3D游戲（卷1 實時渲染與軟件技術）

第1章  三維計算機圖形學的數(shù)學基礎
1.1 處理三維結構
1.1.1 計算機圖形學中的三維幾何學——仿射變換
1.1.2 改變坐標系的變換
1.2 向量與計算機圖形學
1.2.1 向量加法
1.2.2 向量的長度
1.2.3 法向量與叉積
1.2.4 法向量與點積
1.2.5 與法向量相關的向量
1.3 光線與計算機圖形學
1.3.1 光線幾何學——交點
1.3.2 光線與球體的交點
1.3.3 光線與凸多邊形的交點
1.3.4 光線與長方體的交點
1.4 具有多邊形性質的雙線性插值
1.5 使用SIMD指令集的基礎數(shù)學引擎
第2章 建模與表示1─對比回顧與多邊形網(wǎng)格模型
2.1 介紹
2.2三維物體的多邊形表示
2.2.1創(chuàng)建多邊形對象
2.2.2多邊形對象的手工建模
2.2.3 多邊形對象的自動生成
2.2.4 多邊形對象的交互式/數(shù)學生成
2.3  高級方法——構造性實體幾何法
2.4 應用建模器或編輯器的高級方法
第3章 建模與表示2—多邊形網(wǎng)格的經(jīng)濟性
3.1 多邊形壓縮模型
3.2幾何壓縮（每個頂點的信息）
3.3 編碼連接
3.4 三角鏈
3.5 局部與全局算法
3.6 頂點緩沖的應用
3.7細節(jié)層次（Level Of Detail, LOD）處理
第4章 三維表達和建模-地形特殊化
4.1 介紹
4.2簡單的高度場地形
4.3地形的建模過程—分形
4.4 地形LODs：三角二叉樹（Triangle Bintrees）
4.5用光線投射的方法渲染地形
第5章 建模和表示方法
5.1 介紹
5.2 貝塞爾曲線
5.2.1 分段貝塞爾曲線的連接
5.2.2 貝塞爾曲線性質小結
5.3 B-樣條曲線
5.3.1 均勻B-樣條
5.3.2 非均勻B-樣條
5.3.3 B-樣條曲線特性小結
5.4 有理曲線
5.4.1 有理貝塞爾曲線
5.4.2 NURBS
5.5  從曲線到曲面
5.5.1 連續(xù)性與貝塞爾面片
5.2.2 貝塞爾面片物體——猶它茶壺
5.5.3 B-樣條曲面片
5.6 建模或創(chuàng)建面片曲面
5.6.1  用面片的橫截面建模
5.6.2 編輯面片網(wǎng)絡——改變存在的網(wǎng)絡
5.6.3 用曲面擬合創(chuàng)建面片物體
5.7 渲染參數(shù)曲面
5.7.1 面片到多邊形的轉化
5.8 游戲中的實用貝塞爾曲線
5.8.1 雙二次網(wǎng)格亞采樣
5.10.1 LOD多邊形網(wǎng)格
5.10.2 面片網(wǎng)格
5.10.3 細分表面
第6章 經(jīng)典多邊形網(wǎng)格渲染技術
6.1 圖形流水線內(nèi)的坐標空間和幾何操作
6.1.1 局部或模型坐標系
6.1.2 世界坐標系
6.2 視見空間內(nèi)的操作
6.2.2 視見約束體
6.2.3 三維屏幕空間
6.2.4 視見約束體和深度
6.3 圖形流水線內(nèi)的算法操作
6.3.1基本視見約束體篩選和剪裁
6.3.2像素的明暗處理
6.3.3明暗插值技術
6.3.4 隱面剔除
6.4渲染例子
6.4.1 圖6-36（彩頁）
6.4.2圖6-37（彩頁）
6.4.3圖6-38（彩頁）
6.4.4圖6-40（彩頁）
6.4.5圖6-41（彩頁）
第7章        傳統(tǒng)映射技術
7.1 簡介
7.2  兩維紋理貼圖到多邊形網(wǎng)格物體
7.2.1  使用雙線性插值的逆映射
7.2.2  使用中介曲面的逆向映射方法
7.2.3  實用紋理映射
7.3 二維紋理空間到雙三次參數(shù)曲面片物體
7.4  凹凸映射
7.4.1  凹凸紋理的多通道技術
7.4.2  針對凹凸映射的預計算技術
7.5  環(huán)境映射技術
7.5.1  立方體映射（Cubic Mapping）
7.5.2  球面映射（Sphere Mapping）
7.5.3  環(huán)境映射: 要點比較
7.6  三維紋理域的映射技術
7.6.1  三維噪聲函數(shù)(Noise)
7.6.3  三維紋理和動畫
7.6.4 三維光照貼圖
7.7.1 圖7.23（彩頁）
7.7.2 圖7.24（彩頁）
7.7.3 圖7.25（彩頁）
第8章 反走樣（Anti-aliasing）理論和實踐
8.1引言
8.2走樣和采樣
8.3鋸齒邊
8.4計算機圖形采樣和實際采樣的比較
8.5采樣和重構
8.6簡單的比較
8.7前濾波方法
8.8超采樣或后濾波
8.9紋理映射中的反走樣
8.10圖像的Fourier變換
第9章 復雜場景的可視性處理
9.1介紹
9.2 為什么要用樹結構？
9.2.1空間分割層次
9.2.2 八叉樹
9.3  BSP 樹
9.3.1  BSP樹的自適應細分
9.4 包圍體層次結構
9.5 BSP樹和多邊形物體
9.5.1 BSP樹和隱面消除
9.5.2  怎樣為多邊形網(wǎng)格場景創(chuàng)建BSP樹
9.5.3 背面篩選
9.5.4 對照視見約束體進行篩選
9.5.5 影響范圍
9.5.6 實用BSP樹
9.5.7 地形和BSP技術
9.6 用于構造內(nèi)型環(huán)境的特殊手段
9.6.1  BSPs和PVS: 一個簡單的非確定性算法
9.7 入口和鏡子
9.7.1 入口的推廣
9.8 高級視見約束體篩選
9.8.1 開發(fā)BV幾何性質
9.8.2 在視見約束體篩選中開發(fā)一致性
9.9 精確的可視性
9.9.1 精確的可視性和預計算
9.9.2 可視性過程的排序策略
9.9.3 視見約束體內(nèi)的可視性：閉塞篩選
9.10 動態(tài)物體及其可視性
第10章 游戲中的光照效果
10.1光照貼圖
10.1.1光照貼圖空間選取
10.1.2 多邊形/光照貼圖的一致性
10.1.3 光照貼圖實踐
10.2使用光照貼圖的動態(tài)光照效果
10.2.1 運動物體（常用）
10.2.2移動的（以觀察者為中心）聚光燈
10.2.3移動物體和環(huán)境光
10.2.4 移動物體和Gouraud明暗模型
10.3動態(tài)光源(Dynamic Light)
10.5霧貼圖/容積霧(Fog Map/Volumetric Fog)
10.6 光照例子的研究
10.6.1 條紋化(Stripify)并照亮面片模型
第11章  游戲中的陰影
11.1 陰影的特性
11.1.1計算機圖形學中陰影的特性
11.1.2地面上的簡單陰影
11.2 經(jīng)典的陰影算法
11.2.1陰影算法：多邊形投影/掃描線
11.2.2陰影算法：陰影體(Shadow Volume)
11.2.3陰影算法：光源轉換到陰影多邊形的來歷
11.2.4陰影算法: 陰影Z -buffer
11.3  游戲中的陰影
11.3.1 在光照圖形中加入陰影
11.3.2 柔和陰影
11.3.3動態(tài)物體的快速陰影
第12章  多路渲染
12.1介紹
12.2 多路函數(shù)性（Multi-pass Functionality）
12.2.1 合成渲染圖像
12.2.2 混合（Blending）（OpenGL）
12.2.3  Z-buffer（OpenGL）
12.2.5  模版緩沖（Stencil Buffer）（OpenGL）
12.3  多路渲染算法
12.3.2 平面反射（Planar Reflection）
12.3.3 多路陰影體（Multi-pass Shadow Volume）
12.3.4多路陰影體——實現(xiàn)
12.3.5 光照對象（Light Object）
12.5 多紋理(Multi-texture)
12.5.1  多路與多紋理渲染的比較
12.6 多紋理實例
12.6.1 細節(jié)調(diào)節(jié)(Detail Modulation)
12.6.2 視角依賴的（View-dependent）細節(jié)光照貼圖
12.6.3 將多紋理用作最終光照模型
第13章  運動控制
13.1  簡介
13.2 對動畫進行預編輯——線性插值及耗用時間
13.3 預編輯動畫——插值問題
13.4  預編輯動畫——顯式編輯
13.5 旋轉插值
13.6 用四元數(shù)表示旋轉
13.6.1 四元數(shù)的插值
13.6.2 移入與移出四元數(shù)空間
13.6.3 球形的線性插值(Slerp)
13.7 將相機作為動畫對象
13.8 粒子動畫
13.10 關節(jié)結構
第14章  動態(tài)仿真控制
14.1著名示例-脫機動畫中的動力學（dynamics）
14.2初值問題和邊值問題
14.3主題范圍
14.4 動態(tài)仿真的動機
14.5 基本經(jīng)典粒子論
14.5.1力的性質
14.6 基本經(jīng)典剛體理論
14.6.1線動量、角動量和質心
14.6.2 世界參照系和物體參照系
14.6.3剛體的方向
14.6.4角速度
14.6.5剛體-力和力矩
14.6.6 慣性張量(Inertia Tensor)
14.6.7碰撞反應
14.7 動態(tài)仿真的實用性
14.7.1一般動力學模塊
14.7.2確定確切的碰撞時間
14.7.3應用依賴性
14.7.4簡單例子
14.7.5預計算和在線仿真
14.7.6時空約束
14.8數(shù)值積分(Numerical Integration)
14.8.1歐拉方法和誤差
14.8.2多步法-Adams-Bashforth
14.8.3 預測-校正
14.8.4 Runge-Kutta
14.8.5自適應方法
第15章 碰撞檢測(Collision Detection)
15.1 廣義/狹義二階段算法
15.2 包圍體層次結構
15.3 使用AABB的廣義碰撞檢測
15.3.1  OBB樹
15.3.2 建造OBB樹
15.4 使用OBB的廣義碰撞檢測
15.4.1  k-top 樹
15.5 使用局部或對象空間劃分的廣義碰撞檢測
15.6 狹義碰撞檢測
15.6.1  凸多面體對-精確碰撞檢測
15.6.3 分割面
15.7 單階段方法
15.7.1        BSP樹      
15.7.2 局部或對象空間劃分——BSP樹的合并      
15.7.3 球體/多面體的特殊化處理
15.7.4 使用深度緩存(Z-buffer)
第16章 交互控制
16.1 交互與動畫
16.2 控制器模塊
16.3 用戶-對象交互 使用簡單阻尼的6自由度控制
16.4 用戶-對象動畫 4鍵汽車模擬
16.5 對象-對象交互
16.6 攝影機-對象交互
16.7 具有簡單自治行為的對象
16.7.1炮臺
16.7.2機器人飛行物體
16.8 用戶-場景交互
第17章  行為與人工智能
17.1 確定的方法和體系結構
17.1.1 有限狀態(tài)機器
17.3 主體結構的例子
17.3.1 由頂向下對由底向上
17.5 作為例子的感知視覺的作用
17.6 認知結構(Learning Architecture)
17.6.1 認知和神經(jīng)網(wǎng)格
17.6.2  兩個線性可分模式類別的感知器
17.6.3 N類別的感知器
17.6.4 MLP前饋的神經(jīng)網(wǎng)絡
17.6.5 向后傳播算法
第18章  二維技術
18.1 圖像金字塔
18.2 小波變換
18.3 圖象變換及基矩陣
18.4 小波和電腦游戲
18.5 圖像變形——變形轉換技術（Morphing）
18.5.1 變形轉化二維圖像
18.5.2 二樣條網(wǎng)格扭曲
第19章 基于圖像的渲染
19.1介紹
19.2 重復使用已繪制的圖像——二維技術
19.2.1平面插板(Planar Impostors)或精靈（Sprite）
19.2.2計算平面插板的有效性
19.2.3布告板和光照效果
19.3變化的渲染資源
19.3.1優(yōu)先渲染
19.3.2圖像分層
19.3.3計算層的有效性
19.3.4以深度對層排序
19.4使用深度信息
19.4.1三維卷繞
19.4.2分層深度圖像（Layered Depth Image，LDI）
19.4.3 使用LDI的入口圖像
19.5 視見插值
19.5.1 視圖變形
19.6 四維技術—泛光或光場渲染技術
19.7照片建模和IBR
19.7.1 使用照片全景攝影的基于圖像的渲染
19.7.2合成全景圖
第20章  多人游戲技術
20.1 介紹
20.2 定義
20.3 多人游戲的實現(xiàn)
20.4 多人游戲所面臨的問題
20.4.1 延遲發(fā)生的原因
20.5 簡化通訊信息
20.5.1 數(shù)據(jù)壓縮
20.5.2 預測性方法
20.5.3  一致性
20.6 應用客戶－服務器模式實現(xiàn)多人游戲
20.6.1        網(wǎng)絡接口
第21章 引擎體系結構
21.1  C++游戲編程
21.11 類(Class)
21.1.2 構造函數(shù)(Constructor)
21.1.3 析構函數(shù)(Destructor)
21.1.4 繼承性(Inheritance)
21.1.5 虛擬函數(shù)(Virtual Function)
21.1.6 運算符（Operator）
21.1.7 模板（Template）
21.1.8 公有性/私有性/保護性
21.2 游戲中復雜度的管理和改進
21.2.1 游戲結構
21.3 引擎設計和體系結構
21.4 Fly 3D軟件體系結構
21.4.1 插件
21.4.2  Fly3D前臺（Front-end）和每幀中的主要渲染操作
21.4.3 碰撞檢測
21.4.4 常備(stock)和活動對象列表
21.4.5 作用球(Sphere of Influence)
21.4.6 對象與插件的通訊
21.4.7 鏡頭和場景繪制
21.4.8 文本輸出
21.4.9 渲染API
第22 章 Fly3D 軟件開發(fā)工具包（SDK）參考
22.1 序言
22.2 全局參考
22.3 對象參考
22.3.1 類anim_mesh:public mesh
22.3.2 類base_object
22.3.3 類bezier_curve:public Base_object
22.3.4 類bezier_patch:public base_object
22.3.5 類boundbox
22.3.6 類bsp_node:public plane
22.3.7 類bsp_object:publicbase_object,particle,local_system
22.3.8 類class_desc
22.3.9 類console
22.3.10 類directX
22.3.11 類face:public plane
22.3.12 類fly_pak
22.3.13 類fly_pak_util
22.3.14 類flydll
22.3.15 類flydllgroup
22.3.16 類flyEngine
22.3.17 類light_map
22.3.18 類light_map_pic
22.3.19 類light_vertex
22.3.20 類local_system
22.3.21 類mat4*4
22.3.22 類mesh:public base_object
22.3.23 類mp_games
22.3.24 類mp_msg
22.3.25 類param_desc
22.3.26 類particle
22.3.27 類picture
22.3.28 類plane
22.3.29 類player_data
22.3.30 類render
22.3.31 類renderGL:public render
22.3.32 類sound:public base_object
22.3.33 類static_mesh:public bsp_object
22.3.34 類stripfan_mesh
22.3.35 類textcache
22.3.36 類textcacheGL:public text-cache
22.3.37 類vector
附錄A Fly3D SDK教程
參考文獻