3D游戏引擎设计

第1章 概述

1.1 图形硬件和游戏发展史

1.2 本书版本与软件发展史

1.3 章节导读

第2章 图形系统

2.1 基础知识

2.1.1 坐标系

2.1.2 右手规则／左手规则和叉积计算

2.1.3 点和向量

2.2 转换操作

2.2.1 线性转换

2.2.2 仿射转换

2.2.3 透视转换

2.2.4 透视投影的特征

2.2.5 齐次点和矩阵

2.3 相机

2.3.1 透视相机模型

2.3.2 模型空间和对象空间

2.3.3 世界空间

2.3.4 视见空间、相机空间和眼睛空间

2.3.5 剪裁空间、投影空间或齐次空间

2.3.6 窗口空间

2.3.7 整合结果

2.4 剔除操作和剪裁操作

2.4.1 对象剔除操作

2.4.2 背面剔除

2.4.3 基于视锥体的剪裁操作

2.5 光栅化操作

2.5.1 直线段

2.5.2 圆形

2.5.3 椭圆

2.5.4 三角形

2.6 顶点属性

2.6.1 颜色

2,6.2 光照和材质

2.6.3 纹理

2.6.4 透明度和混合操作

2.6.5 雾效果

2.6.6 其他

2.6.7 光栅化属性

2.7 软件、硬件和API

2.7.1 概述

2.7.2 可移植性和性能

2.8 API规范

2.8.1 矩阵的表达和存储方式

2.8.2 矩阵累积计算

2.8.3 视见矩阵

2.8.4 投影矩阵

2.8.5 窗口坐标系

2.8.6 旋转操作

2.8.7 基于图形API的快速计算

第3章 渲染器

3.1 软件渲染

3.1.1 顶点着色器

3.1.2 背面剔除

3.1.3 剪裁操作

3.1.4 光栅化操作

3.1.5 边缓冲区

3.1.6 扫描线处理过程

3.1.7 像素着色器

3.1.8 模板缓冲机制

3.1.9 深度缓冲区

3.1.10 Alpha混合操作

3.1.11 颜色蒙版

3.1.12 纹理采样

3.1.13 帧缓冲区

3.2 硬件渲染

3.3 抽象渲染API

3.3.1 构造和析构

3.3.2 相机管理

……

第4章 场景图

第5章 控制器动画

第6章 空间排序

第7章 细节级别

第8章 碰撞检测

第9章 物理学

第10章 标准对象

第11章 曲线

第12章 曲面

第13章 包含测试

第14章 距离计算方案

第15章 相交计算

第16章 数值方案

第17章 旋转计算

第18章 面向对象结构

第19章 内存管理

第20章 基于着色器的特效

附录A在WildMagic中生成着色器

参考文献

《3D游戏引擎设计：实时计算机图形学的应用方法（第2版）》详细阐述了与3D游戏引擎设计相关的高效解决方案及相应的数据结构和算法，主要包括图形系统、渲染器、场景图、控制器动画、空间排序、细节级别、碰撞检测、物理学、标准对象、曲线、曲面、包含测试、距离计算方案、相交计算、数值方案、旋转计算、面向对象结构、内存管理以及基于着色器的特效。此外，《3D游戏引擎设计：实时计算机图形学的应用方法（第2版）》还提供了相应的算法、代码以及伪代码，以帮助读者进一步理解相关方案的实现过程。《3D游戏引擎设计：实时计算机图形学的应用方法（第2版）》适合作为高等院校计算机及相关专业的教材和教学参考书，也可作为相关开发人员的自学教材和参考手册。

由艾伯利所著，本书第2版包括诸多新增特性，例如着色器程序设计以及引擎的支持方式。本书在原有基础上增加了大量内容并涉及与图形系统相关的诸多细节知识，特别是着色器与几何管线之间的拟合方式。另外，场景图材质及其管理操作均得到了较大程度的扩展。同时，本书第2版涵盖了更为丰富的图像信息，并在一定程度上减少了与引擎相关的数学知识。
本书第2版发布了Wild Magic 4.0，其中包括1587个源文件和105个示例应用程序，共计249860行代码。最新版本支持Windows、Linux以及Macintosh平台，并采用OpenGL渲染器。另外，Windows平台还支持Direct3D渲染器，其性能与OpenGL相比毫不逊色。同时，多个版本的Microsoft C++均得到了较好的支持，包括版本6.0、7.0、7.1以及8.0（专业版和精简版）。除此之外，MrNGW编译器和MSYS环境同样在Windows平台上得到了较好的支持。Linux平台使用了g++编译器，而Macintosh平台则采用了Apple Xcode工具。