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그래픽스는 수학을 좋아한다: ICE3016 컴퓨터그래픽스설계 수강 후기

· by 박승재

그래픽스는 수학을 좋아한다.

그래픽스는 수학을 좋아한다.

그들은 새로운 그림을 그릴 때 대상의 본질적인 것에 대해 물어보는 법이 없다.

만일 컴퓨터에게 “작고 하얀 주전자를 봤어요. 내부는 투명했고 표면에 은은한 조명이 반사돼서 맑고 깨끗한 느낌이 들었어요”라고 말하면 그들은 그 물건이 어떤 그림인지를 생각해 내지 못한다.

그들에게는 “Clockwise로 정의된 Utah Teapot을 봤어요. Perspective Projection이 사용됐고 BRDF Shader와 Back-face Culling이 적용됐어요”라고 말해야 한다.

그러면 그들은 “야, 참으로 정교하게 설계된 주전자구나!”라고 소리를 지른다.

‘어린그래픽스’ 중

인하대학교의 ICE3016 컴퓨터그래픽스설계는 정보통신공학과의 주요 설계과목 중 하나로,

컴퓨터그래픽스의 기초가 되는 행렬 공식을 배우고, OpenGL을 통해 그래픽스 실습을 하는 과목입니다.

선형대수 DLC라고 부를 정도로 행렬 변환에 대해 깊게 배우며 거기에서 파생된 사원수(Quaternion)까지 다루기에,

본인이 수포자라면 코딩 과목이란 가면에 낚이지 말고 드랍하시길 적극 권장 드립니다.

강의 내용

3차원 공간상의 점을 카메라가 볼 때, 점이 모니터 상에서 어디에 위치하는지를 행렬 변환을 통해 계산하는 방법을 배웁니다.

그밖에도 물체의 출동을 탐지하는 AABB, OBB 등의 알고리즘과 베지어 곡선, 브레젠험(Bresenham) 알고리즘, Blender 모델링, 텍스처, GPU 구조, CUDA 프로그래밍까지 그래픽스와 관련된 전반적인 내용을 학습할 수 있습니다.

배우는 양이 많기에 많은 시간 투자가 필요한 과목이며 마지막 과제로 OpenGL을 이용한 미니프로젝트가 나가기에, 열심히 따라온다면 많은 것을 남길 수 있는 강의입니다.

이런 사람들에게 추천해요

  • 선형대수가 재밌어요
  • VR/AR/게임/메타버스에 관심있어요
  • GPU에 대해 공부하고 싶어요
  • 프로젝트 포트폴리오가 필요해요

이런 사람들에게 추천하지 않아요

  • 수학이 너무 싫어요
  • 코딩이 싫어요
  • 공부할 시간이 없어요
  • 적당히 공부하고 학점 따고 싶어요

미니 프로젝트

컴퓨터그래픽스’설계’에 꽃입니다.

학점에서 차지하는 비중도 높으며, 지금까지 실습한 내용을 종합적으로 평가받는 과정이기에 매우 중요합니다.

2022년 2학기에는 OpenGL을 이용한 3차원 제품 카탈로그 구현이 주제로 나왔습니다.

상위 30% 프로젝트 카탈로그 물체 목록

  • 오픈형 에어프라이기
  • 볼펜
  • 자전거
  • 케이블카
  • 세탁기
  • 기계식 연필깎이
  • 오르골
  • 청소기
  • 턴테이블

교수님께서 상위 30% 프로젝트는 학점을 +로 올려준다고 하셨습니다.

본인 프로젝트 소개

저는 볼펜을 주제로 3차원 제품 카탈로그를 제작했고, 상위 30% 프로젝트에 선정되었습니다.

다른 과목들과 다르게, 최종 레포트를 PPT 형식으로 제출하는 것이 양식이었습니다.

아래는 최종 제출한 PPT인데, 일부 페이지가 생략되어 있습니다.

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볼펜은 상대적으로 모델링이 쉽기 때문에 동적인 구현에 시간을 더 많이 쏟을 수 있어 프로젝트 주제를 볼펜으로 선정했습니다.

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동적인 기능이 치중하여 구현사양을 기획했습니다.

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Blender를 이용해 볼펜을 모델링한 과정입니다.

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실습시간에 제공받은 코드를 객체지향적으로 수정하고, RAII를 이용해 메모리와 관련된 버그도 수정했습니다.

참고: 스마트 포인터: 저수준에서 가비지 컬렉션을 추구하면 안 되는 걸까

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볼펜 그리기 모드 테스트 과정입니다.

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볼펜 딸각이는 소리도 직접 녹음해서 효과음으로 넣었습니다.

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로고 텍스처만 따로 만들어 여러 색상의 볼펜의 맞는 텍스처를 동적으로 생성하여 리소스를 아낄 수 있도록 구현했습니다.

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볼펜으로 그린 그림을 .bmp 형식의 파일로 저장하는 기능을 구현했습니다.

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wglUseFontBitmapsW을 이용해 한글 텍스트를 그렸습니다.

해당 프로젝트 소스코드는 ICE3016-miniproject에서 확인하실 수 있습니다.

FreeGLUT도 실습시간에 제공한 라이브러리보다 최신버전인 v3.4.0로 설정되어 있습니다.

FreeGLUT 최신버전이 필요하다면 FreeGLUT Prebuilt Library를 확인해 주시길 바랍니다.

위 링크의 라이브러리는 제가 FreeGLUT 소스코드를 다운로드 받아 직접 빌드한 라이브러리입니다.

참고: Visual Studio에서 FreeGLUT 빌드하는 방법

아래 영상은 최종 프로젝트 발표 영상입니다.