第一部分　3D遊戲編程簡介
第1章　3D遊戲編程入門　2
1.1　簡介　2
1.2　2D/3D遊戲的元素　3
1.2.1　初始化　3
1.2.2　進入遊戲循環　3
1.2.3　讀取玩傢輸入　4
1.2.4　執行AI和遊戲邏輯　4
1.2.5　渲染下一幀　4
1.2.6　同步顯示　4
1.2.7　循環　4
1.2.8　關閉　5
1.3　通用遊戲編程指南　7
1.4　使用工具　9
1.4.1　3D關卡編輯器　12
1.4.2　使用編譯器　13
1.5　一個3D遊戲範例：Raiders 3D　15
1.5.1　事件循環　33
1.5.2　核心3D遊戲邏輯　34
1.5.3　3D投影　35
1.5.4　星空　36
1.5.5　激光炮和碰撞檢測　37
1.5.6　爆炸　37
1.5.7　玩Raiders3D　37
1.6　總結　37
第2章　Windows和DirectX簡明教程　38
2.1　Win32編程模型　38
2.2　Windows程序的最小需求　39
2.3　一個基本的Windows應用程序　43
2.3.1　Windows類　43
2.3.2　注冊Windows類　47
2.3.3　創建窗口　47
2.3.4　事件處理程序　48
2.3.5　主事件循環　52
2.3.6　構建實時事件循環　55
2.4　DirectX和COM簡明教程　56
2.4.1　HEL和HAL　57
2.4.2　DirectX基本類　58
2.5　COM簡介　59
2.5.1　什麼是COM對象　60
2.5.2　創建和使用DirectX COM接口　61
2.5.3　查詢接口　62
2.6　總結　64
第3章　使用虛擬計算機進行3D遊戲編程　65
3.1　虛擬計算機接口簡介　65
3.2　建立虛擬計算機接口　66
3.2.1　幀緩存和視頻係統　66
3.2.2　使用顔色　70
3.2.3　緩存交換　71
3.2.4　完整的虛擬圖形係統　73
3.2.5　I/O、聲音和音樂　73
3.3　T3DLIB遊戲控製颱　74
3.3.1　T3DLIB係統概述　74
3.3.2　基本遊戲控製颱　74
3.4　T3DLIB1庫　79
3.4.1　DirectX圖形引擎體係結構　79
3.4.2　基本常量　79
3.4.3　工作宏　81
3.4.4　數據類型和結構　81
3.4.5　函數原型　84
3.4.6　全局變量　88
3.4.7　DirectDraw接口　89
3.4.8　2D多邊形函數　92
3.4.9　數學函數和錯誤函數　97
3.4.10　位圖函數　99
3.4.11　8位調色闆函數　102
3.4.12　實用函數　104
3.4.13　BOB(Blitter對象)引擎　106
3.5　T3DLIB2 DirectX輸入係統　112
3.6　T3DLIB3聲音和音樂庫　116
3.6.1　頭文件　117
3.6.2　類型　117
3.6.3　全局變量　117
3.6.4　DirectSound API封裝函數　118
3.6.5　DirectMusic API封裝函數　121
3.7　建立最終的T3D遊戲控製颱　124
3.7.1　映射真實圖形到虛擬接口的非真實圖形　124
3.7.2　最終的T3DLIB遊戲控製颱　126
3.8　範例T3LIB應用程序　134
3.8.1　窗口應用程序　134
3.8.2　全屏應用程序　135
3.8.3　聲音和音樂　136
3.8.4　處理輸入　136
3.9　總結　139
第二部分　3D數學和變換
第4章　三角學、嚮量、矩陣和四元數　142
4.1　數學錶示法　142
4.2　2D坐標係　143
4.2.1　2D笛卡爾坐標　143
4.2.2　2D極坐標　144
4.3　3D坐標係　147
4.3.1　3D笛卡爾坐標　147
4.3.2　3D柱麵坐標　149
4.3.3　3D球麵坐標　150
4.4　三角學　151
4.4.1　直角三角形　151
4.4.2　反三角函數　153
4.4.3　三角恒等式　153
4.5　嚮量　154
4.5.1　嚮量長度　155
4.5.2　歸一化　155
4.5.3　嚮量和標量的乘法　155
4.5.4　嚮量加法　156
4.5.5　嚮量減法　157
4.5.6　點積　157
4.5.7　叉積　159
4.5.8　零嚮量　160
4.5.9　位置和位移嚮量　160
4.5.10　用綫性組閤錶示的嚮量　161
4.6　矩陣和綫性代數　161
4.6.1　單位矩陣　162
4.6.2　矩陣加法　163
4.6.3　矩陣的轉置　163
4.6.4　矩陣乘法　164
4.6.5　矩陣運算滿足的定律　165
4.7　逆矩陣和方程組求解　165
4.7.1　剋來姆法則　167
4.7.2　使用矩陣進行變換　168
4.7.3　齊次坐標　169
4.7.4　應用矩陣變換　170
4.8　基本幾何實體　176
4.8.1　點　176
4.8.2　直綫　176
4.8.3　平麵　179
4.9　使用參數化方程　182
4.9.1　2D參數化直綫　182
4.9.2　3D參數化直綫　184
4.10　四元數簡介　189
4.10.1　復數理論　189
4.10.2　超復數　193
4.10.3　四元數的應用　197
4.11　總結　200
第5章　建立數學引擎　201
5.1　數學引擎概述　201
5.1.1　數學引擎的文件結構　201
5.1.2　命名規則　202
5.1.3　錯誤處理　203
5.1.4　關於C++的最後說明　203
5.2　數據結構和類型　203
5.2.1　嚮量和點　203
5.2.2　參數化直綫　204
5.2.3　3D平麵　206
5.2.4　矩陣　206
5.2.5　四元數　209
5.2.6　角坐標係支持　210
5.2.7　2D極坐標　210
5.2.8　3D柱麵坐標　211
5.2.9　3D球麵坐標　211
5.2.10　定點數　212
5.3　數學常量　213
5.4　宏和內聯函數　214
5.4.1　通用宏　218
5.4.2　點和嚮量宏　218
5.4.3　矩陣宏　219
5.4.4　四元數　220
5.4.5　定點數宏　221
5.5　函數原型　221
5.6　全局變量　224
5.7　數學引擎API清單　225
5.7.1　三角函數　225
5.7.2　坐標係支持函數　226
5.7.3　嚮量支持函數　228
5.7.4　矩陣支持函數　235
5.7.5　2D和3D參數化直綫支持函數　245
5.7.6　3D平麵支持函數　248
5.7.7　四元數支持函數　252
5.7.8　定點數支持函數　259
5.7.9　方程求解支持函數　263
5.8　浮點單元運算初步　265
5.8.1　FPU體係結構　266
5.8.2　FPU堆棧　266
5.8.3　FPU指令集　268
5.8.4　經典指令格式　270
5.8.5　內存指令格式　271
5.8.6　寄存器指令格式　271
5.8.7　寄存器彈齣指令格式　271
5.8.8　FPU範例　271
5.8.9　FLD範例　272
5.8.10　FST範例　272
5.8.11　FADD範例　273
5.8.12　FSUB範例　275
5.8.13　FMUL範例　276
5.8.14　FDIV範例　278
5.9　數學引擎使用說明　279
5.10　關於數學優化的說明　280
5.11　總結　280
第6章　3D圖形學簡介　282
6.1　3D引擎原理　282
6.2　3D遊戲引擎的結構　282
6.2.1　3D引擎　283
6.2.2　遊戲引擎　283
6.2.3　輸入係統和網絡　284
6.2.4　動畫係統　284
6.2.5　碰撞檢測和導航係統　287
6.2.6　物理引擎　288
6.2.7　人工智能係統　289
6.2.8　3D模型和圖像數據庫　289
6.3　3D坐標係　291
6.3.1　模型(局部)坐標　291
6.3.2　世界坐標　293
6.3.3　相機坐標　296
6.3.4　有關相機坐標的說明　302
6.3.5　隱藏物體(麵)消除和裁剪　303
6.3.6　透視坐標　308
6.3.7　流水綫終點：屏幕坐標　315
6.4　基本的3D數據結構　321
6.4.1　錶示3D多邊形數據時需要考慮的問題　322
6.4.2　定義多邊形　323
6.4.3　定義物體　327
6.4.4　錶示世界　330
6.5　3D工具　331
6.6　從外部加載數據　332
6.6.1　PLG文件　333
6.6.2　NFF文件　335
6.6.3　3D Studio文件　338
6.6.4　Caligari COB文件　343
6.6.5　Microsoft DirectX .X文件　345
6.6.6　3D文件格式小結　345
6.7　基本剛性變換和動畫　345
6.7.1　3D平移　345
6.7.2　3D鏇轉　346
6.7.3　3D變形　347
6.8　再看觀察流水綫　348
6.9　3D引擎類型　349
6.9.1　太空引擎　349
6.9.2　地形引擎　350
6.9.3　FPS室內引擎　351
6.9.4　光綫投射和體素引擎　352
6.9.5　混閤引擎　353
6.10　將各種功能集成到引擎中　353
6.11　總結　353
第7章　渲染3D綫框世界　354
7.1　綫框引擎的總體體係結構　354
7.1.1　數據結構和3D流水綫　355
7.1.2　主多邊形列錶　357
7.1.3　新的軟件模塊　359
7.2　編寫3D文件加載器　359
7.3　構建3D流水綫　367
7.3.1　通用變換函數　367
7.3.2　局部坐標到世界坐標變換　372
7.3.3　歐拉相機模型　375
7.3.4　UVN相機模型　377
7.3.5　世界坐標到相機坐標變換　387
7.3.6　物體剔除　390
7.3.7　背麵消除　393
7.3.8　相機坐標到透視坐標變換　395
7.3.9　透視坐標到屏幕(視口)坐標變換　399
7.3.10　閤並透視變換和屏幕變換　403
7.4　渲染3D世界　405
7.5　3D演示程序　408
7.5.1　單個3D三角形　408
7.5.2　3D綫框立方體　411
7.5.3　消除瞭背麵的3D綫框立方體　413
7.5.4　3D坦剋演示程序　414
7.5.5　相機移動的3D坦剋演示程序　416
7.5.6　戰區漫步演示程序　418
7.6　總結　421
第三部分　基本3D渲染
第8章　基本光照和實體造型　424
8.1　計算機圖形學的基本光照模型　424
8.1.1　顔色模型和材質　426
8.1.2　光源類型　432
8.2　三角形的光照計算和光柵化　437
8.2.1　為光照做準備　441
8.2.2　定義材質　442
8.2.3　定義光源　445
8.3　真實世界中的著色　449
8.3.1　16位著色　449
8.3.2　8位著色　450
8.3.3　一個健壯的用於8位模式的RGB模型　450
8.3.4　一個簡化的用於8位模式的強度模型　453
8.3.5　固定著色　457
8.3.6　恒定著色　459
8.3.7　Gouraud著色概述　472
8.3.8　Phong著色概述　474
8.4　深度排序和畫傢算法　475
8.5　使用新的模型格式　479
8.5.1　分析器類　479
8.5.2　輔助函數　482
8.5.3　3D Studio MAX ASCII格式.ASC　484
8.5.4　TrueSpace ASCII.COB格式　486
8.5.5　Quake II二進製.MD2格式概述　494
8.6　3D建模工具簡介　495
8.7　總結　497
第9章　插值著色技術和仿射紋理映射　498
9.1　新T3D引擎的特性　498
9.2　更新T3D數據結構和設計　499
9.2.1　新的#defines　499
9.2.2　新增的數學結構　501
9.2.3　實用宏　502
9.2.4　添加錶示3D網格數據的特性　503
9.2.5　更新物體結構和渲染列錶結構　508
9.2.6　函數清單和原型　511
9.3　重新編寫物體加載函數　517
9.3.1　更新.PLG/PLX加載函數　517
9.3.2　更新3D Studio .ASC加載函數　527
9.3.3　更新Caligari .COB加載函數　528
9.4　迴顧多邊形的光柵化　532
9.4.1　三角形的光柵化　532
9.4.2　填充規則　535
9.4.3　裁剪　537
9.4.4　新的三角形渲染函數　538
9.4.5　優化　542
9.5　實現Gouraud著色處理　543
9.5.1　沒有光照時的Gouraud著色　544
9.5.2　對使用Gouraud Shader的多邊形執行光照計算　553
9.6　基本采樣理論　560
9.6.1　一維空間中的采樣　560
9.6.2　雙綫性插值　561
9.6.3　u和v的插值　563
9.6.4　實現仿射紋理映射　564
9.7　更新光照/光柵化引擎以支持紋理　566
9.8　對8位和16位模式下優化策略的最後思考　571
9.8.1　查找錶　571
9.8.2　網格的頂點結閤性　572
9.8.3　存儲計算結果　572
9.8.4　SIMD　573
9.9　最後的演示程序　573
9.10　總結　576
第10章　3D裁剪　577
10.1　裁剪簡介　577
10.1.1　物體空間裁剪　577
10.1.2　圖像空間裁剪　580
10.2　裁剪算法　581
10.2.1　有關裁剪的基本知識　581
10.2.2　Cohen-Sutherland裁剪算法　585
10.2.3　Cyrus-Beck/梁友棟-Barsky裁剪算法　586
10.2.4　Weiler-Atherton裁剪算法　588
10.2.5　深入學習裁剪算法　590
10.3　實現視景體裁剪　591
10.3.1　幾何流水綫和數據結構　592
10.3.2　在引擎中加入裁剪功能　593
10.4　地形小議　611
10.4.1　地形生成函數　612
10.4.2　生成地形數據　619
10.4.3　沙地汽車演示程序　619
10.5　總結　623
第11章　深度緩存和可見性　624
11.1　深度緩存和可見性簡介　624
11.2　z緩存基礎　626
11.2.1　z緩存存在的問題　627
11.2.2　z緩存範例　627
11.2.3　平麵方程法　630
11.2.4　z坐標插值　631
11.2.5　z緩存中的問題和1/z緩存　632
11.2.6　一個通過插值計算z和1/z的例子　633
11.3　創建z緩存係統　635
11.4　可能的z緩存優化　649
11.4.1　使用更少的內存　649
11.4.2　降低清空z緩存的頻率　650
11.4.3　混閤z緩存　651
11.5　z緩存存在的問題　651
11.6　軟件和z緩存演示程序　652
11.6.1　演示程序I：z緩存可視化　652
11.6.2　演示程序II：Wave Raider　653
11.7　總結　658
第四部分　高級3D渲染
第12章　高級紋理映射技術　660
12.1　紋理映射——第二波　660
12.2　新的光柵化函數　667
12.2.1　最終決定使用定點數　667
12.2.2　不使用z緩存的新光柵化函數　668
12.2.3　支持z緩存的新光柵化函數　670
12.3　使用Gouruad著色的紋理映射　671
12.4　透明度和alpha混閤　677
12.4.1　使用查找錶來進行alpha混閤　678
12.4.2　在物體級支持alpha混閤功能　688
12.4.3　在地形生成函數中加入
alpha支持　694
12.5　透視修正紋理映射和1/z緩存　696
12.5.1　透視紋理映射的數學基礎　696
12.5.2　在光柵化函數中加入1/z緩存功能　702
12.5.3　實現完美透視修正紋理映射　707
12.5.4　實現綫性分段透視修正紋理映射　710
12.5.5　透視修正紋理映射的二次近似　714
12.5.6　使用混閤方法優化紋理映射　718
12.6　雙綫性紋理濾波　719
12.7　Mipmapping和三綫性紋理濾波　724
12.7.1　傅立葉分析和走樣簡介　725
12.7.2　創建Mip紋理鏈　727
12.7.3　選擇mip紋理　734
12.7.4　三綫性濾波　739
12.8　多次渲染和紋理映射　740
12.9　使用單個函數來完成渲染工作　741
12.9.1　新的渲染場境　741
12.9.2　設置渲染場境　743
12.9.3　調用對渲染場境進行渲染的函數　745
12.10　總結　753
第13章　空間劃分和可見性算法　754
13.1　新的遊戲引擎模塊　754
13.2　空間劃分和可見麵判定簡介　754
13.3　二元空間劃分　757
13.3.1　平行於坐標軸的二元空間劃分　758
13.3.2　任意平麵空間劃分　759
13.3.3　使用多邊形所在的平麵來劃分空間　760
13.3.4　顯示/訪問BSP樹中的每個節點　762
13.3.5　BSP樹數據結構和支持函數　763
13.3.6　創建BSP樹　765
13.3.7　分割策略　767
13.3.8　遍曆和顯示BSP樹　775
13.3.9　將BSP樹集成到圖形流水綫中　784
13.3.10　BSP關卡編輯器　785
13.3.11　BSP的局限性　793
13.3.12　使用BSP樹的零重繪策略　794
13.3.13　將BSP樹用於剔除　795
13.3.14　將BSP樹用於碰撞檢測　802
13.3.15　集成BSP樹和標準渲染　802
13.4　潛在可見集　807
13.4.1　使用潛在可見集　808
13.4.2　潛在可見集的其他編碼方法　809
13.4.3　流行的PVS計算方法　810
13.5　入口　811
13.6　包圍體層次結構和八叉樹　813
13.6.1　使用BHV樹　815
13.6.2　運行性能　816
13.6.3　選擇策略　817
13.6.4　實現BHV　818
13.6.5　八叉樹　825
13.7　遮掩剔除　825
13.7.1　遮掩體　826
13.7.2　選擇遮掩物　826
13.7.3　混閤型遮掩物選擇方法　827
13.8　總結　827
第14章　陰影和光照映射　828
14.1　新的遊戲引擎模塊　828
14.2　概述　828
14.3　簡化的陰影物理學　829
14.4　使用透視圖像和廣告牌來模擬陰影　832
14.4.1　編寫支持透明功能的光柵化函數　833
14.4.2　新的庫模塊　835
14.4.3　簡單陰影　837
14.4.4　縮放陰影　839
14.4.5　跟蹤光源　841
14.4.6　有關模擬陰影的最後思考　844
14.5　平麵網格陰影映射　845
14.5.1　計算投影變換　845
14.5.2　優化平麵陰影　848
14.6　光照映射和麵緩存技術簡介　848
14.6.1　麵緩存技術　850
14.6.2　生成光照圖　850
14.6.3　實現光照映射函數　851
14.6.4　暗映射(dark mapping)　853
14.6.5　光照圖特效　854
14.6.6　優化光照映射代碼　854
14.7　整理思路　854
14.8　總結　854
第五部分　高級動畫、物理建模和優化
第15章　3D角色動畫、運動和碰撞檢測　858
15.1　新的遊戲引擎模塊　858
15.2　3D動畫簡介　858
15.3　Quake II .MD2文件格式　859
15.3.1　.MD2文件頭　861
15.3.2　加載Quake II .MD2文件　868
15.3.3　使用.MD2文件實現動畫　874
15.3.4　.MD2演示程序　882
15.4　不基於角色的簡單動畫　883
15.4.1　鏇轉運動和平移運動　883
15.4.2　復雜的參數化麯綫移動　885
15.4.3　使用腳本來實現運動　885
15.5　3D碰撞檢測　887
15.5.1　包圍球和包圍圓柱　887
15.5.2　使用數據結構來提高碰撞檢測的速度　888
15.5.3　地形跟蹤技術　889
15.6　總結　890
第16章　優化技術　891
16.1　優化技術簡介　891
16.2　使用Microsoft Visual C++和Intel VTune剖析代碼　892
16.2.1　使用Visual C++進行剖析　892
16.2.2　分析剖析數據　893
16.2.3　使用VTune進行優化　894
16.3　使用Intel C++編譯器　899
16.3.1　下載Intel的優化編譯器　900
16.3.2　使用Intel編譯器　900
16.3.3　使用編譯器選項　901
16.3.4　手工為源文件選擇編譯器　901
16.3.5　優化策略　902
16.4　SIMD編程初步　902
16.4.1　SIMD基本體係結構　903
16.4.2　使用SIMD　903
16.4.3　一個SIMD 3D嚮量類　912
16.5　通用優化技巧　918
16.5.1　技巧1：消除_ftol()　918
16.5.2　技巧2：設置FPU控製字　918
16.5.3　技巧3：快速將浮點變量設置為零　919
16.5.4　技巧4：快速計算平方根　919
16.5.5　技巧5：分段綫性反正切　920
16.5.6　技巧6：指針遞增運算　920
16.5.7　技巧7：盡可能將if語句放在循環外麵　921
16.5.8　技巧8：支化(branching)流水綫　921
16.5.9　技巧9：數據對齊　921
16.5.10　技巧10：將所有簡短函數都聲明為內聯的　922
16.5.11　參考文獻　922
16.6　總結　922
第六部分　附錄
附錄A　光盤內容簡介　CD: 924
附錄B　安裝DirectX和使用Visual C/C++　CD: 925
B.1　安裝DirectX　CD: 925
B.2　使用Visual C/C++編譯器　CD: 925
B.3　編譯提示　CD: 926
附錄C　三角學和嚮量參考　CD: 927
C.1　三角學　CD: 927
C.2　嚮量　CD: 929
C.2.1　嚮量長度　CD: 930
C.2.2　歸一化　CD: 930
C.2.3　標量乘法　CD: 930
C.2.4　嚮量加法　CD: 931
C.2.5　嚮量減法　CD: 931
C.2.6　點積　CD: 932
C.2.7　叉積　CD: 933
C.2.8　零嚮量　CD: 934
C.2.9　位置嚮量　CD: 934
C.2.10　嚮量的綫性組閤　CD: 934
附錄D　C++入門　CD: 935
D.1　C++是什麼　CD: 935
D.2　必須掌握的C++知識　CD: 937
D.3　新的類型、關鍵字和約定　CD: 937
D.3.1　注釋符　CD: 937
D.3.2　常量　CD: 937
D.3.3　引用型變量　CD: 938
D.3.4　即時創建變量　CD: 938
D.4　內存管理　CD: 939
D.5　流式輸入/輸齣　CD: 939
D.6　類　CD: 941
D.6.1　新結構　CD: 941
D.6.2　一個簡單的類　CD: 942
D.6.3　公有和私有　CD: 942
D.6.4　類的成員函數(方法)　CD: 943
D.6.5　構造函數和析構函數　CD: 944
D.6.6　編寫構造函數　CD: 945
D.6.7　編寫析構函數　CD: 946
D.7　域運算符　CD: 947
D.8　函數和運算符重載　CD: 948
D.9　基本模闆　CD: 950
D.10　異常處理簡介　CD: 951
D.11　總結　CD: 954
附錄E　遊戲編程資源　CD: 955
E.1　遊戲編程和新聞網站　CD: 955
E.2　下載站點　CD: 955
E.3　2D/3D引擎　CD: 956
E.4　遊戲編程書籍　CD: 956
E.5　微軟公司的Direct X 多媒體展示　CD: 956
E.6　新聞組　CD: 957
E.7　跟上行業的步伐　CD: 957
E.8　遊戲開發雜誌　CD: 957
E.9　Quake資料　CD: 957
E.10　免費模型和紋理　CD: 957
E.11　遊戲網站開發者　CD: 957
附錄F　ASCII碼錶　CD: 959
· · · · · · (收起)