具体描述
游戏开发领域经典之作，让你的游戏变得更具真实感
游戏设计和开发涉及到大量的物理和数学知识的实践和应用。利用这些知识，游戏可以更加具有真实感，吸引更多的玩家。因此，该领域也备受业界的重视。此专题类的图书相对比较稀缺，市场空白大。
本书的第1版完全专注于机械学。在第1版出版十多年后，拓展了对于游戏物理学的定义——将数码物理学（digital physics）包含了进来。 随着越来越多的诸如Wii、PlayStation、Xbox和智能手机等平台的面世和发展，数码物理学读者关注和期望了解的一个知识领域。
本书详细介绍了在游戏开发中所应用的物理学的思想和原理，帮助读者通过正确地应用物理规律增加游戏的物理真实度。
全书分为四部分，共26章。每个部分都基于前一部分所涵盖的内容而讲述。第一部分介绍基础物理知识，第二部分介绍刚体动力学，第三部分介绍物理模型，第四部分介绍数码物理学。本书介绍了相关的概念和技术背景，给出了公式和一些代码示例，展示了如何针对一系列问题开发出相应的解决方案。你将在书中学到碰撞、爆炸、声音、抛体以及其他游戏效果的原理和实现，进而可以将其用于Wii、PlayStation、Xbox、智能手机或平板电脑上的游戏之中。
本书适合那些想增加游戏真实的物理效果的游戏开发人员阅读，尤其适合缺乏扎实的物理或机械基础的游戏开发者。
作者简介
David Bourg，MiNO Marine的创始人。MiNO Marine是一家从事海军建筑和海运专业服务的公司。他在20世纪90年代创建了一家开发儿童游戏、卡牌游戏以及进行PC到Mac软件移植的公司。他也是《AI for Game Programmers》一书的合著者。
Bryan Bywalec是MiNO Marine的一名架构师，他每天的工作是精确地模拟物理世界。由于对物理的热情，他偏爱那些重视物理效果的游戏，如《Kerble Space Program》。
目录信息
第1章 基本概念 3
1．1 牛顿运动定律 3
1．2 单位和度量 4
1．3 坐标系 6
1．4 向量 7
1．5 微分和积分 7
1．6 质量、质心和转动惯量 8
1．7 牛顿第二运动定律 17
1．8 惯性张量 21
1．9 相对论时间 26
第2章 运动学 30
2．1 速度和加速度 31
2．2 恒定加速度 33
2．3 非恒定加速度 35
2．4 2D粒子运动学 36
2．5 3D粒子运动学 39
2．5．1 x分量 40
2．5．2 y分量 41
2．5．3 z分量 42
2．5．4 向量 42
2．5．5 击中目标 42
2．6 运动粒子爆炸 47
2．7 刚体运动学 53
2．8 局部坐标轴 54
2．9 角速度和角加速度 54
第3章 力 61
3．1 力 61
3．2 力场 62
3．3 摩擦力 63
3．4 流体动力阻力 64
3．5 压力 65
3．6 浮力 66
3．7 弹簧和阻尼器 68
3．8 力和转矩 69
3．9 总结 71
第4章 动理学 72
4．1 2D粒子动理学 73
4．2 3D粒子动理学 78
4．2．1 x分量 79
4．2．2 y分量 80
4．2．3 z分量 81
4．2．4 大炮修订版 81
4．3 刚体动理学 84
第5章 碰撞 88
5．1 冲量-动量原理 89
5．2 碰撞 90
5．3 线性冲量和角冲量 95
5．4 摩擦力 98
第6章 抛体 101
6．1 简单轨迹 102
6．2 阻力 106
6．3 马格努斯效应 113
6．4 质量变化 118
第二部分 刚体动力学 119
第7章 实时仿真 121
7．1 对运动方程进行积分 121
7．2 欧拉方法 123
7．3 更好的方法 129
7．4 总结 134
第8章 粒子 135
8．1 简单粒子建模 139
8．1．1 积分器 141
8．1．2 渲染 141
8．2 基本仿真器 142
8．3 实现外部力 144
8．4 实现碰撞 146
8．4．1 粒子撞击地面 146
8．4．2 粒子和障碍物之间的碰撞 152
8．5 调节 156
第9章 2D刚体仿真器 158
9．1 模型 159
9．1．1 转换坐标 165
9．1．2 积分器 166
9．1．3 渲染 168
9．2 基本仿真器 168
9．3 调节 171
第10章 实现碰撞响应 173
10．1 直线碰撞响应 174
10．2 角度因素 180
第11章 3D刚体仿真中的转动 193
11．1 旋转矩阵 194
11．2 四元数 197
11．3 3D仿真中的四元数 204
第12章 3D刚体仿真 207
12．1 建模 207
12．2 积分 211
12．3 飞行控制 214
第13章 连接物体 219
13．1 弹簧和阻尼器 220
13．2 连接粒子 221
13．3 连接刚体 227
第14章 物理引擎 241
14．1 创建你自己的物理引擎 241
14．1．1 物理模型 243
14．1．2 模拟对象管理器 244
14．1．3 碰撞检测 245
14．1．4 碰撞响应 246
14．1．5 力效应器 247
14．1．6 数值积分 248
第三部分 物理模型 249
第15章 飞机 251
15．1 几何结构 252
15．2 升力和阻力 254
15．3 其他的力 259
15．4 控制 260
15．5 建模 261
第16章 船舶 275
16．1 稳定性和沉没 276
16．1．1 稳定性 277
16．1．2 沉没 278
16．2 船舶运动 280
16．2．1 起伏 280
16．2．2 侧倾 281
16．2．3 俯仰 281
16．2．4 相关运动 281
16．3 阻力和推进 281
16．3．1 通用阻力 281
16．3．2 推进 286
16．4 机动性 287
第17章 汽车和气垫船 290
17．1 汽车 290
17．1．1 阻力 290
17．1．2 功率 291
17．1．3 刹车距离 292
17．1．4 控制方向 292
17．2 气垫船 295
17．2．1 气垫船如何工作 295
17．2．2 阻力 297
17．2．3 转向 299
第18章 枪支和爆炸 301
18．1 弹丸运动 301
18．2 瞄准 302
18．2．1 归零准星 304
18．2．2 呼吸和身体位置 306
18．3 后坐力和碰撞 308
18．4 爆炸 308
18．4．1 粒子爆炸 309
18．4．2 多边形爆炸 312
第19章 运动 315
19．1 高尔夫挥杆建模 316
19．2 台球 324
19．2．1 实现 326
19．2．2 执行初始化 328
19．2．3 步入仿真 331
19．2．4 计算力 333
19．2．5 处理碰撞 338
第四部分 数码物理学 347
第20章 触摸屏 349
20．1 触摸屏类型 349
20．1．1 电阻式 349
20．1．2 电容式 349
20．1．3 红外和光学成像 350
20．1．4 奇特的：色散信号和表面声波 350
20．2 物理入门 350
20．2．1 电阻式触摸屏 350
20．2．2 电容式触摸屏 354
20．3 示例程序 355
20．4 其他注意事项 356
20．4．1 触觉反馈 356
20．4．2 游戏中的触摸屏建模 357
20．4．3 与鼠标输入的差异 357
20．4．4 自定义手势 358
第21章 加速度计 359
21．1 加速度理论 360
21．1．1 加速度计 361
21．1．2 通用加速度计技术规范 362
21．1．3 数据裁剪 363
21．2 感应方向 364
21．3 感应倾斜 365
21．3．1 用倾斜来控制一个动画精灵 365
21．3．2 两个自由度 366
第22章 从这里到那里的游戏 372
22．1 基于地理的游戏 372
22．1．1 地理藏宝和反向地理藏宝 372
22．1．2 混合现实 373
22．1．3 街头游戏 373
22．2 现在什么时候了？ 373
22．3 地点、地点、地点 377
22．3．1 距离 377
22．3．2 大圆航向 379
22．3．3 恒向线 380
第23章 压力传感器和称重传感器 383
23．1 在压强之下 383
23．2 粉碎按钮 385
23．3 气压计 390
第24章 3D显示 393
24．1 双目视线 393
24．2 立体感基本概念 395
24．3 显示的类型 399
24．3．1 补充色立体 399
24．3．2 线偏振和圆偏振 400
24．3．3 液晶等离子 402
24．3．4 裸眼立体效果 403
24．3．5 高级技术 405
24．4 编程方面的考虑 406
24．4．1 主动立体化 406
24．4．2 被动立体化 409
第25章 光学追踪 410
25．1 传感器和SDK 411
25．1．1 Kinect 411
25．1．2 OpenCV 412
25．2数值微分 413
第26章 声音 416
26．1 声音是什么？ 416
26．2 声波的特点和行为 419
26．2．1 谐波 420
26．2．2 叠加 421
26．2．3 音速 422
26．2．4 衰减 423
26．2．5 反射 424
26．2．6 多普勒效应 425
26．3 3D音效 426
26．3．1 如何感受到3D音效 426
26．3．2 一个简单的例子 428
附录A 向量运算 431
附录B 附录B 矩阵运算 440
附录C 附录C 四元数运算 448
参考文献 459
· · · · · · (收起)
读后感
用户评价
从一个纯粹的“游戏美术”的角度来看，这本书也提供了令人惊喜的洞察力。我过去总觉得物理效果是程序员的事情，只要调到“逼真”档位就行。但深入阅读后才发现，诸如阻尼系数、空气动力学模型这些看似微小的调整，对游戏最终的“手感”和“观感”有着决定性的影响。作者对不同物理模型的适用场景的分析非常透彻，例如，在模拟一个轻盈的漂浮物和一个沉重的机械设备时，应该采用何种积分方法和接触模型。这种对“艺术性”与“科学性”平衡的探讨，让我对游戏世界的构建有了更宏大的视角。它让我明白，好的物理效果不只是追求物理学的绝对精确，更重要的是符合玩家的心理预期。这本书拓宽了我的设计思维，让我能更有效地与技术团队沟通，共同打磨出更具沉浸感的游戏体验。
评分这本书的排版和结构设计堪称业界典范。作为一名对代码实现细节有强烈偏好的开发者，我非常欣赏作者在介绍完一个物理概念后，紧接着提供的C++或类似伪代码的片段。这种即时反馈机制极大地加快了我的学习速度。很多物理书籍往往把数学公式堆砌在一起，让读者在试图理解公式如何转化为实际代码时感到迷茫，但这本书完美地避免了这一点。它循序渐进地引导你理解从连续系统到离散系统的转化过程，这在处理时间步长和数值稳定性时至关重要。此外，书中的案例并非那种为了演示而演示的空洞例子，而是直接关联到游戏设计中常见的问题，例如如何防止物体在高速碰撞时穿透（tunneling），或者如何优雅地处理物体接触时的摩擦力。可以说，它是一本既能让你提升理论素养，又能让你立刻在工作中应用的技术手册，非常适合作为团队的技术参考书。
评分我必须承认，一开始我对这本书抱有很高的期望，因为“第二版”通常意味着内容更加完善和与时俱进。然而，阅读体验却远超出了我的预期。它不仅仅是一本教科书，更像是一位经验丰富的物理顾问在你身边指导。书中对高级主题的探讨，比如约束求解器和数值积分方法，处理得极其精妙。我过去尝试阅读其他专业物理书籍时，常常因为晦涩的符号和抽象的理论而望而却步，但这本作品通过大量的图示和伪代码示例，成功地搭建起了理论与实践之间的桥梁。最让我印象深刻的是它对性能优化的讨论，书中没有回避实时渲染和物理模拟中常见的计算瓶颈问题，而是提供了切实可行的算法选择和权衡的建议。这对于开发移动端或资源受限平台上的游戏来说，简直是黄金法则。如果你已经厌倦了仅仅停留在“调用API”的层面上，这本书将为你打开一扇通往底层优化和精细控制的大门，让你真正掌握游戏物理的“灵魂”。
评分老实说，我对市面上很多宣称深入的编程书籍持保留态度，它们要么过于学术化导致难以消化，要么过于肤浅停留在表面介绍。然而，这本关于游戏物理的著作成功地找到了一个近乎完美的平衡点。它的难度设置非常巧妙，即便是初学者也能在付出努力后理解核心概念，而资深工程师也能从中找到值得深挖的优化点和前沿思考。特别是关于复杂关节和多体系统动力学的章节，它没有简单地抛出欧拉-拉格朗日方程就结束了，而是细致地讨论了如何将其转化为可计算的线性系统，并高效地求解。这种对细节的执着和对实用性的坚持，使得这本书在众多技术类书籍中脱颖而出。它不仅是一本工具书，更是一部值得反复研读的智者之言，它的内容深度保证了它在未来几年内依然是游戏物理领域不可或缺的参考资料。
评分这本关于游戏开发的物理学书籍简直是我的救星！我一直对游戏引擎背后的数学和物理原理感到困惑，尤其是在处理碰撞检测和角色运动时，那种“黑箱”操作让我抓狂。这本书用一种非常直观且深入浅出的方式，把那些复杂的概念拆解开来，让我这个非物理专业出身的程序员也能茅塞顿开。作者似乎非常了解读者的痛点，从最基础的向量代数讲起，逐步过渡到刚体动力学，每一步都有清晰的数学推导，但又不会让人觉得过于枯燥。我尤其喜欢它在讲解过程中穿插的那些实际游戏开发中的案例，比如如何模拟一个逼真的弹跳，或者如何设计一个更具挑战性的重力环境。读完前几章，我感觉自己对Unity或Unreal Engine中内置的物理模块有了全新的认识，不再是盲目地调整参数，而是真正理解了参数背后的物理含义。这本书的价值在于，它不仅教你“如何做”，更重要的是教你“为什么这么做”，这对于想要构建高质量、可定制化物理系统的开发者来说，是无可替代的财富。
评分工具书
评分如果要写自己的物理引擎，那就必读了
评分非常有趣的一本书，堪称大学物理实践版，看完第一个想法是，本科学完大学物理怎么不开发一个桌上弹球的应用。。严肃的说，这本书可以帮你简单的回顾大学物理，特别是刚体力学的部分，以及简单的碰撞检测和相应方法。
评分工具书
评分如果要写自己的物理引擎，那就必读了
