This book equips readers with the fundamentals of 3DCG that support the advanced technologies. The content of this book is divided into four categories: modeling, rendering, character animation, and physical simulation, and each is explained in a separate chapter. In simpler terms, these four technologies can be described as creating shapes, creating images, creating motion, and reproducing the behavior of the natural world. The "Modeling" chapter describes the theory behind describing the shape of an object using surface meshes and then editing and manipulating them. The chapter "Rendering" focuses on the calculation of the luminance of an object's surface, and describes methods for calculating global illumination and generating fast images using precomputation to produce realistic images. Physical phenomena such as light scattering, which is necessary to improve realism, are also explained. The "Character Animation" chapter introduces the skeleton method, a standard technique in animation production, and describes various animation editing techniques for humanoid character models. Finally, the chapter on "Physical Simulation" describes methods to compute the behavior of complex natural phenomena, including not only hard objects but also flowing objects such as water and air. The four topics listed here are the fundamental elements that support 3DCG. The chapters were written by researchers who are active at the forefront of their respective fields. Each of the authors has a remarkable track record and can be said to have led the development of 3DCG technology in Japan with their wealth of experience and knowledge.

To understand the mathematical content of this book, basic knowledge of analysis and linear algebra is required. This book is suitable for upper undergraduate and graduate students in computer science, engineering, and other fields in science, and is also useful for practitioners in game production and those who are interested in 3DCG.

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Über die Autorin bzw. den Autor

Jun Mitani is a professor at the University of Tsukuba in the Graduate School of Science and Technology. He received his Ph.D. in engineering from the University of Tokyo in 2004. He has held his current position since April 2015. His research interests center on computer graphics, particularly geometric modeling techniques and their application to origami design. The origami artworks he creates are characterized by three-dimensional shapes with smooth curved surfaces. In 2019, he was appointed as a Japan Cultural Envoy by the Agency for Cultural Affairs and traveled to eight Asian countries to promote cultural exchange through origami.

Kenshi Takayama is a research scientist at CyberAgent’s AI Lab, where he conducts research related to digital humans and visual content creation. He obtained his B.Sc., M.Sc., and Ph.D. from the University of Tokyo in 2007, 2009, and 2012, respectively. After a postdoctoral period at ETH Zurich funded by a JSPS fellowship until 2014, he served as an assistant professor at the National Institute of Informatics before joining CyberAgent in 2022. His research interests lie in geometric modeling and user interfaces.

Yoshinori Dobashi is a professor at Hokkaido University in the Graduate School of Information Science and Technology, Japan. His research interests span a diverse range of topics in computer graphics, including efficient rendering techniques, fluid simulation, sound simulation, image-based approaches, directable graphics for enhanced user control, haptics for tactile interaction, and digital fabrication technologies. He has published numerous papers at major international conferences and journals, including SIGGRAPH, Eurographics, Computer Graphics Forum, and Pacific Graphics, highlighting his significant contributions to advancing state-of-the-art methodologies in computer graphics.

Tomohiko Mukai is an associate professor at the Department of Industrial Art, Faculty of Systems Design, Tokyo Metropolitan University. He received his M.E. and PhD in Engineering from Toyohashi University of Technology in 2002 and 2006. Before joining Tokyo Metropolitan University, he worked at Toyohashi University of Technology as an assistant professor, Square Enix Co., Ltd as a senior researcher, and Tokai University as an associate professor.

Makoto Fujisawa is an associate professor at the Institute of Library, Information and Media Science, University of Tsukuba. He received B.Eng., M.Eng., and Ph.D. degrees in mechanical engineering from Shizuoka University in 2003, 2005, and 2008 respectively. He worked at Nara Institute of Science and Technology from 2008 to 2010 and University of Tsukuba from 2011 to 2020 as an assistant professor. His research interests include computer graphics and physics-based simulations.

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Zur Wahrung der Widerrufsfrist reicht es aus, dass Sie die Mitteilung über die Ausübung des Widerrufsrechts vor Ablauf der Widerrufsfrist absenden.

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Wenn Sie diesen Vertrag widerrufen, haben wir Ihnen alle Zahlungen, die wir von Ihnen erhalten haben, einschließlich der Lieferkosten (mit Ausnahme der zusätzlichen Kosten, die sich daraus ergeben, dass Sie eine andere Art der Lieferung als die von uns angebotene, günstigste Standardlieferung gewählt haben), unverzüglich und spätestens binnen 14 Tagen ab dem Tag zurückzuzahlen, an dem die Mitteilung über Ihren Widerruf dieses Vertrags bei uns eingegangen ist. Für diese Rückzahlung verwenden wir dasselbe Zahlungsmittel, das Sie bei der ursprünglichen Transaktion eingesetzt haben, es sei denn, mit Ihnen wurde ausdrücklich etwas anderes vereinbart; in keinem Fall werden Ihnen wegen dieser Rückzahlung Entgelte berechnet.

Wir können die Rückzahlung verweigern, bis wir die Waren wieder zurückerhalten haben oder bis Sie den Nachweis erbracht haben, dass Sie die Waren zurückgesandt haben, je nachdem, welches der frühere Zeitpunkt ist.

Sie haben die Waren unverzüglich und in jedem Fall spätestens binnen 14 Tagen ab dem Tag, an dem Sie uns über den Widerruf dieses Vertrags unterrichten, an uns zurückzusenden oder zu übergeben. Die Frist ist gewahrt, wenn Sie die Waren vor Ablauf der Frist von 14 Tagen absenden.

Sie tragen die unmittelbaren Kosten der Rücksendung der Waren.
Sie müssen für einen etwaigen Wertverlust der Waren nur aufkommen, wenn dieser Wertverlust auf einen zur Prüfung der Beschaffenheit, Eigenschaften und Funktionsweise der Waren nicht notwendigen Umgang mit ihnen zurückzuführen ist.

Ausschluss- bzw. Erlöschensgründe

Das Widerrufsrecht besteht nicht bei Verträgen

zur Lieferung von Waren, die nicht vorgefertigt sind und für deren Herstellung eine individuelle Auswahl oder Bestimmung durch den Verbraucher maßgeblich ist oder die eindeutig auf die persönlichen Bedürfnisse des Verbrauchers zugeschnitten sind;
zur Lieferung von Waren, die schnell verderben können oder deren Verfallsdatum schnell überschritten würde;
zur Lieferung alkoholischer Getränke, deren Preis bei Vertragsschluss vereinbart wurde, die aber frühestens 30 Tage nach Vertragsschluss geliefert werden können und deren aktueller Wert von Schwankungen auf dem Markt abhängt, auf die der Unternehmer keinen Einfluss hat;
zur Lieferung von Zeitungen, Zeitschriften oder Illustrierten mit Ausnahme von Abonnement-Verträgen.

Das Widerrufsrecht erlischt vorzeitig bei Verträgen

zur Lieferung versiegelter Waren, die aus Gründen des Gesundheitsschutzes oder der Hygiene nicht zur Rückgabe geeignet sind, wenn ihre Versiegelung nach der Lieferung entfernt wurde;
zur Lieferung von Waren, wenn diese nach der Lieferung aufgrund ihrer Beschaffenheit untrennbar mit anderen Gütern vermischt wurden;
zur Lieferung von Ton- oder Videoaufnahmen oder Computersoftware in einer versiegelten Packung, wenn die Versiegelung nach der Lieferung entfernt wurde.

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