目 錄
第1章 遊戲模型............................................................................................................1
1.1 遊戲製作流程...................................................................................................1
1.2 多邊形網格......................................................................................................4
1.2.1 創建多邊形網格*....................................................................................6
1.2.2 多邊形網格的錶達方式......................................................................................9
1.2.3 錶麵法綫............................................................................................................13
1.3 模型導齣和導入...........................................................................................................15
1.4 坐標係統....... ................................................................................................................17
本章練習...............................................................................................................................19
第2章 頂點處理機製...................................................................................................20
2.1 世界轉換.......................................................................................................................21
2.1.1 仿射轉換以及齊次坐標....................................................................................21
2.1.2 世界矩陣...........................................................................................................24
2.1.3 歐拉轉換................................................................................. ..........................28
2.1.4 錶麵法綫的轉換................................................................................................29
2.2 視見轉換.......................................................................................................................31
2.2.1 相機空間...........................................................................................................31
2.2.2 空間轉換和視見矩陣........................................................................................32
2.3 逐頂點光照.................................................................................................................37
2.4 投影轉換......................................................................................................................38
2.4.1 視見體................................................................................................................38
2.4.2 投影矩陣...........................................................................................................40
2.4.3 投影矩陣的推導過程*......................................................................................44
本章練習.......................................................................................................... ......................47
·VI· 計算機圖形學——基於3D圖形開發技術
第3章 光柵化操作.......................................................................................................49
3.1 剪裁操作......................................................................................................................49
3.2 透視除法......................................................................................................................50
3.3 背麵剔除操作...............................................................................................................51
3.4 再訪坐標係統*.............................................................................................................55
3.4.1 3ds Max至OpenGL——翻轉坐標軸................................................................55
3.4.2 OpenGL至Direct3D——反射..........................................................................57
3.4.3 OpenGL至Direct3D——頂點重排列...............................................................61
3.5 視口轉換......................................................................................................................62
3.6 掃描轉換......................................................................................................................65
3.7 應用：對象拾取操作...............................................................................................70
3.7.1 計算世界空間中的光綫....................................................................................70
3.7.2 光綫-對象相交測試...........................................................................................76
本章練習...............................................................................................................................82
第4章 片元處理和輸齣閤並.........................................................................................83
4.1 紋理操作......................................................................................................................83
4.1.1 紋理坐標............................................................................................................84
4.1.2 錶麵參數化操作................................................................................................86
4.1.3 紋理坐標與紋素地址........................................................................................87
4.2 輸齣閤並......................................................................................................................89
4.2.1 z緩衝區機製.......................................................................................................89
4.2.2 Alpha混閤...........................................................................................................91
4.3 z剔除操作......................................................................................................................93
4.3.1 單元（tile）剔除...............................................................................................93
4.3.2 預寫Z值..............................................................................................................96
本章練習...............................................................................................................................96
第5章 光照和著色.......................................................................................................98
5.1 Phong光照模型.............................................................................................................98
5.1.1 漫反射................................................................................................................99
5.1.2 鏡麵反射..........................................................................................................101
目 錄·VII·
5.1.3 環境反射..........................................................................................................103
5.1.4 發射光..............................................................................................................104
5.2 著色和著色語言........................................................................................................104
5.2.1 頂點和片元著色器........................... ...............................................................104
5.2.2 高級著色語言*.................................................................................................105
5.3 管綫中的光照機製....................................................................................................107
5.3.1 HLSL中的逐頂點光照機製*...........................................................................107
5.3.2 逐頂點光照與逐片元光照..............................................................................109
5.3.3 HLSL中的逐片元光照*...................................................................................111
5.4 全局光照.....................................................................................................................113
5.4.1 光綫跟蹤..........................................................................................................113
5.4.2 輻射度..............................................................................................................117
本章練習..............................................................................................................................119
第6章 參數麯綫和錶麵....................................................................................121
6.1 參數麯綫.....................................................................................................................121
6.1.1 Bezier麯綫......................................................................................................121
6.1.2 Hermite麯綫和Catmull-Rom樣條...................................................................126
6.2 應用：相機路徑.........................................................................................................127
6.3 Bezier錶麵..................................................................................................................130
6.3.1 雙綫性麵片......................................................................................................130
6.3.2 雙二次Bezier麵片............................................................................... .............134
6.3.3 雙三次Bezier麵片............................................................................................138
6.3.4 Bezier三角形...............................................................................................140
本章練習..............................................................................................................................144
第7章 著色器模型...........................................................................................146
7.1 著色器模型4和幾何體著色器...................................................................................146
7.2 應用：動態粒子係統.................................................................................................147
7.2.1 粒子的物理模擬..............................................................................................148
7.2.2 焰火模擬..........................................................................................................150
7.2.3 渲染焰火..........................................................................................................153
·VIII· 計算機圖形學——基於3D圖形開發技術
7.3 著色器模型5和拼接操作...........................................................................................155
7.4 應用：PN三角形........................................................................................................156
7.4.1 計算控製點......................................................................................................157
7.4.2 計算控製法綫..................................................................................................160
7.4.3 PN三角形拼接操作.........................................................................................163
本章練習..............................................................................................................................165
第8章 圖像紋理........................................................................................................166
8.1 紋理尋址模式............................................................................................................166
8.2 紋理過濾機製.............................................................................................................168
8.2.1 放大操作..........................................................................................................169
8.2.2 縮小操作..........................................................................................................170
8.3 紋理鏈........................................................................................................................171
8.3.1 紋理鏈的構建過程..........................................................................................172
8.3.2 紋理鏈過濾機製..............................................................................................173
8.3.3 紋理鏈過濾的選取方案..................................................................................175
8.4 各嚮異性過濾機製.....................................................................................................179
本章練習............................................................................................................................184
第9章 凹凸貼圖........................................................................................................186
9.1 高度場.........................................................................................................................187
9.2 法綫貼圖原理.............................................................................................................188
9.2.1 法綫貼圖..........................................................................................................188
9.2.2 法綫貼圖算法..................................................................................................190
9.3 切空間法綫貼圖.........................................................................................................194
9.3.1 切空間法綫貼圖算法.............................................................................. ........194
9.3.2 切空間計算......................................................................................................198
9.4 法綫貼圖應用.............................................................................................................200
9.5 視差貼圖....................................................................................................................203
9.6 偏置貼圖....................................................................................................................206
本章練習............................................................................................................................210
第10章 高級紋理操作...............................................................................................211
10.1 環境貼圖...................................................................................................................211
目 錄·IX·
10.1.1 立方體貼圖....................................................................................................211
10.1.2 立方體貼圖訪問機製*...................................................................................214
10.1.3 動態立方體貼圖............................................................................................216
10.2 光照貼圖...................................................................................................................217
10.2.1 漫反射光照貼圖............................................................................................217
10.2.2 輻射度法綫貼圖*...........................................................................................218
10.3 陰影貼圖...................................................................................................................222
10.3.1 陰影貼圖算法................................................................................................224
10.3.2 基於陰影貼圖的著色器代碼........................................................................228
10.3.3 陰影貼圖過濾機製........................................................................................231
10.4 環境遮擋...................................................................................................................234
10.5 延遲著色...................................................................................................................238
本章練習..............................................................................................................................240
第11章 角色動畫.......................................................................................................241
11.1 關鍵幀動畫...............................................................................................................241
11.2 鏇轉...........................................................................................................................244
11.2.1 歐拉角插值....................................................................................................244
11.2.2 四元數錶達方式............................................................................................245
11.2.3 基於四元數的鏇轉........................................................................................246
11.2.4 四元數插值....................................................................................................250
11.3 層次結構建模以及空間變換...................................................................................252
11.3.1 層次結構模型................................................................................................252
11.3.2 骨骼間的空間變換........................................................................................256
11.3.3 世界空間至骨骼空間的轉換........................................................................258
11.4 前嚮運動學...............................................................................................................260
11.5 濛皮和關鍵幀動畫...................................................................................................263
11.5.1 濛皮................................................................................................................263
11.5.2 關鍵幀動畫中的濛皮....................................................................................265
11.6 逆嚮運動學...............................................................................................................268
11.6.1 解析法............................................................................................................269
11.6.2 循環坐標下降法............................................................................................270
·X· 計算機圖形學——基於3D圖形開發技術
本章練習..............................................................................................................................272
第12章 物理模擬......................................................................................................274
12.1 懲罰方案...................................................................................................................274
12.2 衝量方案...................................................................................................................276
12.2.1 衝量................................................................................................................277
12.2.2 基於衝量的碰撞求解方案............................................................................278
12.3 碰撞檢測...................................................................................................................282
12.3.1 色圍體及其層次結構....................................................................................283
12.3.2 三角形-三角形相交測試...............................................................................286
本章練習..............................................................................................................................288
參考文獻........................................................................................................................289
· · · · · · (收起)