Three.js로 3D 그래픽 만들기(acorn+PACKT 시리즈)

★ 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.

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

요스 디륵센 저자 요스 디륵센(Jos Dirksen)은 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 교육자료 출판사인 맘버그(Malmberg)에서 엔터프라이즈 아키텍처 역할도 수행했다. 그곳에서 1차, 2차, 그리고 직업 교육용 콘텐츠의 제작 및 출판을 위한 새로운 디지털 플랫폼을 만드는 데 도움을 주었다. 그전에는 필립스와 ASML 같은 민간기업에서 국방부 같은 공공기관에 이르기까지 다양한 분야에서 여러 역할을 수행했다.

이 책 외에도 Three.js의 가장 중요한 기능을 예제로 설명하는 『Three.js Essentials』와 예제를 기반으로 Three.js의 중요한 유스케이스를 커버하는 『Three.js Cookbook』이란 두 권의 책을 썼다.

프론트엔드 자바스크립트와 HTML5 기술 외에도, REST와 전통적인 웹 서비스 기반의 백엔드 서비스 개발에도 관심이 있다.