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최신 그래픽스 프로세싱 유닛(GPU) 프로그래밍 기술을 보여주는 『GPU Gems』 제3권. 고품질의 GPU 프로그래밍 예제들의 모음집이다. 1~4 섹션은 지오메트리, 라이팅과 섀도, 렌더링, 이미지 효과의 영역에서 GPU를 사용하는 그래픽 응용 프로그램을 중심으로 다룬다. 5, 6섹션은 데이터 병렬 GPU 기술로 처리할 수 있는 비그래픽 응용 프로그램의 구체적인 예를 제공해 GPU 기술의 범위를 확장해 각종 시뮬레이션과 암호화, 응용 프로그램 등에 다양하게 적용할 수 있도록 했다.
저자: HUBERT NGUYEN
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
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
