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Three.js로 3D 그래픽 만들기 2/e : WebGL을 위한 자바스크립트 3D 라이브러리

원제 : Learning Three.js: the JavaScript 3D Library for WebGL - Second Edition : Create stunning 3D graphics in your browser using the Three.js JavaScript library

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책소개

WebGL을 위한 자바스크립트 3D 라이브러리

최신 브라우저는 플래시나 자바 같은 플러그인 없이도 브라우저에서 3D 그래픽을 생성할 수 있는 웹지엘(WebGL)을 지원한다. 하지만 웹지엘 프로그래밍은 어렵고 복잡하며, 디버깅도 어렵다. Three.js를 사용하면 웹지엘을 몰라도 자바스크립트를 이용해 직관적으로 멋진 3D 그래픽을 작성할 수 있다. Three.js를 사용해 모든 브라우저에서 동작하는 3D 애니메이션 그래픽을 만드는 데 필요한 모든 것을 풍부한 실전 예제와 함께 알아볼 것이다.

출판사 서평

★ 이 책에서 다루는 내용 ★

■ Three.js가 제공하는 다양한 지오메트리 사용
■ 3D 장면에 사실적인 조명과 그림자 적용
■ Three.js가 제공하는 다양한 카메라 컨트롤을 사용해 3D 장면 탐색
■ 범프 맵과 노멀 맵, 반사 맵, 라이트 맵의 고급 텍스처를 사용한 사실적인 3D 객체 생성
■ OBJ와 STL, 콜라다 같은 외부 포맷의 모델 가져오기와 애니메이션
■ 모프 타겟과 스켈레톤 애니메이션을 이용한 애니메이션 생성
■ Physijs 자바스크립트 라이브러리로 3D 장면에 물리 적용
■ 사용자 정의 꼭지점 셰이더와 프레그먼트 셰이더를 작성해 웹지엘과 직접 상호작용

★ 이 책의 대상 독자 ★

이미 자바스크립트에 대해 알고 있으면서 모든 브라우저에서 실행되는 3D 그래픽을 만들고 싶어 하는 사람들을 위한 책이다. 고급 수학이나 웹지엘에 대한 지식이 없어도 좋다. 자바스크립트와 HTML에 대한 일반적인 지식만 있으면 충분하다. 이 책에서 사용된 모든 도구는 오픈소스며 필요한 자원과 예제는 자유롭게 다운로드할 수 있다. 오늘날의 모든 브라우저에서 실행되는 아름다운 대화형 3D 그래픽을 만들고 싶다면, 이 책이 많은 도움이 될 것이다.

★ 이 책의 구성 ★

1장, 'Three.js로 첫 번째 3D 장면 제작'에서는 Three.js 시작에 필요한 기본 단계를 설명한다. 1장을 마치면 첫 번째 Three.js 장면을 만들고 브라우저에서 첫 3D 장면을 실행시킬 수 있게 될 것이다.

2장, 'Three.js 장면의 기본 구성요소'에서는 Three.js로 작업하는 데 필요한 기본 구성요소에 대해 설명한다. 조명과 메시, 지오메트리, 물질 및 카메라에 대해 알아본다. 또한 2장을 통해 Three.js가 제공하는 다양한 조명과 장면에서 사용할 수 있는 카메라에 대한 개요를 배운다.

3장, 'Three.js에서 사용할 수 있는 다양한 광원'에서는 장면에서 사용할 수 있는 다양한 조명에 대해 자세히 알아본다. 예제를 통해 스포트라이트, 방향 조명, 주변광, 점 조명, 반구 조명 및 지역 조명에 대해 설명한다. 또한 광원에 렌즈 플레어 효과를 적용하는 방법을 설명한다.

4장, 'Three.js 물질로 작업'에서는 메시에 사용할 수 있는 Three.js의 물질에 대해 살펴본다. 물질을 구성할 때 설정할 수 있는 모든 속성을 알아보고 대화형 예제를 통해 Three.js에서 사용할 수 있는 물질을 실험해 볼 수 있다.

5장, '지오메트리로 작업'에서는 Three.js가 제공하는 모든 지오메트리에 대해 알아보는 두 개의 장 중 첫 번째 장이다. 이 장에서는 Three.js에서 지오메트리를 구성하고 생성하는 방법을 설명한다. 또한 대화형 예제를 통해 평면, 원, 형상, 정육면체, 실린더, 토러스, 토러스 매듭, 다면체 같은 지오메트리를 실험해 본다.

6장, '고급 지오메트리와 이항 연산'에서는 5장에 이어 지오메트리를 알아본다. Three.js가 제공하는 콘벡스(Convex)와 레이드(Lathe) 같은 Three.js의 고급 지오메트리를 구성하는 방법을 알아본다. 또한 2D 형상에서 3D 형상을 압출하는 방법과 이항 연산으로 지오메트리를 결합해 새로운 지오메트리를 만드는 방법을 배운다.

7장, '파티클과 스프라이트, 포인트 클라우드'에서는 Three.js에서 포인트 클라우드를 사용하는 방법을 설명한다. 새롭게 또는 기존 지오메트리에서 포인트 클라우드를 만드는 방법을 배운다. 또한 스프라이트와 포인트 클라우드 물질을 사용해 개별 포인트의 모습을 변경하는 방법도 살펴본다.

8장, 고급 메시와 지오메트리의 생성과 로딩 외부 소스에서 메시와 지오메트리를 가져오는 방법과 Three.js의 내부 JSON 포맷을 사용해 지오메트리와 장면을 저장하는 방법을 알아본다. 이 장에서는 또한 OBJ와 DAE, STL, CTM, PLY 같은 파일 포맷에서 모델을 로드하는 방법을 설명한다.

9장, 애니메이션과 카메라 이동 장면을 살아있게 만드는 데 사용할 수 있는 다양한 형태의 애니메이션을 알아본다. Three.js와 함께 Tween.js 라이브러리를 사용하는 방법과 모피(morph) 타깃과 스켈레톤(skeleton) 애니메이션 모델로 작업하는 방법을 설명한다.

10장, 텍스처 로딩과 작업 4장에서 배운 물질을 확장해 텍스처에 대해 자세히 알아본다. 이 장에서는 사용 가능한 다양한 텍스처를 소개하고 어떻게 메시에 적용하는 방법을 제어하는 지 살펴본다. 또한 HTML5 video와 canvas 요소의 출력을 직접 텍스처의 입력으로 사용하는 방법을 알아본다.

11장, 사용자 정의 셰이더와 렌더링 후처리 Three.js로 렌더링된 장면에 후처리 효과를 적용하는 방법을 알아본다. 후처리로 렌더링된 장면에 블러(blur)나 틸트시프트(tiltshift), 세피아 (sepia) 같은 효과를 적용할 수 있다. 이 외에도 자신만의 후처리 효과와 사용자 정의 꼭지점 셰이더, 프레그먼트 셰이더를 만드는 방법을 알아본다.

12장, 장면에 물리 이론과 사운드 추가 Three.js 장면에 물리 이론을 추가하는 방법을 알아본다. 물리 이론으로 객체 사이의 충돌을 발견하거나 중력에 반응하게 만들고, 마찰을 적용할 수 있다. 이 장에서는 Physijs 물리 엔진을 사용하는 방법을 설명한다. 또한 Three.js 장면에 위치 오디오를 추가하는 방법을 알아본다.

목차

1 Three.js로 첫 번째 3D 장면 제작
__Three.js 사용에 필요한 요구사항
__소스 코드 가져오기
____깃을 사용해 저장소 복제
____아카이브를 다운로드하고 추출
____예제 테스트
________대부분의 유닉스/맥 시스템에서 동작하는 파이썬 기반의 웹 서버
________Node.js로 작업하는 경우의 npm 기반 웹 서버
________맥 또는 윈도우용 몽구스 포터블 버전
________파이어폭스와 크롬에서의 보안 설정 비활성화
__HTML 스켈레톤 생성
__3D 객체의 렌더링과 표시
__물질과 광원, 그림자 추가
__애니메이션으로 장면 개선
____requestAnimationFrame 소개
____정육면체 애니메이션
____공 바운싱
__dat.GUI로 실험을 쉽게 만든다
__브라우저 크기 변경에 따라 자동으로 결과물의 크기 조정
__요약

2 Three.js 장면의 기본 구성요소
__장면 작성
____장면의 기본 기능
____장면에 안개 추가
____overrideMaterial 속성 사용
__지오메트리와 메시
____지오메트리의 속성과 함수
____메시용 함수와 속성
__두 가지 카메라의 사용
____직교카메라 대 원근카메라
____특정 지점을 바라보기
__요약

3 Three.js에서 사용할 수 있는 다양한 광원
__Three.js가 제공하는 다양한 빛
__기본 광원
____THREE.AmbientLight
________THREE.Color 객체 사용
____THREE.PointLight
____THREE.SpotLight
____THREE.DirectionalLight
__특수 광원
____THREE.HemisphereLight
____THREE.AreaLight
____LensFlare
__요약

4 Three.js 물질로 작업
__물질의 공통 속성
____기본 속성
____브렌딩 속성
____고급 속성
__간단한 메시부터 시작
____THREE.MeshBasicMaterial
____THREE.MeshDepthMaterial
____물질의 결합
____THREE.MeshNormalMaterial
____THREE.MeshFaceMaterial
__고급 물질
____THREE.MeshLambertMaterial
____THREE.MeshPhongMaterial
____THREE.ShaderMaterial로 자신만의 셰이더 제작
__라인 지오메트리에서 사용할 수 있는 물질
____THREE.LineBasicMaterial
____THREE.LineDashedMaterial
__요약

5 지오메트리로 작업
__Three.js가 제공하는 기본 지오메트리
____2D 지오메트리
________THREE.PlaneGeometry
________THREE.CircleGeometry
________THREE.RingGeometry
________THREE.ShapeGeometry
____3D 지오메트리
________THREE.BoxGeometry
________THREE.SphereGeometry
________THREE.CylinderGeometry
________THREE.TorusGeometry
________THREE.TorusKnotGeometry
________THREE.PolyhedronGeometry
__요약

6 고급 지오메트리와 이항 연산
__THREE.ConvexGeometry
__THREE.LatheGeometry
____압출로 지오메트리 생성
________THREE.ExtrudeGeometry
________THREE.TubeGeometry
________SVG에서 압출
________THREE.ParmametricGeometry
__3D 텍스트 생성
____텍스트 렌더링
____사용자 정의 폰트 추가
__이항 연산으로 메시 결합
____subtract 함수
____intersect 함수
____union 함수
__요약

7 파티클과 스프라이트, 포인트 클라우드
__파티클의 이해
__파티클과 THREE.PointCloud, THREE.PointCloudMaterial
__HTML5 캔버스로 파티클에 스타일 주기
____HTML5 캔버스를 THREE.CanvasRenderer와 함께 사용
____HTML5 캔버스를 WebGLRenderer와 함께 사용
__텍스처로 파티클에 스타일 주기
__스프라이트 맵으로 작업
__고급 지오메트리에서 THREE.PointCloud 제작
__요약

8 고급 메시와 지오메트리의 생성과 로딩
__지오메트리의 그룹화와 병합
____객체의 그룹화
__여러 메시를 병합해 하나의 메시 생성
__외부 자원에서 지오메트리 로딩
__Thee.js JSON 포맷으로 저장하고 로딩
____THREE.Mesh의 저장과 로딩
____장면의 저장과 로딩
__블렌더로 작업
__블렌더에 Three.js 익스포터 설치
____블렌더에서 모델을 로딩하고 내보내기
__3D 파일 포맷에서 가져오기
____OBJ와 MTL 포맷
____콜라다 모델의 로드
____STL과 CTM, VTK, AWD, Assimp, VRML, 바빌론 모델 로딩
____단백질 데이터 은행에서 가져온 단백질 구조 표시
____PLY 모델로 파티클 시스템 제작
__요약

9 애니메이션과 카메라 이동
__기본 애니메이션
____간단한 애니메이션
____객체 선택
____Tween.js를 이용한 애니메이션
__카메라를 이용한 작업
____TrackballControls
____FlyControls
____RollControls
____FirstPersonControls
____OrbitControl
__모핑과 스켈레탈 애니메이션
____모프 타깃으로 애니메이션
________MorphAnimMesh를 이용한 애니메이션
________morphTargetInfluence 속성으로 애니메이션 생성
____뼈대와 스키닝을 이용한 애니메이션
__외부 모델을 사용해 애니메이션 생성
________블렌더로 뼈대 애니메이션 생성
________콜라다 모델에서 애니메이션 로딩
________퀘이크 모델에서 애니메이션 로드
__요약

10 텍스처 로딩과 작업
__물질에서 텍스처 사용
____텍스처를 로딩하고 메시에 적용
____범프 맵을 사용해 주름 생성
____법선 맵으로 더 세밀한 범프와 주름 생성
____라이트 맵으로 페이크 그림자 생성
____환경 맵으로 페이크 반영 생성
____스페큘라 맵
__고급 텍스처 사용
____사용자 정의 UV 매핑
____래핑 반복
____캔버스에 렌더링하고 이를 텍스처로 사용
________캔버스를 텍스처로 사용
________캔버스를 범프 맵으로 사용
____비디오의 출력을 텍스처로 사용
__요약

11 사용자 정의 셰이더와 렌더링 후처리
__후처리를 위한 Three.js 설정
____THREE.EffectComposer
________후처리를 위한 THREE.EffectComposer 설정
________render 루프 업데이트
__후처리 패스
____간단한 후처리 패스
________THREE.FilePass를 사용해 TV 효과 생성
________THREE.BloomPass로 장면에 블룸 효과 추가
________장면을 점의 집합으로 출력
________동일 화면의 여러 렌더러의 결과 보기
____마스크를 사용한 고급 EffectComposer 흐름
____THREE.ShaderPass로 사용자 정의 효과 주기
________간단한 셰이더
________블러링 셰이더
________고급 셰이더
__사용자 정의 후처리 셰이더 생성
____사용자 정의 그레이스케일 셰이더
____사용자 정의 비트 셰이더 생성
__요약

12 장면에 물리 이론과 사운드 추가
__기본 Three.js 장면 제작
__물질 속성
__기본 지원 형상
__제약조건을 사용해 객체의 움직임 제한
____PointConstraint를 사용해 두 지점 사이의 움직임 제한
____HingeConstraint로 문 같은 제약조건 생성
____SliderConstraint로 움직임을 단일 축으로 제한
____ConeTwistConstraint로 구상관절 같은 제약조건 생성
____DOFConstraint로 상세한 제어 생성
____장면에 사운드 추가
__요약

본문중에서

지난 몇 년간 브라우저는 복잡한 애플리케이션과 그래픽을 제공할 수 있는 더 강력한 플랫폼으로 성장해 왔다. 대부분의 최신 브라우저들은 웹지엘(WebGL)을 채택했다. 웹지엘로 브라우저에서 아름다운 2D 애플리케이션과 그래픽을 만들 수 있을 뿐만 아니라, GPU를 사용해 아름답고 성능 좋은 3D 애플리케이션까지 만들 수 있게 되었다. 하지만 웹지엘로 직접 프로그래밍하는 것은 매우 복잡하다. 웹지엘의 내부를 상세히 이해하고 복잡한 셰이더 언어를 배워야 한다. Three.js는 웹지엘의 기능을 아주 쉽게 사용할 수 있는 자바스크립트 API를 제공해 웹지엘을 배우지 않고도 아름다운 3D 그래픽을 만들 수 있게 해준다. Three.js는 브라우저에서 직접 3D 장면을 만드는 데 사용할 수 있는 많은 기능과 API를 제공한다. 이 책에서 제공하는 대화형 예제와 샘플 코드를 통해 Three.js가 제공하는 다양한 API를 배울 수 있다.
(/ '지은이의 말' 중에서)

Three.js는 웹지엘을 쉽게 사용할 수 있게 해 주는 자바스크립트 라이브러리다. 플러그인 없이 웹 브라우저만으로 동작하는 고품질의 3D 그래픽을 구현할 수 있게 해 주는 웹지엘 1.0 규격이 발표된 것이 2011년이지만 웹지엘이 제공해주는 무궁한 가능성에 비해 실제 구현이 많지 않은 것이 사실이다. 이는 직접 웹지엘 장면을 제작하기 위해서는 많은 작업과 3D 그래픽에 대한 이해가 필요하기 때문이 아닐까 싶다. Three.js는 이런 작업을 쉽게 해 주는 강력한 프레임워크다. 책에서 제공하는 풍부한 예제를 따라 하다 보면 웹 브라우저만으로 이렇게 멋지고 화려한 3D 그래픽을 쉽게 제공할 수 있다는 사실에 놀라게 될 것이다. 이제 브라우저만 있으면 많은 작업들이 가능해졌다. 브라우저로 디바이스를 직접 제어하고 네이티브 애플리케이션에 버금가는 웹 애플리케이션 개발이 가능할 뿐 아니라, 화상통신이나 웹소켓 같은 다양한 통신 방법의 제공, 2D 캔버스 그래픽을 이용한 게임도 지원 가능하다. 다음 단계는 3D 그래픽이 될 것이다.
(/ '옮긴이의 말' 중에서)

저자소개

요스 디륵센(Jos Dirksen) [저] 신작알림 SMS신청 작가DB보기
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십 년 이상 소프트웨어 개발자 및 아키텍처로 일했다. 자바와 스칼라 같은 백엔드 기술부터, HTML5와 CSS, 자바스크립트 같은 프론트엔드 개발에 이르기까지 폭넓은 범위의 기술 개발에 많은 경험이 있다. 이 외에도, 정기적으로 컨퍼런스에서 연설하고 자신의 블로그에 새롭고 흥미로운 기술에 대해 쓰는 것을 좋아한다. 또한 새로운 기술을 실험하고 어떻게 하면 그 결과를 아름답게 시각화할 수 있는지에 관심이 많다. 연구 결과는 블로그(http://www.smartjava.org/)에서 확인할 수 있다.
현재 네덜란드 금융기관에서 컨설턴트로 일하고 있으며, 네덜란드의 대형 교육

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소프트웨어 엔지니어로서 오랫동안 웹 브라우저와 웹 서버를 개발했다. 그 경험을 바탕으로 현재는 W3C 및 다양한 국제 표준화 단체에서 웹 관련 표준화 업무를 담당하고 있다. 최근에는 웹 기술을 PC에서 벗어나 모바일이나 DTV, 디지털 사이니지(Digital Signage), 웨어러블(Wearable), 오토모티브(Automotive) 등 다양한 IoT 디바이스에 접목하는 오픈 웹 플랫폼(Open Web Platform)에 관심을 가지고 관련 기술을 계속 연구 중이다. 아울러 워크숍이나 세미나에서의 강연과 학술 기고 등을 통해 오픈 웹 플랫폼과 웹 기술을 전파하는 데 힘쓰고 있다.
에이콘출판사에서

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