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게임과 3D 그래픽 애플리케이션을 만든다!

이 책은 실시간 3D 컴퓨터 그래픽스 API인 OpenGL 4.3에 대한 소개, 튜토리얼, 참고 자료 등을 다룬다. 초보자에서 경력자에 이르는 다양한 수준에 맞추어 최신 API 기능과 관련 개념을 설명한다. 데스크톱과 모바일 플랫폼을 모두 포함하는 최신 OpenGL 개발에 대한 최신 실전 기술을 습득할 수 있다. 그 외에도 변환, 텍스쳐 매핑, 버퍼, 지오메트리 처리 등도 설명한다.

이전 판에 비해 많은 부분을 개정했으며, 컴퓨트 쉐이더, 텍스쳐 뷰, 간접 드로우, 개선된 API 디버깅 등 여러 가지 새로운 OpenGL 4.3 기능을 다룬다. API에 대해 더 구체적으로 다룰 수 있도록 전체 파이프라인에 대한 설명을 앞부분으로 옮겨, OpenGL과 그래픽스 하드웨어 간의 상호작용에 대해서 자세히 이해할 수 있게 했다.

★ 새로워 내용
이번 판은 이 책의 6번째 개정판이다. 1판은 1996년도에 출간되었는데, 무려 15년 전이다. 시간이 흐름에 따라 OpenGL은 점점 더 진화해왔으며, 책의 독자도 그러했다. 2010년도에 출간된 5판에서도 많은 변화가 있었다. OpenGL은 점점 더 복잡해졌으며, 많은 다양한 기능이 추가되었고, 화면에 무언가를 출력하기 위해 사용자가 해야 할 일이 많아졌다. 이러한 점이 새로 시작하는 학생에게 장벽이 되었으며, 5판은 그 장벽을 낮추기 위해 자세한 부분을 대거 생략하고, 대신 유틸리티 클래스, 함수, 랩퍼, 라이브러리를 제공했다.

이번 개정6판에서는 독자에게 아무것도 감추지 않을 것이다. 이는 화면에 그럴듯한 것을 그리기 위해 시간을 꽤 소비해야 하며, OpenGL의 내부 및 그 하부의 그래픽스 하드웨어와의 상호 작용에 대해 이해하기 위해 추가적인 노력이 필요하다. 가장 기본적인 애플리케이션의 프레임워크만 제공할 것이며, 처음 몇 개의 프로그램은 전혀 감동적이지 않을 것이다. 하지만 책을 끝까지 읽고 나면 친구나 동료, 나아가서 미래의 회사에 자신 있게 무언가를 보여줄 수 있게 될 것이다.

개정6판에서는 OpenGL 레퍼런스 또는 man 페이지의 내용을 뺐다. 레퍼런스 페이지는 온라인(http://www.opengl.org/sdk/docs/man4/)에서 확인할 수 있으며, 온라인 페이지는 항상 최신이다. 이 내용들을 프린트하는 것은 다소 불필요한 것이며, 에러의 소지도 있다. 실제로 5판을 인쇄한 뒤 레퍼런스 페이지에 몇몇 문제점이 발견되었으나 이미 프린트했기 때문에 수정 페이지를 배포할 방법이 없었다. 게다가 레퍼런스는 수백 페이지 분량이 되기 때문에 비용도 더 들고 부피도 커진다. 그래서 레퍼런스 대신 더 많은 내용을 채우고 나머지 부분에 대해서는 환경을 위해 나무 소비를 줄이는 방법을 택했다.

책의 구조도 약간 변경하여 OpenGL을 여러 번 반복하여 다룬다. 한 장을 한 가지 주제에 모두 할당하는 대신, 작동하는 작은 예제를 통해 가능한 한 빨리 그리고 많이 OpenGL을 소개하고, 그 다음엔 여러 영역을 아우르는 기능을 설명한다. 이 방식을 사용하여 선참조나 순환참조의 횟수를 줄이고 ‘걱정하지 마라. 나중에 설명하겠다’라고 말하는 횟수를 줄일 것이다.

★ 다루는 내용
- 실시간 3D 그래픽스의 기본에 대한 실용적인 소개
- 렌더링, 변환, 텍스쳐링에 관한 코어 OpenGL 4.3 기법
- 3D 그래픽스 및 OpenGL을 위한 기본 수학
- 예제로 직접 작성해보는 쉐이더
- 리눅스, OS X, 윈도우를 위한 플랫폼 의존적인 API 초기화 내용을 포함하는 다중 플랫폼 OpenGL
- 버텍스 처리, 드로잉 커맨드, 프리미티브 처리, 프래그먼트, 프레임 버퍼
- 컴퓨트 쉐이더를 사용하여 최신 그래픽스 카드를 그래픽 외의 작업에도 최대한 활용하기
- OpenGL 그래픽스 파이프라인을 모니터링하고 제어하기
- 고급 렌더링 기법 : 라이트 시뮬레이션, 예술적인 비실사 렌더링, 지연 쉐이딩
- 최신 OpenGL 디버깅 및 성능 최적화

★ 대상독자
이 책은 OpenGL로 컴퓨터 그래픽스를 배우려는 사람 그리고 이미 그래픽스는 알지만 OpenGL을 배우려는 사람 모두를 위한 책이다. 컴퓨터 공학, 컴퓨터 그래픽스, 게임 디자인 등을 전공하는 학생, 실무 소프트웨어 개발자, 취미로 배우려는 사람, 또는 단지 새로운 것을 배우길 좋아하는 사람을 위한 책이다. 이 책은 독자가 컴퓨터 그래픽스나 OpenGL에 대해 전혀 모른다는 것을 전제로 하였다. 하지만 C++를 활용한 컴퓨터 프로그래밍에는 익숙해야 할 것이다.
이 책의 목표 중 하나는 사전지식이 전혀 필요 없거나 또는 최소한의 사전지식만으로도 충분히 공부할 수 있도록 하는 것이다.

★ 이 책의 구성

이 책은 다음과 같이 총 3부로 구성되어 있다.

1부 OpenGL 기초
OpenGL이 무엇인지, 그리고 어떻게 그래픽 파이프라인에 연결하는지에 대해 설명하고, 전체 시스템의 다른 파트에 대한 지식 없이도 각 섹션에 대해 충분히 이해할 수 있을 만한 최소한의 예제를 제공한다. 3D 컴퓨터 그래픽스의 기초를 설명하고, 애플리케이션 사용자들에게 멋진 경험을 제공하기 위해 OpenGL이 어떻게 대량의 데이터를 처리하는지 설명한다. 또한 OpenGL 애플리케이션의 핵심부분인 쉐이더 프로그래밍 모델도 설명할 것이다.

2부 OpenGL 심화
그래픽스 파이프라인의 여러 파트에 걸치는 필요한 지식을 먼저 알려주고 이미 소개된 개념과 관련 있는 OpenGL의 기능들을 소개한다. 이러한 방법을 통해 복잡한 주제를 쉽게 이해할 수 있고 더 자세한 내용을 위해서는 책의 뒷부분을 참조하면 된다. OpenGL 시스템을 다시 설명하는 것이기 때문에 OpenGL의 각 파트를 떠난 데이터가 어디(앞서 설명한 내용을 바탕으로 어떤 파트인지 개략적으로 알 수 있다)로 이동하는지 파악할 수 있다.

3부 OpenGL 실전
그래픽스 파이프라인을 깊이 다루면서 좀 더 고급 주제를 다루고 OpenGL의 여러 기능을 사용하는 많은 예제를 다룰 것이다. 많은 예제를 통해 여러 가지 다양한 렌더링 테크닉을 제공하고, OpenGL에 관한 제안 및 권고사항을 설명하고, 성능 관련 사항을 언급하고, 모바일 장치를 포함한 여러 가지 주요 개발 플랫폼에서 OpenGL을 사용하는 실무 방법에 대해 소개할 것이다.

『OpenGL Super Bible』은 오랫동안 3D 그래픽스 개발자들의 필수 참고 서적이었습니다. 이번 개정판은 특히 멀티 플랫폼의 중요성이 강조되는 터라 더 의의가 크다고 할 수 있습니다. 우리는 지금까지 고수준의 렌더링 알고리즘과 빠르게 발전하는 타깃 GPU 및 API 사이를 조율하기 위해 많은 노력을 했습니다. 우리의 총 경력은 실시간 그래픽 프로그래밍 분야에서 35년이 넘지만, 항상 배워야 할 것들이 있었습니다. 따라서 이 책의 새 개정판에 흥분하지 않을 수 없습니다.
90년대에 OpenGL을 사용했던 우리 세대의 많은 프로그래머는 윈도우 게임을 출시하기 위해서는 시장 변화에 맞추어 1995년에 처음 릴리즈된 Direct3D를 사용해야 했습니다. 초창기 Direct3D는 OpenGL을 흉내 내는 수준이었지만, 나중에는 발 빠르게 최신 GPU 기능을 적용하고, 특히 프로그래머블 그래픽스 하드웨어로 전환했습니다.
이러한 전환기에 마이크로소프트는 꾸준히 8년간 Direct3D의 새 버전을 내놓으며, 2002년에 DirectX 9을 출시했습니다. 하지만 DirectX 10에서는 DirectX의 새 버전이 새로운 윈도우에 종속되도록 출시 전략을 수정했습니다. 이는 제품 사용시기만의 문제가 아니라 기존 제품의 지원에 관한 내용을 포함하는 것입니다. 즉, DirectX의 새 버전이 더 자주 출시되지 않는 정도가 아니라, 최근 11년간 단 두 가지 메이저 버전만이 출시된 것입니다. 더군다나 그 제품들은 오래된 특정 버전의 윈도우에서는 지원되지 않았습니다. 자연적으로 마이크로소프트의 이러한 전략 변화는 GPU 협력업체들이 윈도우에 혁신적인 기능을 제공하는 데 제약적인 요소가 되었습니다.
다행히 이 기간에 OpenGL 아키텍처 검수 위원회는 OpenGL을 다시 선두 위치로 끌어올렸습니다. 사실 최근 5년간 많은 변화가 있었으며 결과적으로 OpenGL이 다시 정점의 위치에 올라 게임 개발에 적합하게 된 것입니다. 특히 점점 더 많은 개발자가 OS X과 Linux 등을 포함하는 멀티 플랫폼 전략을 따르게 되었습니다.
OpenGL은 최신 GPU 기능을 DirectX 10이나 DirectX 11 등을 지원하는 최신 버전의 Windows뿐만 아니라 모든 Windows 버전에 제공하기 때문에, Windows를 메인 플랫폼으로 삼는 개발자들에게도 이점이 있습니다. 점점 커가는 아시아 시장을 예를 들자면, 아시아의 스팀(Steam) 고객들은 서구의 고객들과 동일한 PC 하드웨어라고 하더라도 Windows XP를 사용하는 경우가 매우 많았습니다. Windows XP에서는 DirectX 10이나 DirectX 11을 사용할 수 없습니다. Direct3D와는 달리 OpenGL로 작성된 애플리케이션은 고객의 하드웨어에 맞는 최신 기능을 제공할 수 있기 때문에 Windows XP를 사용한다고 하더라도 품질이 떨어지는 렌더링 코드를 유지할 필요가 없었습니다.
개정6판은 여러 방면의 소프트웨어 개발자를 위한 중요한 자료가 될 것입니다. 올바른 방향으로 끌어줄 도움이 필요한 기본적인 수학 및 프로그래밍 지식을 가진 학생들뿐만 아니라 경험 많은 실무 개발자들도 특정 API 기능에 대한 핵심적인 내용을 자세히 습득할 수 있습니다. 특히 수년 만에 다시 OpenGL로 돌아오는 많은 경력자에게도 이 책은 매우 값진 자료가 될 것이라 확신합니다.
개정6판은 OpenGL 4.3의 많은 새로운 기능, 예를 들면 컴퓨트 쉐이더, 텍스처 뷰, 간접 멀티 드로우, 개선된 API 디버깅 등을 소개합니다.
이전 판의 독자들도 이 책은 API 설명 이상의 정보를 제공하며 주요 애플리케이션 기법을 소개하기 때문에 의미가 있을 것입니다. 최신 디버깅 기법, 그림자 매핑, 비실사 렌더링, 지연 렌더링 등에 관한 자세한 설명뿐 아니라 Linux, Mac OS X, Windows를 위한 플랫폼 특정 API 초기화 설명 등을 한곳에 모아놓았다는 것만 해도 이 책은 충분한 값어치가 있습니다.
가장 많은 사용자를 포함하기 위해 다양한 플랫폼에서 동작하는 3D 그래픽 코드를 작성하기 위한 OpenGL을 시작하는 것이 올바른 방향이라고 생각합니다. 그뿐만 아니라 지금이 경력자들도 다시 OpenGL로 돌아오기에 가장 좋은 시기라고 생각합니다.

I부. OpenGL 기초

CHAPTER 1 소개
__1.1 OpenGL과 그래픽스 파이프라인
__1.2 OpenGL의 기원과 진화
__1.3 프리미티브, 파이프라인, 픽셀
__1.4 마치며

CHAPTER 2 나의 첫 번째 OpenGL 프로그램
__2.1 간단한 애플리케이션 작성하기
__2.2 쉐이더 사용하기
__2.3 처음 그리는 삼각형
__2.4 마치며

CHAPTER 3 파이프라인 따라가기
__3.1 버텍스 쉐이더에 데이터 전달하기
__3.2 스테이지 간 데이터 전달
__3.3 테셀레이션
__3.4 지오메트리 쉐이더
__3.5 프리미티브 어셈블리, 클리핑, 래스터라이제이션
__3.6 프래그먼트 쉐이더
__3.7 프레임버퍼 동작
__3.8 컴퓨트 쉐이더
__3.9 마치며

CHAPTER 4 3D 그래픽스를 위한 수학
__4.1 이 장이 바로 그 무시무시한 수학 장인가?
__4.2 3D 그래픽스 수학 속성 과정
__4.3 변환 이해하기
__4.4 선, 곡선, 스플라인 보간하기
__4.5 마치며

CHAPTER 5 데이터
__5.1 버퍼
__5.2 유니폼
__5.3 쉐이더 스토리지 블록
__5.4 어토믹 카운터
__5.5 텍스처
__5.6 마치며

CHAPTER 6 쉐이더와 프로그램
__6.1 언어 개요
__6.2 프로그램 컴파일, 링킹, 테스트하기
__6.3 마치며

II부. OpenGL 심화

CHAPTER 7 버텍스 프로세싱 및 드로잉 커맨드
__7.1 버텍스 프로세싱
__7.2 드로잉 커맨드
__7.3 변환된 버텍스 저장하기
__7.4 클리핑
__7.5 마치며

CHAPTER 8 프리미티브 프로세싱
__8.1 테셀레이션
__8.2 지오메트리 쉐이더
__8.3 마치며

CHAPTER 9 프래그먼트 프로세싱 및 프레임버퍼
__9.1 프래그먼트 쉐이더
__9.2 프래그먼트별 테스트
__9.3 색상 출력
__9.4 오프스크린 렌더링
__9.5 안티에일리어싱
__9.6 고급 프레임버퍼 포맷
__9.7 포인트 스프라이트
__9.8 이미지에서 얻어오기
__9.9 마치며

CHAPTER 10 컴퓨트 쉐이더
__10.1 컴퓨트 쉐이더 사용하기
__10.2 예제
__10.3 마치며

CHAPTER 11 파이프라인 제어 및 모니터링
__11.1 질의
__11.2 OpenGL 동기화하기
__11.3 마치며

III부. OpenGL 실전

CHAPTER 12 렌더링 테크닉
__12.1 라이팅 모델
__12.2 비실사 렌더링
__12.3 다른 렌더링 방식
__12.4 마치며

CHAPTER 13 디버깅 및 성능 최적화
__13.1 애플리케이션 디버깅
__13.2 성능 최적화
__13.3 마치며

CHAPTER 14 플랫폼 세부사항
__14.1 OpenGL에서 확장 기능 사용하기
__14.2 Windows 환경에서의 OpenGL
__14.3 Mac OSX 에서의 OpenGL
__14.4 Linux에서의 OpenGL
__14.5 모바일 플랫폼에서 OpenGL
__14.6 마치며

부록
__ A 참고문헌
__ B SBM 파일 포맷
__ C 슈퍼바이블 툴
__ D 용어 정리