3D Spieleprogrammierung mit DirectX in C/C++. Band 2. pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Books on Demand GmbH

作者:Stefan Zerbst

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2002-06-30

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9783831138784

丛书系列:

图书标签:

• DirectX
• C++
• C
• 3D-Spieleprogrammierung
• Grafikprogrammierung
• Spieleentwicklung
• Programmierung
• Computerspiele
• Technik
• Lehrbuch

《三维游戏编程与DirectX：C/C++实战指南（第二卷）》图书简介 聚焦现代图形管线、高级渲染技术与性能优化 本书是《三维游戏编程与DirectX：C/C++实战指南》系列的第二卷，它深入挖掘了现代实时三维图形渲染领域的核心技术，特别侧重于基于DirectX API的高性能、高质量游戏图形的实现。如果说第一卷奠定了基础，讲解了DirectX的初始化、资源管理以及基础的固定功能管线（或早期可编程管线），那么第二卷则完全转向了可编程管线（Programmable Pipeline） 的深度应用，这是当代3D游戏画面逼真度的关键所在。 本书的读者定位是已经掌握C/C++编程基础，并对DirectX 9/10/11（重点侧重于Direct3D 11，兼顾现代图形API的设计思想）有初步了解的图形编程爱好者、游戏开发者和计算机图形学学生。 --- 第一部分：深入理解Direct3D 11渲染管线与HLSL编程 本卷的起点是彻底解析Direct3D 11引入的计算着色器（Compute Shaders） 和更灵活的管线状态对象（PSO） 概念，为构建复杂效果打下坚实的基础。 1. HLSL（High-Level Shading Language）的精进： 我们将超越基础的顶点和像素着色器，深入探讨几何着色器（Geometry Shader）在拓扑结构生成方面的应用，以及计算着色器在非图形计算任务中的威力。内容详述了如何优化着色器代码，减少寄存器压力，并有效利用DirectX 11提供的特定指令集。我们详细分析了着色器编译流程、编译目标（Shader Targets）的选择对性能的影响，并提供了大量实际案例演示如何使用动态分支和常量缓冲区的优化布局来提升GPU的执行效率。 2. 高级资源管理与映射： 第二卷对Direct3D 11中的资源视图（Resource Views）进行了详尽阐述。这包括理解和实现无序访问视图（UAVs），这对于实现数据并行计算至关重要。我们不仅讨论了如何将纹理和缓冲区绑定到管线，还重点讲解了资源屏障（Resource Barriers） 的正确使用方法，这是确保多线程渲染和计算任务同步的关键技术点。书中提供了资源生命周期管理的最佳实践，以避免不必要的CPU等待和GPU Stall。 3. 深度剖析管线阶段： 本书对Direct3D 11管线中每一个可编程阶段进行了深入的逆向工程式分析。从输入装配（IA）到输出合并（OM），我们解释了每个阶段的数据流、状态设置和对最终渲染结果的影响。特别针对Tessellation（细分）管线，我们提供了从Hull Shader到Domain Shader的完整实现教程，展示如何使用细分来动态生成高细节的几何体，显著改善场景的几何复杂度。 --- 第二部分：构建逼真的光照与阴影系统 实时光照是区分专业级画面和入门级作品的分水岭。本卷花费大量篇幅致力于光照模型的实现与性能优化。 1. 现代光照模型：PBR（基于物理的渲染） 本书不再局限于传统的Phong或Blinn-Phong模型，而是全面介绍并实现了基于物理的渲染（PBR） 工作流程。核心内容包括： 微上面模型（Microfacet Theory）： 深入理解GGX、Beckmann等模型在描述表面粗糙度时的数学原理。 金属度（Metallic）与粗糙度（Roughness）工作流的着色器实现： 如何正确地将材质属性映射到HLSL代码中，以匹配真实世界的材质表现。 环境光照的捕获与近似： 详细讲解了辐照度贴图（Irradiance Maps） 的生成与应用，以及使用预过滤立方体贴图（Prefiltered Cube Maps） 来实现基于BRDF的精确环境反射（IBL - Image Based Lighting）。 2. 高质量阴影技术： 静态阴影已不能满足现代游戏需求，本卷聚焦于动态阴影的实现： 级联阴影贴图（Cascaded Shadow Maps, CSM）： 针对远景和近景的不同需求，实现多层级阴影贴图的分配与融合，并探讨了VSM（Variance Shadow Maps）和ESM（Exponential Shadow Maps）作为CSM替代方案的优缺点。 屏幕空间环境光遮蔽（SSAO/HBAO+）： 讲解如何利用深度和法线缓冲区，通过计算着色器近似计算环境光遮蔽，极大地增强场景的立体感和沉浸感，同时优化了传统方法的性能瓶颈。 --- 第三部分：高级渲染技术与性能工程 本部分是本书的技术深度体现，旨在教会读者如何突破性能瓶颈，实现更复杂的视觉效果。 1. 后期处理特效（Post-Processing Pipeline）： 我们构建了一个模块化、可扩展的后期处理框架，利用Direct3D 11的渲染目标（Render Targets）和全屏四边形技术，实现一系列高影响力的效果： 景深（Depth of Field, DoF）： 介绍基于散焦（Bokeh）的模拟方法，以及CoC（Circle of Confusion）的计算。 运动模糊（Motion Blur）： 结合速度缓冲（Velocity Buffer）和时间重投影技术，实现平滑的运动模糊效果。 屏幕空间反射（SSR）： 探讨如何通过对深度缓冲区的追踪，在屏幕空间内实现动态、准确的物体间反射效果。 2. 透明度与混合： 透明物体的渲染是图形编程中的难点。本书深入分析了排序问题，并提供了在复杂场景下处理半透明物体的实用策略，包括基于对象排序和先进的深度剥离（Depth Peeling） 技术来实现多层透明效果（如烟雾或玻璃）。 3. 性能分析与调试： 强大的渲染效果必须以稳定的帧率为基础。本卷提供了使用DirectX 性能分析工具（PIX for Windows） 进行深度GPU时间线分析的实战指南。内容涵盖： 如何识别并消除GPU管线中的瓶颈（Stalls）。 如何有效利用异步计算（Asynchronous Compute），在DirectX 12的设计思想指导下，优化DirectX 11下的多任务处理潜力。 纹理压缩格式的选择对显存带宽和加载时间的影响分析。 --- 总结 《三维游戏编程与DirectX：C/C++实战指南（第二卷）》不仅仅是一本API参考手册，更是一部实战指导书。它引导读者跨越初级阶段，直接面对现代实时渲染领域中最具挑战性、也最能体现专业性的技术难题，使读者能够独立设计和实现具有顶级视觉效果的3D应用。通过大量的C++代码示例和与HLSL的紧密结合，确保读者能将理论知识高效地转化为高性能的图形代码。

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