の属性へのマッピング
10.4.1 カラーマッピング
10.4.2 バンプマッピング
10.4.3 変位マッピング
10.4.4 透明度マッピング
10.4.5 環境マッピング：反射マッピング
10.4.6 環境マッピング：屈折マッピング
10.5 多重マッピング
10.5.1 マルチテクスチャリング
10.5.2 属性マッピング
10.6 ミップマッピング
10.7 テクスチャの自動生成
10.7.1 表面テクスチャの自動生成
10.7.2 ソリッドテクスチャの自動生成
10.8 マッピング時の画像補間
＜関連用語＞
第11章 ３次元CGアニメーション
11.1 アニメーションの分類
11.2 キーフレーム法
11.3 スケルトンシステム
11.4 キネマティクス
11.5 ヒューマノイドアニメーション
11.6 アクションユニットと顔アニメーション
11.7 パーティクルシステム
11.8 モーフィングとメタモルフォーシス
11.9 モーションブラー
11.10 物理シミュレーション
11.11 モーションキャプチャシステム
11.12 フレームレート
第12章 関連するソフトとハード
12.1 概要
12.1.1 ソフトウェア
12.1.2 ハードウェア
12.2 VRML
12.2.1 VRMLとは
12.2.2 VRMLとWWW
12.2.3 シーングラフ
12.2.4 イベントアーキテクチャ
12.2.5 スクリプティング
12.2.6 プロトタイプ
12.3 グラフィックAPI
12.3.1 グラフィックAPIとは
12.3.2 OpenGL
12.3.3 DirectX
12.3.4 Java 3D
12.3.5 各種APIとVRMLの関連
12.4 ビデオカード
12.4.1 ビデオカードとは
12.4.2 ビデオチップ
12.4.3 バス・インターフェイス
12.4.4 ビデオメモリ
索 引