Unity による 3DCG プログラミング

【書籍の特徴】 書籍には Unity を利用したプログラム例を豊富に掲載し,Github 上に,実際のコード,書籍内容の理解を深めるための難易度付きの演習問題と解答を公開した。 (Github の URL はコロナ社書籍詳細ページよりご確認ください。) また,コロナ社書籍詳細ページには,関連資料として,口絵に掲載できなかったカラー図版や書籍内 URL のリンク集を掲載している。 2 章から 5 章の内容を順にこなしていけば 3DCG の実際を体験でき,理論と実装を結び付けながら学ぶことができる。 【各章について】 1 章では,コンピュータグラフィックスの基本となるレンダリングパイプラインとその構成要素を学び,レンダリングパイプライン全体の仕組みが把握できるよう解説する。他章に比べやや抽象度が高いが,残りの章の位置付けや相互の関係を俯瞰するためにも飛ばさずに読んでほしい。 2 章では,メッシュを生成する方法を紹介する。まず 3 次元空間でポリゴンを扱うために必要な数学の基礎を簡単に説明した後,正方形メッシュの作り方を通じて基本的なメッシュの扱い方を紹介し,さらに具体的なモデル生成例を通じて,さまざまなモデルを作るために必要な要素を挙げていく。 3 章では,まずメッシュデータをある視点から見た景色に変換するための行列の意味とその導出について学び,メッシュデータを画像に投影する過程への理解を深める。その後,3DCG におけるカメラの特性を応用して,歪んだ画像を生成するカメラを配置し,特定の視点からのみ正投影に見える画像を作る。 4 章では,マテリアルを通じて任意の材質を表現する方法について理解することを目的として,まずは一般的なマテリアルの基礎的な概念を示し,Unity におけるマテリアルを概説する。その後,マテリアルを記述するうえで重要なシェーディングモデルを紹介するとともに,Unity における実装方法について学ぶ。さらに複雑なマテリアルを効率的に描画するための高速化手法を学ぶ。 5 章では,ライティングとシャドウイングの基礎から応用までを体系的に学ぶ。まず,点光源,スポット光源,平行光源,面光源の特性を学び,それらのライティング計算式を導出する。その後,Unity を用いた実装方法を学び,シャドウマップの原理と実装,さらにレイトレーシングによる面光源ライティングを学ぶ。 6 章では,Compute Shader の基本的な使い方について学ぶ。また,GPU アーキテクチャをひもとくことで,Compute Shader を記述する際に必要となる各種宣言がもつ意味についても理解を深める。最後に,粒子ベースの 2 次元流体シミュレーションへの応用例を学ぶ。 【編者からのメッセージ】 読者の方々が本書で得た知識と技術を活用し,より高度な 3DCG の実装や新たな表現の創出に挑戦されることを期待する。