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신뢰도 높은 사용 가능한 물리엔진을 어떻게 만들 것인가?

게임 물리 엔진 개발에 관련한 최고의 명서로 불리는 이 책은 여러 수학적인 문제를 풀어야 하는 게임 엔진 개발 과정을 자세히 다루고 있다. 이 책은 게임에 바로 적용할 수 있는 수준의 완벽한 물리 엔진을 기초부터 고 난이도까지의 전 과정을 자세하게 소개하고 있다.

●충돌 감지, 2D 물리학, 플래시 게임을 위한 캐주얼 게임 물리학
●다이어그램과 코드를 활용한 새로운 개념을 설명, 각 장마다 연습문제와 해당 리소스 코드 제공
●입자 효과, 비행 시뮬레이션, 자동차 물리학, 나무 상자, 파괴 가능한 오브젝트, 옷감과 랙돌, 그 밖의 다양한 효과와 기법 소개
●웹사이트(www.procyclone.com)를 통해 수정 활용이 가능한 사이클론 물리 엔진 소스 코드와 물리 시스템이 실제 구현되어 동작하는 예제 애플리케이션을 제공

최신 유행 캐주얼 게임과 충돌 감지 기능에 대한 모든 것과 물리 엔진의 처음과 끝까지의 과정을 다룬 이 책을 학습하면 뉴튼의 물리 법칙 기반의 물리학 시뮬레이션과 현실적인 부분의 개선을 통해 각자 다른 환경에서 어떤 효과를 발휘할 수 있는지 미리 예측을 할 수 있을 것이다.

CHAPTER 1 소개
1.1 게임 물리란 무엇인가
1.2 물리 엔진이란 무엇인가
1.2.1 물리 엔진의 장점
1.2.2 물리 엔진의 약점
1.3 물리 엔진으로의 접근방법
1.3.1 물체의 종류
1.3.2 접촉 해소
1.3.3 충격량과 힘
1.3.4 만들고자 하는 것
1.4 물리 엔진에서의 수학
1.4.1 알아야 할 수학
1.4.2 살펴볼 수학 연산
1.4.3 이 책에서 다룰 수학 내용
1.5 이 책의 소스코드
1.6 이 책의 구성
1.6.1 연습문제와 프로젝트

01 P A R T 입자 물리학

CHAPTER 2 입자 수학
2.1 벡터
2.1.1 왼손 좌표계 vs 오른손 좌표계
2.1.2 벡터와 방향
2.1.3 스칼라와 벡터의 곱셈
2.1.4 벡터의 덧셈과 뺄셈
2.1.5 벡터의 곱셈
2.1.6 성분 곱셈
2.1.7 벡터의 내적
2.1.8 벡터곱
2.1.9 정규직교 기저
2.2 미적분학
2.2.1 미분
2.2.2 적분
2.3 요약
2.4 연습문제

CHAPTER 3 운동법칙
3.1 입자
3.2 운동 제1법칙과 제2법칙
3.2.1 힘 방정식
3.2.2 입자에 질량을 적용하기
3.2.3 운동량과 속도
3.2.4 중력
3.3 적분기
3.3.1 업데이트 방정식
3.3.2 완전한 형태의 적분기
3.4 요약
3.5 연습문제

CHAPTER 4 입자 물리 엔진
4.1 탄도학
4.1.1 발사체 속성 지정
4.1.2 구현
4.2 불꽃놀이
4.2.1 불꽃 데이터
4.2.2 불꽃놀이 계산 규칙
4.2.3 구현
4.3 요약
4.4 프로젝트

02 P A R T 질량 집합 물리

CHAPTER 5 Aing General Forces
5.1 달랑베르의 원리
5.2 힘 발생기
5.2.1 인터페이스와 다형성
5.2.2 구현
5.2.3 중력 힘 발생기
5.2.4 드래그 힘 발생기
5.3 내장 중력과 댐핑
5.4 요약
5.5 연습문제

CHAPTER 6 스프링과 스프링 유사 물체
6.1 후크의 법칙
6.2 스프링 힘 발생기
6.2.1 기본적인 스프링 힘 발생기
6.2.2 고정 스프링 힘 발생기
6.2.3 탄성 고무줄 힘 발생기
6.2.4 부력 힘 발생기
6.3 뻣뻣한 스프링
6.3.1 뻣뻣한 스프링 문제
6.3.2 뻣뻣한 스프링을 흉내 내기
6.4 요약
6.5 연습문제

CHAPTER 7 강성 제약 조건
7.1 단순 충돌 해소
7.1.1 접근 속도
7.1.2 반발 계수
7.1.3 충돌의 방향과 접촉 법선
7.1.4 충격량
7.2 충돌 처리
7.2.1 충돌 검출
7.2.2 겹치는 부분의 해결
7.2.3 정지 접촉
7.3 접촉 처리기 알고리즘
7.3.1 접촉 처리 순서
7.3.2 시분할 엔진
7.4 충돌과 비슷한 것들
7.4.1 끈
7.4.2 막대기
7.5 요약
7.6 연습문제

CHAPTER 8 질량 집합 물리 엔진
8.1 엔진 개요
8.2 물리 엔진의 사용
8.2.1 출렁다리와 끈
8.2.2 마찰
8.2.3 BLOB 게임
8.3 요약
8.4 프로젝트

03 P A R T Rigid-Body Physics

CHAPTER 9 물체의 회전
9.1 2D에서 물체의 회전
9.1.1 회전각
9.1.2 각속도
9.1.3 질량 중심과 원점
9.2 3차원에서의 방향
9.2.1 오일러 각
9.2.2 회전축과 회전각
9.2.3 회전 행렬
9.2.4 사원수
9.3 각속도와 각가속도
9.3.1 점의 속도
9.3.2 각가속도
9.4 코드로 구현하기
9.4.1 행렬 클래스
9.4.2 행렬의 곱셈
9.4.3 역행렬과 전치 행렬
9.4.4 사원수를 행렬로 변환
9.4.5 벡터의 변환
9.4.6 행렬의 기저 바꾸기
9.4.7 사원수 클래스
9.4.8 사원수의 정규화
9.4.9 사원수의 결합
9.4.10 회전
9.4.11 각속도에 의한 업데이트
9.5 요약
9.6 연습문제

CHAPTER 10 강체의 운동 법칙
10.1 강체
10.2 회전을 위한 뉴튼의 운동 제2법칙
10.2.1 토크
10.2.2 관성 모멘트
10.2.3 월드 좌표계에서의 관성 텐서
10.3 회전에 대한 달랑베르의 원리
10.3.1 힘 발생기
10.4 강체 적분
10.5 요약
10.6 연습문제

CHAPTER 11 강체 물리 엔진
11.1 엔진 개요
11.2 물리 엔진의 활용
11.2.1 비행 시뮬레이터
11.2.2 선박 시뮬레이터
11.3 요약
11.4 프로젝트

04 P A R T Collision Detection

CHAPTER 12 충돌 감지
12.1 충돌 감지 파이프라인
12.2 포괄적 충돌 감지
12.2.1 요구사항
12.3 바운딩 볼륨 계층 구조
12.3.1 계층 구조
12.3.2 계층 구조 만들기
12.3.3 서브오브젝트 계층 구조
12.4 공간 분할
12.4.1 이진 공간 분할법
12.4.2 옥트 트리와 쿼드 트리
12.4.3 그리드
12.4.4 다중해상도 맵
12.5 요약
12.6 연습문제

CHAPTER 13 접촉 발생
13.1 충돌 지오메트리
13.1.1 기본적인 도형의 조합
13.2 접촉 발생
13.2.1 접촉 유형
13.2.2 접촉 데이터
13.2.3 점-면 접촉
13.2.4 선-선 접촉
13.2.5 선-면 접촉
13.2.6 면-면 접촉
13.2.7 접촉 발생 이전에 필요한 테스팅
13.3 간단한 충돌 알고리즘
13.3.1 두 개의 구가 충돌하는 경우
13.3.2 구와 평면이 충돌하는 경우
13.3.3 박스와 평면의 충돌
13.3.4 박스와 구 충돌하기
13.4 분리축 테스트
13.4.1 SAT로 접촉 데이터 생성하기
13.4.2 2개의 박스 충돌하기
13.4.3 볼록 다면체 충돌하기
13.5 일관성
13.6 요약
13.7 연습문제

05 P A R T Contact Physics

CHAPTER 14 충돌 처리
14.1 충격과 충격 토크
14.1.1 충격 토크
14.1.2 회전하는 충격
14.1.3 회전 충돌 처리하기
14.2 충돌 충격량
14.2.1 접촉 좌표 변경하기
14.2.2 충격에 의한 속도 변화
14.2.3 속도에 의한 충격량 변화
14.2.4 필요한 속도 변화 계산하기
14.2.5 충격량 계산하기
14.2.6 충격량 적용하기
14.3 상호 관통 처리하기
14.3.1 처리 방법 선택하기
14.3.2 비선형 투영법 구현하기
14.3.3 과회전 방지하기
14.4 충돌 처리 프로세스
14.4.1 충돌 처리 파이프라인
14.4.2 접촉 데이터 준비하기
14.4.3 관통 처리하기
14.4.4 속도 처리하기
14.4.5 상대적인 업데이트 알고리즘
14.5 요약
14.6 연습문제

CHAPTER 15 정지 접촉과 마찰
15.1 정지력
15.1.1 힘 계산하기
15.2 마이크로 충돌
15.2.1 가속도 제거하기
15.2.2 복원 계수 낮추기
15.2.3 새로운 속도 계산
15.3 마찰의 종류
15.3.1 정적 마찰과 동적 마찰
15.3.2 등방성 마찰과 비등방성 마찰
15.4 마찰 구현하기
15.4.1 충격으로서의 마찰
15.4.2 속도 처리 알고리즘 수정하기
15.4.3 모두 합치기
15.5 마찰과 연속적인 접촉 처리
15.6 요약
15.7 연습문제

CHAPTER 16 안정성과 최적화
16.1 안정성
16.1.1 쿼터니온 변환
16.1.2 경사면에서의 상호 관통
16.1.3 안정성 통합
16.1.4 보수적인 충돌 감지의 이점
16.1.5 수학적인 정확도
16.2 최적화
16.2.1 슬립
16.2.2 관통과 속도의 오차 한계
16.2.3 접촉 분류
16.2.4 코드 최적화
16.3 요약

CHAPTER 17 한데 모으기
17.1 엔진 개요
17.2 물리 엔진 활용하기
17.2.1 랙돌
17.2.2 파괴 물리학
17.2.3 폭발 물리학
17.3 엔진의 한계
17.3.1 무더기
17.3.2 반력 마찰
17.3.3 조인트 관절
17.3.4 빡빡한 스프링
17.4 요약
17.5 프로젝트

06 P A R T 더 살펴볼 물리학 주제

CHAPTER 18 2차원 물리학
18.1 2D 또는 3D?
18.2 벡터 수학
18.3 입자 및 질량 집합 물리학
18.4 회전 수학
18.4.1 회전 표시
18.4.2 행렬
18.5 강체 동역학
18.6 충돌 감지
18.6.1 점·선 접촉
18.6.2 선·선 접촉
18.6.3 접촉 생성
18.7 충돌 반응
18.8 요약
18.9 프로젝트

CHAPTER 19 기타 프로그래밍 언어
19.1 ActionScript 3
19.2 C
19.3 자바
19.4 C#
19.5 다른 스크립트 언어

CHAPTER 20 다른 형식의 물리학
20.1 동시 접촉 해소
20.1.1 야코비안
20.1.2 선형 상보성 문제
20.2 좌표 줄이기 접근방식
20.3 요약

부 록 A 유용한 관성 텐서
A.1 이산 질량
A.3 일반 도형
A.3.1 직육면체
A.3.2 구
A.3.3 원통
A.3.4 원뿔
A.3.5 반구체
A.4 2D의 관성 모멘트
A.4.1 2D 도형

부 록 B 유용한 마찰 계수

부 록 C 수학 정리
C.1 벡터
C.2 사원수
C.3 행렬
C.4 적분법
C.5 물리
C.6 기타 공식
■용어집

화려한 그래픽과 웅장한 사운드, 흥미진진한 스토리라인이 엮인 게임은 언제나 즐거움의 대상이자 동시에 늘 그런 게임을 만들고 싶다는 선망의 대상이었습니다. 게임을 테스트하고 품질을 검증하는 QA로서 몇 년의 세월을 보내면서 게임의 핵심, 즉 게임 엔진에 대해서 조금이라도 알아야 한다는 생각을 떨쳐낼 수가 없었는데, 하지만 워낙 다른 분야의 일이라서 쉽게 접근할 수 있는 방법을 찾기란 힘들었습니다. 그러다 우연히 이 책을 접하고, 번역에 참여하면서 게임 엔진에 관한 기초적인 지식과 함께 최신의 게임 엔진 기법을 이해할 수 있는 좋은 기회를 얻을 수 있었습니다. 물론 그 과정이 수월했다고 말하기 어렵지만, 게임 엔진을 처음부터 세세하게 알아보기를 원하는 사람이라면 전공과 업종에 관계없이 이 책이 큰 도움이 되리라고 생각합니다.
(/ '서문' 중에서)