三維游戲引擎設(shè)計技術(shù)及其應(yīng)用

前言

互聯(lián)網(wǎng)的快速普及為游戲的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)，游戲已經(jīng)成為互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要應(yīng)用之一?，F(xiàn)在，游戲產(chǎn)業(yè)正以不容置疑的速度發(fā)展，已經(jīng)成為IT領(lǐng)域中的一個重要產(chǎn)業(yè)。不過，和IT領(lǐng)域中其他產(chǎn)業(yè)的發(fā)展類似，我國游戲產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展也同樣遭遇了人才瓶頸。目前不論是金山等游戲開發(fā)廠商，還是靠游戲而成名的盛大，或是靠游戲而風(fēng)光于美國納斯達(dá)克的網(wǎng)易，都已在全國廣覓游戲人才，游戲人才已經(jīng)變得炙手可熱。在我國的IT領(lǐng)域，市場的發(fā)展也必然會對人才不斷地提出新要求，前幾年是硬件人才、網(wǎng)絡(luò)人才，接下來是軟件人才，而就目前的市場需求看，毫無疑問游戲人才是最炙手可熱的市場需求點(diǎn)之一。據(jù)了解，我國當(dāng)前游戲行業(yè)最為缺乏的是游戲設(shè)計與開發(fā)工程師，為了迅速擺脫這一發(fā)展困境，我們策劃出版了這套系統(tǒng)介紹游戲開發(fā)技術(shù)及其應(yīng)用的叢書，以滿足市場的廣泛需求。本叢書圍繞游戲開發(fā)整個技術(shù)體系的各個方面展開，系統(tǒng)地介紹了三維游戲引擎設(shè)計技術(shù)及其應(yīng)用、三維圖形實(shí)時渲染技術(shù)及其應(yīng)用、游戲中的人工智能技術(shù)及其應(yīng)用、游戲動畫和音效編程技術(shù)及其應(yīng)用，以及游戲中的網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)及其應(yīng)用等，形成了一個完整的最新的游戲開發(fā)技術(shù)體系結(jié)構(gòu)，有助于讀者全面地學(xué)習(xí)游戲開發(fā)中最新最流行的技術(shù)和理論。當(dāng)然如果讀者只想了解游戲開發(fā)中某一方面的技術(shù)，則可以單一學(xué)習(xí)叢書中的某一分冊，因?yàn)閰矔母鞣謨韵鄬Κ?dú)立。同時本叢書在理論上和實(shí)踐上都有比較鮮明的特點(diǎn)，因?yàn)楸緟矔淖髡卟粌H在理淪上有較深的造詣，閱讀過大量游戲編程技術(shù)的碩博期刊論文和外文書籍，并在相關(guān)方面進(jìn)行理論研究，而且還從事相關(guān)方面的項目和游戲及虛擬現(xiàn)實(shí)公司的具體產(chǎn)品的開發(fā)，對國外的開放源代碼有過較為深入的分析。如果讀者想學(xué)習(xí)到當(dāng)今計算機(jī)圖形學(xué)和人工智能方面的最新理論，為自己以后的理論研究作好積累，本叢書無疑可以起到拋磚引玉的作用。如果讀者想在學(xué)習(xí)完本叢書之后進(jìn)入實(shí)際項目的開發(fā)，抑或想去游戲公司應(yīng)聘，本叢書也可以在職場上助你一臂之力。

內(nèi)容概要

本書是學(xué)習(xí)游戲引擎設(shè)計與實(shí)現(xiàn)的優(yōu)秀參考書，全書共分四大部分：第1部分概述了游戲引擎編程的相關(guān)概念和基礎(chǔ)：第2部分講述基本圖形引擎的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)，內(nèi)容涉及Direct3D的相關(guān)基礎(chǔ)、創(chuàng)建基本三維圖形、幾何變換、光照、紋理等；第3部分介紹了三維游戲引擎設(shè)計高級物體建模的相關(guān)知識，內(nèi)容涉及分形建模、粒子系統(tǒng)、柔性物體建模；第4部分介紹游戲引擎中的室外地形管理和室內(nèi)物體管理的相關(guān)知識。    本書既有完整的概念說明，又有復(fù)雜而完整的實(shí)例代碼，讀者能夠輕松地將自己所學(xué)的理論知識付諸實(shí)踐。本書可以作為想從事游戲編程工作的學(xué)生的自學(xué)教材，也可以作為已經(jīng)從事游戲行業(yè)、想進(jìn)一步完善知識體系的開發(fā)人員的參考書。

書籍目錄

叢書序前言第一部分 游戲引擎編程基礎(chǔ)  第1章 游戲引擎簡介    1.1 游戲設(shè)計概覽    1.2 游戲引擎概述    1.3 三維游戲引擎結(jié)構(gòu)    1.4 游戲接口    1.5 游戲編程的預(yù)備知識    本章小結(jié)    第2章 Windows游戲程序設(shè)計基礎(chǔ)    2.1 建立WIN32框架    2.2 在Windows下加入DirectX組件庫    2.3 C++編程簡介    本章小結(jié)  第3章 游戲引擎編程中的高級面向?qū)ο蠹夹g(shù)    3.1 設(shè)計模式    3.2 STL使用基礎(chǔ)    本章小結(jié)  第4章 三維游戲引擎中的幾何基礎(chǔ)    4.1 向量及其運(yùn)算    4.2 矩陣及矩陣操作    4.3 坐標(biāo)系介紹    4.4 幾何變換    4.5 3D編程中的四元數(shù)    本章小結(jié)  第二部分 基礎(chǔ)圖形引擎設(shè)計  第5章 Direct3D編程基礎(chǔ)    5.1 在應(yīng)用程序中加入Direct 3D    5.2 使用Direct 3D渲染頂點(diǎn)    5.3 完整的實(shí)例    本章小結(jié)    第6章 Direct 3D中的坐標(biāo)變換與攝像機(jī)內(nèi)核    6.1 Direct3D中的幾何變換    6.2 頂點(diǎn)變換的完整實(shí)例    6.3 世界坐標(biāo)變換內(nèi)核    6.4 攝像機(jī)內(nèi)核    本章小結(jié)  第7章 材質(zhì)與光照內(nèi)核  第8章 紋理技術(shù)及紋理內(nèi)核  第9章 深度技術(shù)  第10章 文本顯示及文本顯示內(nèi)核  第11章 網(wǎng)格模型的使用  第12章 渲染內(nèi)核及應(yīng)用第三部分 游戲引擎中的高級建模技術(shù)  第13章 粒子系統(tǒng)及粒子內(nèi)核封裝  第14章 游戲引擎中的植物建模技術(shù)  第15章 柔情物體建模技術(shù)第四部分 游戲引擎中的地形場景綜合管理技術(shù)  第16章 大規(guī)模室外地形的生成  第17章 大規(guī)模室外地形的實(shí)時渲染  第18章 室內(nèi)場景管理及渲染技術(shù)第五部分 其他引擎設(shè)計  第19章 Directlnput輸入基礎(chǔ)附錄參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：1.1.1  游戲發(fā)展歷史自20世紀(jì)60年代開始產(chǎn)生至今，電子游戲經(jīng)歷了從簡單到復(fù)雜，從樣式單一到今天的種類繁多，從少部分人的娛樂變成了一種大眾的娛樂文化的較長的發(fā)展時期。從電子游戲的歷史可以看到技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展。電子游戲的發(fā)展歷史大概可以分為以下幾個階段：（1）研究時期（1960－1980年）。在早期，人們使用最原始的大型計算機(jī)，一小部分程序員在開發(fā)游戲，而其他人認(rèn)為他們在做研究。在MI：T（麻省理工學(xué)院）的實(shí)驗(yàn)室里開發(fā)了Space War和其他早期的游戲。真正的電子游戲?qū)Ｓ脵C(jī)產(chǎn)生于20世紀(jì)70年代初。1971年，一個還在MIT學(xué)習(xí)的名為NolanBushnell的人設(shè)計了世界上第一個業(yè)務(wù)用游戲機(jī)，這個街機(jī)游戲的名字叫《電腦空間》（CompmerSpace）?！峨娔X空間》的主題是兩個玩家各自控制一艘圍繞著具有強(qiáng)大引力的星球的太空戰(zhàn)艦向?qū)Ψ桨l(fā)射導(dǎo)彈進(jìn)行攻擊。兩艘戰(zhàn)艦在戰(zhàn)斗的同時還必須注意克服引力，無論是被對方的導(dǎo)彈擊中還是沒有成功擺脫引力，飛船都會墜毀.這臺業(yè)務(wù)機(jī)用一臺黑白電視機(jī)作為顯示屏，用一個控制柄作為操縱器，擺在一家彈子房里。不過很可惜，這臺祖母業(yè)務(wù)機(jī)遭到了慘痛的失敗，失敗的原因是當(dāng)時的玩家認(rèn)為這個游戲太過復(fù)雜，至此，歷史上第一臺業(yè)務(wù)用機(jī)以失敗而告終，制作者Nolan Bushnell承認(rèn)的失敗，但他仍然相信電子游戲的發(fā)展前景。他在《電腦空間》推出的次年，和他的朋友Ted Dabney用500美金注冊成立了自己的公司，這個公司就是電子游戲的始祖——Atari（雅達(dá)利）。成立之初Atari的業(yè)務(wù)重點(diǎn)仍然放在了街機(jī)上。事實(shí)上，他們獲得了成功，世界上第一臺被接受的業(yè)務(wù)用機(jī)就是Atari推出的以乒乓球?yàn)轭}材的游戲Pong。最早的電腦游戲可以追溯到1972年，那一年一個叫Will Crowther的人用當(dāng)時最流行的DEC的：PDP－10主機(jī)編寫了一段簡單的FORTRAN程序。在這個程序里，Crowther設(shè)計了一張地圖，地圖上不規(guī)則地分布著陷阱，游戲者必須尋找路徑避開陷阱。這個程序在后來被認(rèn)為是最早的電腦游戲程序。1976年，就職于斯坦福人工智能實(shí)驗(yàn)室的Don Woods用自己實(shí)驗(yàn)室的施樂主機(jī)編寫了一個類似的程序，并且加入了幻想成分和謎題。他把這個程序叫做Colossal Caves，Woods的程序直接導(dǎo)致了電腦游戲的誕生。他的程序被傳播到各處，讓所有的計算機(jī)高手們都為之驚喜。這個作品同時也啟發(fā)了其他人的思維，緊接著，各式各樣的游戲程序就誕生了.比較出名的有麻省理工學(xué)院的駭客們編寫的Zork和斯克特.亞當(dāng)斯1978年編寫的Adventureland。用電腦編制電子游戲開始在程序員之間流行起來。當(dāng)時的電子游戲大多數(shù)還都是編程高手們做出來娛己的絕對的貴族游戲，這是因?yàn)楫?dāng)時接觸計算機(jī)的還只是科技精英，一般人是接觸不到計算機(jī)的。（2）商業(yè)起步時期（1980一1990年）。

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