셰이더 코딩의 기초부터 유니티와 언리얼 엔진의 커스텀 셰이더 제작까지 실습과 함께 설명한다. 먼저 오픈프레임웍스를 이용해 버텍스와 프래그먼트 셰이더부터 라이팅과 노말 매핑까지 게임 그래픽의 핵심 개념을 실제 코딩으로 구현한다. 그 다음 게임 최적화에 관련된 문제를 개념과 원리를 바탕으로 깊이 있게 설명한다. 마지막으로 앞에서 배운 내용을 바탕으로 유니티, 언리얼, 고도 엔진에서 커스텀 셰이더를 제작한다. 게임 그래픽과 셰이더에 관심이 있으며 프로그래밍의 기초 지식을 갖춘 게임 개발자나 아티스트에게 추천할 수 있는 책이다.

[목 차]


1장. 게임 그래픽

렌더링
메쉬
벡터
색상
렌더링 파이프라인
셰이더
요약

2장. 셰이더 작성

윈도우 개발환경 준비
프로젝트 세팅
메쉬 생성
버텍스 셰이더
-버전 선언
-in 키워드
-vec 데이터 타입
-gl_Position
-정규화 장치 좌표
프래그먼트 셰이더
-out 키워드
셰이더 바인딩
버텍스 속성
프래그먼트 보간
유니폼 변수
요약

3장. 텍스처

쿼드
UV 좌표
텍스처 사용
UV 좌표 스크롤링
밝기 조정
색상 연산
mix( )
요약

4장. 투명도와 깊이

새 프로젝트 준비
메쉬와 셰이더 준비
알파 테스팅과 discard
깊이 테스팅
알파 블렌딩
min( )과 max( )
알파 블렌딩의 원리
가산 블렌딩
스프라이트 시트 애니메이션
요약

5장. 버텍스 셰이더와 이동, 회전, 크기

버텍스 셰이더와 이동
버텍스 셰이더와 크기
버텍스 셰이더와 회전
변환 행렬
변환 행렬 애니메이션
단위 행렬
요약

6장. 카메라와 좌표

뷰 행렬
변환 행렬과 좌표 공간
카메라 프러스텀과 투영
요약

7장. 3D 프로젝트

메쉬 불러오기
카메라와 원근 투영
요약

8장. 디퓨즈 라이팅

부드러운 셰이딩과 평평한 셰이딩
월드 노말과 뒤섞기
노말 행렬
라이팅 계산과 노말
벡터의 내적
내적을 이용한 셰이딩
디렉셔널 라이트
림 라이트 효과
요약

9장. 라이팅 모델

스펙큘러 라이팅
스펙큘러 셰이더
디퓨즈와 스펙큘러 라이팅 합치기
앰비언트 라이팅
퐁 라이팅 모델
블린퐁 라이팅 모델
텍스처를 이용한 라이팅 제어
요약

10장. 노말 매핑

노말 맵
탄젠트 공간
탄젠트 벡터
벡터의 외적
노말 매핑
물 셰이더
노말 매핑의 현재
요약

11장. 큐브맵과 스카이박스

큐브맵
-큐브맵 불러오기
큐브맵 렌더링하기
스카이박스
원근 분할
스카이박스와 원근 분할
스카이박스 그리기
큐브맵 반사
큐브맵의 현재
요약

12장. 라이팅 심화

디렉셔널 라이트
포인트 라이트
스포트 라이트
정적 멀티라이트
동적 멀티라이트
라이팅의 현재
요약

13장. 셰이더 프로파일링

성능 측정
CPU 시간과 GPU 시간
수직동기
드라이버와 소프트웨어
프로파일링
그래픽 디버거: 엔사이트 그래픽스
CPU 제약과 GPU 제약
-간편 프로파일링
셰이더 추적
요약

14장. 셰이더 최적화

버텍스 셰이더 활용
동적 분기
MAD 연산
GLSL 함수
쓰기 마스크
오버드로우
마지막 지침

15장. 정밀도

부동 소수점 정밀도
사례연구: 애니메이션
모바일 플랫폼과 저정밀도 변수
사례 연구: 포인트 라이트
요약

16장. 유니티 셰이더

셰이더와 재질
셰이더랩
단색 셰이더
블린퐁 셰이더 포팅하기
반투명 셰이더
멀티라이트 지원
코드에서 데이터 전달
셰이더그래프
요약

17장. 언리얼 엔진 셰이더

재질과 재질 인스턴스
단색 셰이더
UE4 노드 그래프
림 라이트 재질
Default Lit 재질의 입력
버텍스 셰이더와 프래그먼트 셰이더
다른 셰이딩 모델
블렌드 모드
코드에서 데이터 전달
언리얼 셰이더 코드
요약

18장. 고도 셰이더

셰이더와 재질
고도 셰이딩 언어
프래그먼트 셰이더 출력 변수
림 라이트 셰이더
버텍스 애니메이션 셰이더
UV 애니메이션
반투명 셰이더와 블렌드 모드
코드에서 데이터 전달
비주얼 셰이더 편집기?
요약
메쉬 탄젠트 계산

부록

메쉬 탄젠트 계산
ofxEasyCubemap 클래스

[이 책에서 다루는 내용]

- 셰이더의 개념과 작동 원리
- 버텍스 셰이더와 프래그먼트 셰이더 작성
- 블렌딩 공식의 원리와 활용
- 실시간 컴퓨터 그래픽에서 좌표 공간의 개념
- 애니메이션, 라이팅, 기타 시각 효과를 위한 수학
- 셰이더의 성능 문제 파악과 해결
- 유니티, 언리얼4, 고도 엔진에서의 셰이더 개발

[이 책의 대상 독자]

게임이나 다른 리얼타임 애플리케이션에 사용할 셰이더 코드를 공부하려는 사람을 위한 책이다. 간단한 C++ 코드를 작성할 수 있는 사전 지식을 갖췄다고 가정하고 작성했다. 진행에 필요한 모든 수학적 내용은 책에서 다룬다. 또한 3D 메쉬가 무엇인지부터 시작해 다양한 그래픽 테크닉을 자세히 분석한다. 설령 C++ 실력이 시원치 않아도 큰 문제가 되지 않는다. 이 책은 셰이더 개발을 주로 다루기 때문에 C++를 깊이 다룰 일은 없다. 그나마 작성하게 될 코드도 아주 단순한 수준이다.

[이 책의 구성]

이 책은 크게 세 부분으로 나뉜다. 1장에서 12장은 셰이더 테크닉을 가르치고 중요한 그래픽 개념을 소개한다. 이 분야를 처음 접한다면 1장부터 시작해 모든 내용을 순서대로 읽어 나가길 권장한다. 각 장은 이전 장에서 다뤘던 내용에 기반하고 있기 때문에 너무 급하게 건너뛰면 내용을 따라가지 못할 수 있다.
이미 어느 정도 셰이더 개발에 대한 지식을 갖추고 있다면 새로운 내용이 나올 때까지 건너뛰는 것도 나쁘지는 않다. 중간에 이해할 수 없는 개념이 나온다면 책 뒤에 있는 인덱스에서 그 개념이 소개된 부분을 찾을 수 있고, 그때 거기로 돌아가 내용을 파악하면 된다.
13에서 15장은 셰이더 코드의 디버깅과 최적화를 설명한다. 지금 개발 중인 프로젝트가 초당 10 프레임으로 실행되고 문제를 고쳐야 하는 상황이라면, 앞 부분을 읽기 전에 바로 여기로 와서 당면한 문제의 해법을 찾아볼 수도 있다.
16에서 18장은 가장 인기 있는 세 개의 게임 엔진인 유니티, 언리얼, 고도(Godot)에서 이 책에서 배운 개념을 실제로 활용하는 방법을 설명한다. 책에서 배운 주요 개념을 프로젝트에 적용할 준비를 마칠 때까지 이 부분은 남겨두길 권장한다.
마지막으로 부록에는 이 책의 프로젝트에 필요한 주요 코드가 수록돼 있다. 이 코드들은 셰이더 코드가 아니기 때문에 자세히 설명하지 않는다.

카일 할러데이
시카고에 거주하는 게임 프로그래머다. 셰이더 프로그래밍을 비롯해 게임과 건축 시각화와 관련된 그래픽 기술 개발 분야에서 7년 이상 종사했다.

옮긴이 조형재
서울대학교 미술대학을 졸업하고, KAIST 문화기술대학원에서 게임 내러티브에 관한 연구로 석사 학위를 취득했다. 2000년 이후부터 주로 게임 개발사에서 근무했는데, 구체적인 약력은 개인 홈페이지(www.zorotoss.com)에서 확인할 수 있다. 2019년 현재는 모바일 게임 개발사에서 근무하고 있다. 경희대학교, 가천대학교에서 게임 엔진과 관련된 강의를 맡았으며, 역서로는 에이콘 출판사의 [Unity 3D Game Development by Example 한국어판](2011), [유니티 3D 모바일 게임 아트](2011), [Unity 3 Blueprint 한국어판](2011), [Unity 3.x Game Development Essentials 한국어판](2012), [Unity 3 Game Development Hotshot 한국어판](2012), [유니티와 iOS 모바일 게임 개발 프로젝트](2013), [유니티 NGUI 게임 개발](2014)이 있다.