フォトンマッピング −実写に迫るコンピュータグラフィックス

高品質・高忠実度なコンピュータグラフィックスの技術を詳解する!

このような方におすすめ

○CG系の専門学校、大学、大学院の学生、院生
○ソフト会社のCG設計技術者
  • 著者Stanford University Henrik Wann Jensen 著/東京大学助教授 苗村 健 訳
  • 定価4,180 (本体3,800 円+税)
  • A5 258頁 2002/07発行
  • ISBN978-4-274-07950-4
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  • 概要
  • 主要目次
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 フォトンマップによるコンピュータグラフィックスは、2001年、サンフランシスコで開かれたSIGGRAPHで話題をさらった。

 この技法の開発者である著者の“Realistic Synthesis Using Photon Mapping”(A K Peters,2001)を翻訳したものが本書である。翻訳者は、著者が在籍している研究室に、特別研究員として2年間滞在し、翻訳にあたっては、原著の誤りの修正、記述の不足、新しい画像の補強を行った。さらに、日本の読者のために、訳注をていねいに記述している。

https://www.ohmsha.co.jp/book/9784274079504/
0 本書を読む前に
1 はじめに
2 大域照明の基礎
3 モンテカルロ光線追跡法
4 フォトンマッピング法の概念
5 フォトン追跡法
6 フォトンマップのデータ構造
7 放射輝度の推定値
8 フォトンマップの可視化
9 実践的な2段階アルゴリズム
10 関与媒質
11 最適化手法
A モンテカルロ積分の基礎
B C++によるフォトンマップの実装
C コニャックグラスのモデル
0 本書を読む前に
 0.1 何を描けるのか
  0.1.1 物体表面において反射や屈折を繰り返す光の描画
  0.1.2 媒質の中で散乱や吸収を繰り返す光の描画
  0.1.3 素材の透明感や質感の描画
 0.2 どうやって描くのか
  0.2.1 2段階に処理を分割
  0.2.2 モデル記述に依存しないフォトンマップ
  0.2.3 統計的処理に対する配慮
  0.2.4 その他
 0.3 本書から何を学ぶことができるのか

1 はじめに
 1.1 写実的な画像合成
 1.2 大域照明
  1.2.1 光線追跡法
  1.2.2 有限要素ラジオシティ法
  1.2.3 混合手法と多段階手法
  1.2.4 フォトンマッピング法
 1.3 本書の概要

2 大域照明の基礎
 2.1 光の性質
 2.2 照明に関する専門用語
  2.2.1 放射分析学
  2.2.2 測光学
  2.2.3 立体角
 2.3 光の放射
 2.4 光の散乱
  2.4.1 双方向散乱面反射率分布関数
  2.4.2 双方向反射率分布関数
  2.4.3 反射率
  2.4.4 拡散反射
  2.4.5 鏡面反射
  2.4.6 反射のモデル
 2.5 レンダリング方程式
  2.5.1 ラジオシティ方程式
  2.5.2 ノイマン級数展開
  2.5.3 経路積分
 2.6 光伝達の表記法

3 モンテカルロ光線追跡法
 3.1 古典的な光線追跡法
  3.1.1 アルゴリズム
 3.2 経路追跡法
  3.2.1 アルゴリズム
 3.3 双方向経路追跡法
  3.3.1 アルゴリズム
 3.4 メトロポリス光伝達法
  3.4.1 アルゴリズム

4 フォトンマッピング法の概念
 4.1 動機
 4.2 モデルの開発
 4.3 概観

5 フォトン追跡法
 5.1 フォトンの放射
  5.1.1 拡散点光源
  5.1.2 球状の光源
  5.1.3 四角い平面光源
  5.1.4 指向性のある光源
  5.1.5 複雑な光源
  5.1.6 複数の光源
  5.1.7 投影マップ
 5.2 フォトンの散乱
  5.2.1 鏡面反射
  5.2.2 拡散反射
  5.2.3 任意のBRDF反射
  5.2.4 ロシアンルーレット
 5.3 フォトンの格納

6 フォトンマップのデータ構造
 6.1 データ構造
 6.2 フォトンの記述
 6.3 整列kd-木
  6.3.1 メモリの割当て
  6.3.2 整列アルゴリズム
 6.4 最近傍フォトンの効率的発見
  6.4.1 アルゴリズム

7 放射輝度の推定値
 7.1 密度の推定
 7.2 導出
 7.3 アルゴリズム
 7.4 フィルタ処理
  7.4.1 円錐フィルタ
  7.4.2 ガウスフィルタ
  7.4.3 微分照合法
 7.5 フォトンの収集

8 フォトンマップの可視化
 8.1 集光模様の描画
 8.2 色にじみの描画
  8.2.1 直接照明の除外
 8.3 高速な近似
 8.4 集光模様の例
  8.4.1 リングの内側の反射
  8.4.2 プリズムの分光
  8.4.3 非ランバート面における集光模様
  8.4.4 粗い面上に置かれたコニャックのグラス

9 実践的な2段階アルゴリズム
 9.1 概観
 9.2 レンダリング方程式を解く
 9.3 第1段階:フォトンの追跡
  9.3.1 集光模様フォトンマップ
  9.3.2 大域フォトンマップ
 9.4 第2段階:描画
  9.4.1 直接照明
  9.4.2 鏡面反射と光沢反射
  9.4.3 集光模様
  9.4.4 多重の拡散反射
 9.5 例
  9.5.1 4つの描画要素
  9.5.2 フラクタルの箱
  9.5.3 水の入った箱
  9.5.4 点群における大域照明
  9.5.5 山の風景
  9.5.6 ミース・ファン・デル・ローエ作の中庭の家

10 関与媒質
 10.1 関与媒質内での光の散乱
 10.2 ボリュームレンダリング方程式
 10.3 位相関数
  10.3.1 等方散乱
  10.3.2 ヘニエイ・グリーンスタインの位相関数
  10.3.3 シュリックの位相関数
  10.3.4 その他の位相関数
 10.4 光線漸進法
  10.4.1 適応的光線漸進法
 10.5 フォトン追跡法
  10.5.1 フォトンの散乱
  10.5.2 フォトンの格納
  10.5.3 フォトンの放射
 10.6 体積放射輝度の推定値
 10.7 関与媒質の描画
 10.8 微小面散乱
  10.8.1 フォトン追跡法
  10.8.2 描画
 10.9 例
  10.9.1 立ち昇る煙
  10.9.2 球体にぶつかる煙
  10.9.3 空間的な集光模様
  10.9.4 ミケランジェロのダビデ像
  10.9.5 風化した花崗岩のスフィンクス
  10.9.6 半透明の大理石の胸像

11 最適化手法
 11.1 放射照度キャッシング法
  11.1.1 放射照度勾配
  11.1.2 放射照度キャッシング法とフォトンマッピング法
 11.2 重点的サンプリング法
 11.3 視覚的な重要度
  11.3.1 3段階手法
 11.4 フォトンの効率的な層化
 11.5 影フォトンを用いた影の高速合成
 11.6 放射照度の事前計算
 11.7 並列計算

A モンテカルロ積分の基礎
 A.1 標本点平均法
 A.2 分散を減らす手法
B C++によるフォトンマップの実装
C コニャックグラスのモデル