游戏编程数学和物理基础

游戏编程数学和物理基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:
作者:斯达乐
出品人:
页数:305
译者:徐明亮
出版时间:2008-5
价格:46.00元
装帧:
isbn号码:9787111236962
丛书系列:
图书标签:
  • 数学
  • 游戏
  • 物理
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具体描述

《游戏编程数学和物理基础》主要内容:成功开发一款游戏所必需的数学物理概念、定律和公式等。主要内容包括三角几何知识、向量和矩阵运算、变换、碰撞和能量,以及1D/2D/3D空间内的运动等专题,循循善诱地教导读者如何利用数学与物理知识提升自身游戏开发水平。《游戏编程数学和物理基础》适合于所有对游戏开发与编程感兴趣的读者,如果你想踏入游戏行业,或者想对代数、几何和三角函数知识有所了解的话,《游戏编程数学和物理基础》非常适合您!

《游戏编程数学与物理基础:从零开始打造你的虚拟世界》 你是否曾被绚丽的游戏画面所震撼,对其中逼真的物理效果心驰神往?你是否梦想着亲手创造属于自己的游戏世界,让想象力在代码的世界里自由驰骋?那么,这本《游戏编程数学与物理基础:从零开始打造你的虚拟世界》将是你踏入游戏开发领域的最佳起点。 本书旨在为有志于投身游戏开发的读者提供一套系统、严谨且极具实践性的数学与物理知识体系。我们深知,游戏开发并非仅仅是代码的堆砌,而是对数学原理和物理规律的巧妙运用。从最基础的向量运算到复杂的碰撞检测,从简单的抛物线运动到精密的粒子系统,每一个令人惊叹的游戏特效,都离不开背后强大的数学与物理支撑。 本书内容亮点: 从零开始,循序渐进: 我们不要求你拥有深厚的数学或物理背景。从最基本概念出发,通过大量直观的图解和由浅入深的讲解,逐步引导你掌握游戏开发所需的关键知识。无论你是编程新手还是有一定基础的开发者,都能在这里找到适合自己的学习路径。 数学基石,牢不可破: 游戏开发中的数学语言无处不在。本书将深入浅出地讲解: 线性代数: 向量、矩阵、四元数等核心概念,是实现物体移动、旋转、缩放以及相机变换的基石。我们将演示如何运用它们来精确控制游戏世界中的每一个元素。 三角学:Sine、Cosine、Tangent等函数,不仅是实现角度计算和曲线运动的关键,更是光照、纹理映射等高级图形效果的基础。 几何学: 点、线、面、多边形等基本几何体的表示与运算,是构建游戏场景、进行碰撞检测、实现光线追踪等技术的核心。 微积分基础: 了解导数和积分的概念,将帮助你理解速度、加速度、力的累积效应,从而创造出更流畅、更真实的动画和物理模拟。 物理引擎,掌控万物: 游戏世界需要遵循物理规律才能显得真实可信。本书将带你领略: 运动学: 匀速直线运动、匀变速直线运动、抛物线运动等经典运动模型,以及它们在游戏角色移动、子弹轨迹中的应用。 动力学: 力、质量、加速度之间的关系(牛顿第二定律),惯性、动量、冲量等概念,是模拟真实世界中物体相互作用的关键。 碰撞检测与响应: 如何判断物体是否发生碰撞,以及碰撞后物体如何相互作用,例如反弹、能量传递等,这是实现游戏交互性和趣味性的核心。我们将介绍AABB、OBB、球形碰撞等多种检测方法。 刚体动力学: 模拟物体在力的作用下的运动,包括平移和旋转,以及摩擦力、阻力等影响因素,为游戏角色和场景提供更逼真的物理表现。 粒子系统: 如何通过数学和物理模型模拟火焰、烟雾、爆炸、雨雪等视觉效果,让你的游戏世界充满生机与活力。 实践导向,代码为证: 理论知识最终要落到代码实践中。本书将在讲解数学和物理概念的同时,提供大量的伪代码或特定游戏引擎(如Unity或Unreal Engine)的示例代码片段,帮助你将学到的知识直接应用于实际的游戏开发。通过动手实践,你将更深刻地理解这些概念的实际应用价值。 案例分析,启发思考: 我们将选取一些经典的游戏,分析其中运用的数学和物理原理,让你了解这些理论是如何转化为实际的游戏体验的。例如,如何实现《愤怒的小鸟》中的抛物线飞行,《孤岛惊魂》系列中的真实场景模拟,或是《守望先锋》中角色技能的精确计算。 本书适合读者: 独立游戏开发者: 想要独立完成游戏的各个环节,需要扎实的数学与物理功底。 游戏编程初学者: 希望从根本上理解游戏开发的底层逻辑,避免“知其然,不知其所以然”。 对游戏特效感兴趣的程序员: 想要深入理解粒子系统、光照、阴影等视觉效果背后的原理。 有志于进入游戏行业的研究生或大学生: 需要系统学习游戏开发所需的技术知识。 通过学习《游戏编程数学与物理基础:从零开始打造你的虚拟世界》,你将不仅掌握编程技能,更能理解游戏世界运作的底层逻辑。你将能够更自信地运用数学工具来解决开发中的难题,更准确地模拟物理世界来增强游戏的真实感和沉浸感。准备好迎接挑战,将你的游戏梦想变成现实了吗?这本书,就是你迈出第一步的最有力支持。

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目录信息

读后感

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用户评价

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接着深入书中关于线性代数的部分,矩阵的概念彻底颠覆了我之前对它的认知。我一直以为矩阵只是用来表示数据的表格,但作者却将其与变换联系起来,比如平移、旋转、缩放。每一个矩阵都代表着一种几何变换,通过矩阵的乘法,可以将这些变换组合起来,实现更复杂的场景。尤其令我印象深刻的是关于齐次坐标的讲解,它巧妙地将平移变换也纳入了矩阵乘法的范畴,极大地简化了3D图形的计算。书中的每一个例子都配有清晰的公式推导和代码片段,让我能够一边阅读一边动手实践,真正理解这些数学工具在游戏中的威力。 我特别喜欢作者在讲解坐标系转换时所花费的篇幅。游戏中的物体可能在局部坐标系、世界坐标系、摄像机坐标系之间不断转换,理解这些转换的原理对于实现精确的定位和渲染至关重要。书中通过引入模型矩阵、视图矩阵和投影矩阵,清晰地展示了如何将一个顶点从局部坐标变换到屏幕上的像素坐标。这种从几何概念到实际应用的无缝衔接,是我在其他数学书籍中很少遇到的。它让我明白了,那些酷炫的游戏画面背后,是严谨而精妙的数学计算在支撑。

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作为一名在游戏开发领域摸爬滚打了几年,却总感觉自己基础不牢的爱好者,我终于下定决心要啃下这本《游戏编程数学和物理基础》。拿到书的那一刻,我的心跳就有些加速,一方面是对知识的渴望,另一方面是对书中可能出现的复杂公式和抽象概念的些许忐忑。翻开第一页,我被作者严谨又不失亲和力的语言所吸引。它并没有一开始就扔出晦涩的定理,而是从最基本的生活经验出发,比如投掷一个物体,如何计算它的轨迹,如何预测它的落点。这种“从易到难,由浅入深”的讲解方式,让我这个数学和物理基础相对薄弱的读者也能很快跟上节奏。 在书中关于向量的部分,作者通过大量的图示和实例,生动地解释了向量的加减、数乘、点积和叉积的几何意义。我一直以为这些只是抽象的数学符号,没想到它们在游戏中的应用如此广泛,比如角色移动的方向和速度、摄像机的旋转、甚至光照的计算,都离不开向量。作者还详细讲解了如何用向量来判断两个物体是否碰撞,如何计算碰撞后的反弹方向,这让我受益匪浅。之前我总是凭借直觉或者一些零散的教程来处理这些问题,现在终于有了一个系统而完整的理论框架来指导我的实践。

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作为一名长期以来在游戏开发领域摸索的爱好者,我深感理论基础的重要性。《游戏编程数学和物理基础》这本书,在我看来,正是填补了我在这方面的诸多空白。它并没有流于表面,而是深入浅出地剖析了游戏开发中那些至关重要的数学和物理原理。例如,在关于向量运算的部分,作者不仅仅是罗列公式,而是通过大量直观的图示,生动地解释了向量的几何意义,以及它如何在游戏中的位移、旋转、缩放等操作中发挥核心作用。这种“看图识字”的学习方式,对于像我一样更偏向于视觉化学习的人来说,简直是福音。 书中对线性代数,特别是矩阵的讲解,更是让我对游戏中的3D变换有了全新的认识。我之前一直认为矩阵是一种复杂的数学工具,但作者却巧妙地将矩阵与现实中的几何变换联系起来,例如平移、旋转、缩放。通过理解不同的矩阵如何代表不同的变换,以及矩阵乘法如何实现变换的组合,我终于能够理解游戏引擎中那些复杂的坐标系转换是如何实现的。书中对于齐次坐标的阐述,更是将平移变换纳入了矩阵运算的框架,极大地简化了3D图形的计算复杂度,让我顿感豁然开朗。

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在阅读《游戏编程数学和物理基础》的过程中,我感受到了作者对每一个知识点的细致打磨。例如,在关于三角函数和弧度的部分,作者不仅仅是介绍sin、cos、tan的定义,更是通过讲解如何利用这些函数来模拟圆周运动、角色转向、甚至是波浪效果,让我看到了这些看似枯燥的数学公式在游戏开发中的无限可能性。特别值得一提的是,书中对于插值算法的讲解,无论是线性的还是样条插值,都为我提供了让游戏画面更加流畅自然的思路。 我一直对如何让游戏中的物体运动看起来更平滑、更逼真感到好奇。这本书在这方面给了我极大的启发。通过对线性插值、球面线性插值(Slerp)等概念的深入学习,我能够更好地理解如何让角色从一个动作平滑地过渡到另一个动作,或者让摄像机能够平滑地跟随玩家。书中提供的代码示例,更是让我能够立即将这些知识应用到我的项目中,并且立刻看到了效果上的提升。这不仅仅是理论知识的学习,更是实操能力的增强。

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关于粒子系统的讲解也让我大开眼界。火花、烟雾、爆炸,这些都能通过粒子系统来模拟,而粒子系统的核心就是一系列独立粒子的运动和生命周期管理。作者讲解了如何为粒子设置初始速度、生命周期、以及如何根据时间或其他因素来更新粒子的属性,例如大小、颜色、透明度。这为我制作游戏中的各种视觉特效提供了强大的理论基础。我之前只能通过一些简单的粒子教程来学习,现在有了这本书,我可以更深入地理解粒子系统的底层逻辑,创造出更具表现力的特效。 书中还涉及了更高级的物理概念,比如刚体动力学和约束。如何让多个物体之间产生真实的相互作用,如何模拟链条、弹簧等结构,这些都离不开对这些概念的理解。作者通过讲解如何利用积分来模拟连续的物理过程,以及如何通过施加力来改变物体的运动状态,让我对游戏物理有了更全面的认识。这本书不仅仅是数学和物理知识的堆砌,更是将这些知识巧妙地融入到游戏开发的实际场景中,让抽象的概念变得生动形象。

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在阅读过程中,我发现作者并没有仅仅停留在理论层面,而是非常注重将数学和物理知识转化为实际可用的代码。书中的每一个概念都配有清晰的代码示例,并且通常使用了当前主流的游戏引擎(如Unity或Unreal Engine)中常用的数学库和API。这使得我能够毫不费力地将学到的知识应用到我的项目中,并且能够看到即时的效果。这种“理论+实践”的学习模式,极大地提高了我的学习效率和成就感。 我特别欣赏作者对于“效率”的强调。在游戏开发中,性能至关重要,而数学和物理的计算往往是性能瓶颈所在。作者在讲解各种算法和技术时,都会提及它们的性能特点,并给出优化建议。例如,在碰撞检测部分,作者会比较不同算法的优劣,并指导读者如何根据具体情况选择最合适的算法。这种对细节的关注,让我明白了一个优秀的游戏开发者不仅要懂理论,更要懂如何在实际开发中权衡效率和效果。

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我尤其赞赏书中对于物理学概念在游戏中的实际应用的阐述。例如,在讲解牛顿运动定律时,作者并没有停留在理论层面,而是通过模拟重力、摩擦力、空气阻力等,来解释游戏角色跳跃、物体下落的轨迹是如何计算出来的。这让我明白了,那些在游戏中看似自然的物理反馈,背后蕴藏着多么精密的数学模型。通过书中提供的代码示例,我能够亲手实现这些物理效果,并观察它们在游戏中的表现,这种即时反馈的学习方式,让我对知识的掌握更加牢固。 书中对于碰撞检测和响应的详细讲解,更是让我受益匪浅。我之前在开发游戏中,常常会遇到碰撞检测不准确或者响应不自然的问题。这本书详细介绍了各种碰撞检测算法,例如AABB、OBB、球体碰撞等,并阐述了如何根据碰撞的类型来计算碰撞后的反弹方向和力的传递。这些知识不仅解决了我在实际开发中遇到的难题,更让我对游戏物理的严谨性有了更深刻的理解。我明白了,每一个“碰撞”的背后,都有一套精密的数学计算在支撑。

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这本书不仅仅是一本技术手册,更像是一位经验丰富的导师在与我对话。作者的写作风格亲切自然,避免了枯燥的学术术语,而是用通俗易懂的语言来解释复杂的概念。即使是对于我这样数学和物理基础相对薄弱的读者,也能够轻松理解。每一次遇到困惑时,翻阅书中的插图和例子,总能找到豁然开朗的感觉。我感觉自己不再是孤军奋战,而是有这位“导师”在指引我前进的道路。 总而言之,《游戏编程数学和物理基础》这本书为我打开了一扇新的大门。它不仅让我系统地学习了游戏开发所需的核心数学和物理知识,更重要的是,它激发了我对这些领域更深入探索的兴趣。通过这本书,我不仅提升了技术能力,更重要的是,我对游戏开发这项充满创造力的工作有了更深刻的理解和敬畏。我强烈推荐这本书给所有对游戏开发感兴趣,或者希望提升自己游戏开发功底的朋友们。

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物理学部分同样精彩纷呈。关于牛顿运动定律的讲解,我之前虽然在学校学过,但从未将其与游戏中的实际应用联系起来。作者通过讲解如何模拟重力、摩擦力、弹力,以及如何实现刚体动力学,让我明白了为什么游戏中的物体会按照我们期望的方式运动。无论是发射炮弹的抛物线轨迹,还是角色跳跃落地时的缓冲效果,都离不开这些基本的物理原理。书中的公式推导清晰易懂,并且提供了代码实现,让我能够直接在游戏引擎中验证这些物理效果。 我特别喜欢书中关于碰撞检测和响应的章节。作者详细介绍了各种碰撞检测算法,例如AABB(轴对齐包围盒)、OBB(定向包围盒)、球体碰撞等,并讲解了如何根据碰撞类型来计算碰撞后的反弹和力的传递。这对于实现逼真的人物交互和物体碰撞效果至关重要。我一直以来都对如何实现更精确、更有效的碰撞检测感到困扰,这本书为我提供了宝贵的解决方案。它让我明白了,那些在游戏中发生的“碰碰”声和视觉反馈,背后是多么严谨的物理计算。

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书中对于三角函数和弧度的讲解也让我耳目一新。我之前只是知道sin、cos、tan这些函数,但并不知道它们在游戏中的具体用途。作者通过讲解如何计算圆周运动、如何实现角色的转向、如何模拟波浪效果,让我看到了三角函数在游戏中的无限可能。特别是关于弧度的介绍,它比角度更加符合数学的直觉,并且在很多计算中能简化公式。作者还详细介绍了如何利用三角函数来绘制曲线,例如贝塞尔曲线,这对于制作流畅的角色动画和游戏场景的细节表现有着重要的意义。 此外,关于插值的部分也给我留下了深刻的印象。无论是简单的线性插值,还是更复杂的样条插值,它们都能让游戏中的运动变得平滑自然,避免了突兀的跳跃和卡顿。作者通过讲解如何让一个物体从A点平滑地移动到B点,如何让一个角色的表情从喜悦逐渐变为悲伤,让我体会到了插值在增强游戏沉浸感方面的作用。书中的线性插值、球面线性插值(Slerp)等概念,都被解释得非常透彻,并且提供了相应的代码示例,让我能够立刻将这些知识应用到自己的项目中。

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读了数学的部分,当做复习下高中数学。

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印刷错误有点多,整天来说挺好,复习了下数学和物理。

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讲的有些简单...基本的数学与物理概念

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讲的有些简单...基本的数学与物理概念

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读了数学的部分,当做复习下高中数学。

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