出版書誌データベース

【読者対象】
コンピュータグラフィックス（CG）技術に興味あるすべての学部学生。CGクリエイターを志す方で，CGの原理まで踏み込んで理解しておきたい方。

【書籍の特徴】
CG技術は多数の書籍やWebの記事などで解説されている。これに対して本書は，もっとも基礎的な技術群に対象を絞った。このような技術群は，前述の多くの解説を理解するための大前提となるにもかかわらず意外に説明されていない。本書はその部分に焦点を合わせた。特に汎用性の高い技術はできる限り深掘りしてていねいに説明し，読者の根本からの理解を促している。何らかの形でCGに関わる技術者や制作者にとって有用かつ常識的な基礎技術の原理を網羅した内容である。結果的に，CG技術の根底にあるアイディアの面白さを楽しむこともできる技術書となっている。本書の内容の多くは簡単に実行可能なデモプログラムをソースコード付きで用意している。読者は実際に実行結果を見て基礎技術の理解を深めることができる。

【各章について】
1 章ではコンピュータ処理の流れに沿ったCG 技術の全体像を示し，画像や色や図形という，CG において重要な情報のディジタルデータによる表現や表記について説明する。
2 章は図形をどのようにディジタル画像として表示するかがテーマである。古典物理学で言えば原子や分子に相当する構成単位である線分，三角形が画面上に展開される過程（アルゴリズム）を詳細に学ぶ。
3 章は物体データとしての図形を思い通りに操作するための数学的な道具である座標変換（幾何学的変換）を説明する。図形の配置のみならず，3 次元の物体データを2 次元の画面に図形として投影する手段も座標変換である。加えて画像に対する幾何学的変換も解説する。
4 章は3 次元物体データすなわち形状モデルをCG で扱うためのデータ表現を説明する。曲線理論の入門編もこの章に含まれ，曲面についても少し触れる。そのほかいくつかの特徴ある物体表現法については概要を紹介する。
5 章では，アニメーションやゲーム画面のような動きを伴うCG の表示技術にまつわる基本知識を述べる。そもそも画面が動いて見えるように制御する仕組みであるフレーム処理技術，および活用頻度の高い動き処理技術をやや詳しく説明し，各種アニメーション技法については概要説明にとどめる。

【著者からのメッセージ】
ほかのIT分野と同様に，CG技術は日進月歩です。本書はCG分野の多くの先進的な技術や高度な技術については思い切って割愛し，年月を経ても変わることのない原理的な技術に焦点を絞りました。そのため，10年後，20年後に読み返しても役に立つ書籍になったと自負しています。大学での講義の教科書として，あるいは長く使える参考書として利用してください。さらに，高校の情報の授業でディジタル画像やCGに興味を持った理科系の生徒たちにも読んでもらえれば幸いです。

1．ディジタル画像と図形の数学表現
1.1　コンピュータグラフィックス技術の全体像 
　1.1.1　CGは画像を生成する技術 
　1.1.2　三つの要素技術 
　1.1.3　本書のカバーする領域 
1.2　ディジタル画像の基礎 
　1.2.1　ディスプレイの色表現 
　1.2.2　画像の解像度と階調 
　1.2.3　数値データとしての画像 
1.3　色の表現 
　1.3.1　RGB三原色と基本的な色 
　1.3.2　RGB値の範囲 
　1.3.3　さまざまな表色系と色表現方法 
1.4　図 形 の 表 現 
　1.4.1　頂点がすべての基本 
　1.4.2　ディジタル画像における頂点の表現 
　1.4.3　線分の表現例 
　1.4.4　プログラムとデータとの関係 
演習問題 
2．基本図形の描画
2.1　線分描画アルゴリズムの概要 
　2.1.1　線分描画の実例 
　2.1.2　線分描画の妥当な前提条件 
　2.1.3　線分描画アルゴリズムの本質 
2.2　ブレゼンハムのアルゴリズム 
　2.2.1　都合のよい座標系の設定 
　2.2.2　手順の明確化 
　2.2.3　手順の定式化 
　2.2.4　線分描画の実験 
　2.2.5　始点と終点の順番の影響 
2.3　三角形の塗りつぶし（ラスタ化） 
　2.3.1　三角形の重要性 
　2.3.2　三角形ラスタ化アルゴリズムの要求仕様 
　2.3.3　各画素の塗りつぶし判定基準 
　2.3.4　三角形ラスタ化処理手順の概略 
　2.3.5　スムーズシェーディングにおける三角形ラスタ化処理 
　2.3.6　グラフィックスハードウェアにおけるラスタ化 
2.4　アンチエイリアシング 
　2.4.1　アンチエイリアシングの目的と活用 
　2.4.2　輝度判定の方法 
　2.4.3　カバー率計算の方法 
　2.4.4　マルチサンプリング・アンチエイリアシング 
演習問題 
3．座標変換
3.1　座標変換の概要 
　3.1.1　座標変換の分類 
　3.1.2　なぜ座標変換が重要か 
3.2　図形の幾何学的変換の実例 
　3.2.1　Processingプログラムにおける座標系 
　3.2.2　平行移動変換の例 
　3.2.3　拡大・縮小変換の例 
　3.2.4　回転変換の例 
　3.2.5　せん断変換の例 
　3.2.6　Processingにおける座標系の記憶と再利用 
3.3　座標変換と行列 
　3.3.1　幾何学的変換の数式表現 
　3.3.2　1次変換の行列表現 
　3.3.3　1次変換行列の幾何学的な意味 
　3.3.4　アフィン変換の行列表現と同次座標 
　3.3.5　Processingにおける行列の扱い 
3.4　ディジタルカメラモデルと投影変換 
　3.4.1　ビューイングパイプライン 
　3.4.2　モデリング変換と視野変換の例 
　3.4.3　投影変換の概要 
　3.4.4　平行投影 
　3.4.5　透視投影 
　3.4.6　クリッピング 
　3.4.7　透視投影の変換行列 
3.5　画像の幾何学的変換 
　3.5.1　画像の幾何学的変換の例 
　3.5.2　再標本化 
　3.5.3　フィルタリング処理 
　3.5.4　バイリニア補間処理の実際 
　3.5.5　補間方式の違いと使い分け 
演習問題 
4．形状モデル表現の基礎
4.1　形状モデルの表現法 
　4.1.1　形状モデルと形状モデリング 
　4.1.2　形状モデルのファイル形式 
　4.1.3　形状モデルの表現法 
　4.1.4　形状モデルのCG表示法 
　4.1.5　ソリッドモデルのCSG表現 
　4.1.6　CSG表現における同一平面の扱い 
　4.1.7　ソリッドモデルの境界表現 
　4.1.8　形状作成効率化のための表現 
4.2　曲 線 と 曲 面 
　4.2.1　パラメトリック曲線 
　4.2.2　ベジエ曲線の概要 
　4.2.3　ベジエ曲線の幾何学的性質 
　4.2.4　ベジエ曲線の数学的表現 
　4.2.5　ベジエ曲線の分割 
　4.2.6　ベジエ曲線の拡張としてのBスプライン曲線 
　4.2.7　曲線から曲面への拡張 
4.3　各種モデル形状表現 
　4.3.1　ポリゴン曲面 
　4.3.2　ボクセル表現 
　4.3.3　フラクタル 
　4.3.4　メタボール 
　4.3.5　点群データ 
　4.3.6　パーティクル 
演習問題 
5．CGアニメーション技術の基礎
5.1　フレーム処理の基本概念 
　5.1.1　CGアニメーション描画処理の基本原則 
　5.1.2　フレームレートとリフレッシュレート 
　5.1.3　ダブルバッファ 
　5.1.4　プリレンダリング映像の再生フレームレート 
5.2　モーションブラー 
5.3　キーフレーム法 
　5.3.1　キーフレーム法の簡単な実施例 
　5.3.2　インバースキネマティックス 
　5.3.3　動き情報の設定技法（リギング） 
5.4　CGアニメーション各種技法の概観 
　5.4.1　モーションキャプチャ 
　5.4.2　形状変形 
　5.4.3　シミュレーション技術 
演習問題 
引用・参考文献 
演習問題解答 
索引