3D遊戲引擎設計：實時計算機圖形學的應用方法（第2版） [3D Game Engine Desing,2E] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[美] David H.Eberly 著，徐明亮，李鞦霞，許威威 譯

圖書標籤:

• 3D遊戲引擎
• 遊戲開發
• 計算機圖形學
• 實時渲染
• 圖形編程
• 遊戲設計
• C++
• DirectX
• OpenGL
• 引擎架構

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302343004

版次：2

商品編碼：11390422

品牌：清華大學

包裝：平裝

外文名稱：3D Game Engine Desing,2E

開本：16開

齣版時間：2013-12-01

用紙：膠版紙

頁數：730

字數：1186000

正文語種：中文

內容簡介

　　《3D遊戲引擎設計：實時計算機圖形學的應用方法（第2版）》詳細闡述瞭與3D遊戲引擎設計相關的高效解決方案及相應的數據結構和算法，主要包括圖形係統、渲染器、場景圖、控製器動畫、空間排序、細節級彆、碰撞檢測、物理學、標準對象、麯綫、麯麵、包含測試、距離計算方案、相交計算、數值方案、鏇轉計算、麵嚮對象結構、內存管理以及基於著色器的特效。此外，《3D遊戲引擎設計：實時計算機圖形學的應用方法（第2版）》還提供瞭相應的算法、代碼以及僞代碼，以幫助讀者進一步理解相關方案的實現過程。《3D遊戲引擎設計：實時計算機圖形學的應用方法（第2版）》適閤作為高等院校計算機及相關專業的教材和教學參考書，也可作為相關開發人員的自學教材和參考手冊。

內頁插圖

目錄

第1章 概述
1.1 圖形硬件和遊戲發展史
1.2 本書版本與軟件發展史
1.3 章節導讀

第2章 圖形係統
2.1 基礎知識
2.1.1 坐標係
2.1.2 右手規則／左手規則和叉積計算
2.1.3 點和嚮量
2.2 轉換操作
2.2.1 綫性轉換
2.2.2 仿射轉換
2.2.3 透視轉換
2.2.4 透視投影的特徵
2.2.5 齊次點和矩陣
2.3 相機
2.3.1 透視相機模型
2.3.2 模型空間和對象空間
2.3.3 世界空間
2.3.4 視見空間、相機空間和眼睛空間
2.3.5 剪裁空間、投影空間或齊次空間
2.3.6 窗口空間
2.3.7 整閤結果
2.4 剔除操作和剪裁操作
2.4.1 對象剔除操作
2.4.2 背麵剔除
2.4.3 基於視錐體的剪裁操作
2.5 光柵化操作
2.5.1 直綫段
2.5.2 圓形
2.5.3 橢圓
2.5.4 三角形
2.6 頂點屬性
2.6.1 顔色
2,6.2 光照和材質
2.6.3 紋理
2.6.4 透明度和混閤操作
2.6.5 霧效果
2.6.6 其他
2.6.7 光柵化屬性
2.7 軟件、硬件和API
2.7.1 概述
2.7.2 可移植性和性能
2.8 API規範
2.8.1 矩陣的錶達和存儲方式
2.8.2 矩陣纍積計算
2.8.3 視見矩陣
2.8.4 投影矩陣
2.8.5 窗口坐標係
2.8.6 鏇轉操作
2.8.7 基於圖形API的快速計算

第3章 渲染器
3.1 軟件渲染
3.1.1 頂點著色器
3.1.2 背麵剔除
3.1.3 剪裁操作
3.1.4 光柵化操作
3.1.5 邊緩衝區
3.1.6 掃描綫處理過程
3.1.7 像素著色器
3.1.8 模闆緩衝機製
3.1.9 深度緩衝區
3.1.10 Alpha混閤操作
3.1.11 顔色濛版
3.1.12 紋理采樣
3.1.13 幀緩衝區
3.2 硬件渲染
3.3 抽象渲染API
3.3.1 構造和析構
3.3.2 相機管理
……
第4章 場景圖
第5章 控製器動畫
第6章 空間排序
第7章 細節級彆
第8章 碰撞檢測
第9章 物理學
第10章 標準對象
第11章 麯綫
第12章 麯麵
第13章 包含測試
第14章 距離計算方案
第15章 相交計算
第16章 數值方案
第17章 鏇轉計算
第18章 麵嚮對象結構
第19章 內存管理
第20章 基於著色器的特效
附錄A在WildMagic中生成著色器
參考文獻

前言/序言

　　本書第1版於2000年9月麵世，當時，著色器語言尚未齣現於民用級圖形硬件中，全部渲染行為均在固定功能管綫中完成，即設置渲染狀態進而控製幾何數據與繪製操作之間的操作方式。
　　Wild Magic始自O.l版本，並涵蓋瞭1015個源文件以及17個示例應用程序，共計101293行代碼。該版本發布時僅支持Microsoft Windows操作係統，且渲染器構建於OpenGL之上，項目文件由Microsoft Visual C++ 6.0提供。隨後，源代碼進化至Wild Magic 3.9，並兼顧Linux和Macintosh平颱，以及OpenGL和Direct3D渲染器。除此之外，Wild Magic 3.9還對著色器程序設計提供瞭某些支持。盡管如此，該版本的引擎仍構建於固定功能管綫之上。需要說明的是，Wild Magic 3.9支持多個版本的Microsoft編譯器、其他平颱上的編譯器以及某些開發工具，例如導入器和導齣器，進而可對藝術設計素材進行處理。
　　本書第2版包括諸多新增特性，例如著色器程序設計以及引擎的支持方式。本書在原有基礎上增加瞭大量內容並涉及與圖形係統相關的諸多細節知識，特彆是著色器與幾何管綫之間的擬閤方式。另外，場景圖材質及其管理操作均得到瞭較大程度的擴展。同時，本書第2版涵蓋瞭更為豐富的圖像信息，並在一定程度上減少瞭與引擎相關的數學知識。
　　本書第2版發布瞭Wild Magic 4.0，其中包括1587個源文件和105個示例應用程序，共計249860行代碼。最新版本支持Windows、Linux以及Macintosh平颱，並采用OpenGL渲染器。另外，Windows平颱還支持Direct3D渲染器，其性能與OpenGL相比毫不遜色。同時，多個版本的Microsoft C++均得到瞭較好的支持，包括版本6.0、7.0、7.1以及8.0（專業版和精簡版）。除此之外，MrNGW編譯器和MSYS環境同樣在Windows平颱上得到瞭較好的支持。Linux平颱使用瞭g++編譯器，而Macintosh平颱則采用瞭Apple Xcode工具。
　　Wild Magic 4.0圖形係統則完全基於著色器係統，並采用NVIDIA推齣的Cg編程語言。針對OpenGL，預編譯著色器程序通過arbvpl和arbfpl配置項創建；而對於Direct3D，則可使用vs_2-0和ps_2_0配置項，因而圖形硬件應對此予以支持進而運行示例應用程序。若圖形硬件僅支持少量的配置項，例如vs 1 1和ps_l_l，則須通過此類配置項重新編譯當前著色器程序，並生成對應輸齣結果而非本書附帶光盤所發布的內容。Wild Magic 4.0版本包含瞭基於著色器的全功能軟件渲染器，並以此彰顯幾何管綫的各方麵內容，而非僅是頂點著色器和像素著色器。

《3D遊戲引擎設計：實時計算機圖形學的應用方法（第2版）》 深入探索構建現代3D遊戲世界的基石 踏入令人著迷的3D遊戲開發領域，您是否渴望理解那些將靜態圖像轉化為栩栩如生、動態交互體驗的復雜技術？《3D遊戲引擎設計：實時計算機圖形學的應用方法（第2版）》並非僅僅是一本關於遊戲開發的書籍，它更是一扇通往數字世界創造力之門的鑰匙，為有誌於深入引擎底層、掌控圖形渲染流程的開發者和技術愛好者提供瞭全麵而深入的指導。本書旨在剝離遊戲應用錶麵的華麗，直擊其核心——強大的3D遊戲引擎。在這裏，我們將一起揭示那些支撐起復雜場景、逼真光影、流暢動畫以及沉浸式交互的技術奧秘。 本書的第二個版本，是對首版的一次深刻的重塑與升華。它不僅保留瞭原有的經典內容，更融入瞭近年來3D圖形學和遊戲引擎領域蓬勃發展的最新技術和前沿思想。從基礎的數學概念到復雜的渲染管綫，從高效的內存管理到優化的算法實現，本書以一種循序漸進、由淺入深的方式，引導讀者逐步掌握構建一個高性能、功能完備的3D遊戲引擎所需的關鍵知識體係。 核心內容概覽： 本書的架構設計嚴謹而邏輯清晰，旨在為讀者構建一個堅實的理論基礎和實踐框架。 數學與幾何基礎： 任何3D圖形學的基石都離不開強大的數學支撐。本書將從嚮量、矩陣、四元數等基本概念齣發，深入講解它們在3D空間變換（平移、鏇轉、縮放）、相機投影、光照計算等方麵的核心作用。您將理解如何利用這些數學工具來精確地描述和操控遊戲世界中的物體位置、方嚮和大小。 圖形渲染管綫： 這是3D遊戲引擎的心髒。本書將詳細剖析現代圖形渲染管綫的每一個階段，從頂點處理、幾何生成、柵格化，到像素著色、深度測試、模闆測試，再到混閤、後處理等。您將學習GPU是如何高效地將三維場景轉化為二維圖像的，以及如何在每個階段進行優化以實現更高的幀率和更佳的視覺效果。 模型加載與管理： 遊戲世界由各種三維模型構成，如何高效地加載、存儲和管理這些模型是引擎設計的重要環節。本書將探討常見的模型文件格式（如OBJ, FBX）的解析方法，以及如何構建內存友好的數據結構來組織網格、材質、紋理等資源。 材質與著色： 逼真的視覺效果離不開精細的材質錶現。本書將深入講解不同著色模型（如Blinn-Phong, PBR）的原理，材質參數的含義，以及如何通過編寫著色器（Shader）程序來實現豐富多樣的視覺效果，包括紋理映射、法綫貼圖、高光貼圖、環境光遮蔽等。您將理解PBR（基於物理的渲染）如何更真實地模擬光照與物體錶麵的交互。 光照與陰影： 光照是營造遊戲氛圍和真實感的關鍵。本書將覆蓋各種光照模型（點光源、方嚮光、聚光燈、環境光），以及如何計算光照衰減、漫反射、鏡麵反射等。同時，陰影的生成和渲染也是一大重點，您將學習影子貼圖（Shadow Mapping）、陰影體（Shadow Volumes）等技術，以實現逼真且性能優異的陰影效果。 紋理技術： 紋理是賦予模型細節和色彩的關鍵。本書將深入探討各種紋理的應用，包括漫反射紋理、法綫紋理、高光紋理、反射紋理、視差映射等。您還將學習紋理的過濾、采樣、Mipmap生成等技術，以確保在不同距離下紋理都能呈現最佳效果。 相機與視錐體裁剪： 相機是玩傢在遊戲世界中的“眼睛”。本書將詳細講解不同類型的相機（透視相機、正交相機）的設置，以及視錐體（Frustum）的概念。如何高效地進行視錐體裁剪，剔除屏幕外不可見的物體，是優化渲染性能的重要手段。 場景管理與剔除： 大型遊戲場景的渲染需要精妙的組織和高效的剔除技術。本書將介紹常見的場景管理技術，如空間劃分（BSP樹、四叉樹/八叉樹）和視口剔除（View Frustum Culling），幫助開發者理解如何僅渲染對玩傢可見的部分，從而顯著提升渲染效率。 動畫係統： 角色和物體的動態錶現離不開動畫係統。本書將探討骨骼動畫（Skeletal Animation）的工作原理，包括骨骼綁定、濛皮（Skinning）和動畫混閤。您將學習如何加載和播放動畫，以及實現更高級的動畫功能，如IK（逆嚮動力學）。 後處理效果： 在渲染完基本場景後，後處理技術可以進一步增強視覺錶現。本書將介紹諸如運動模糊（Motion Blur）、景深（Depth of Field）、泛光（Bloom）、色調映射（Tone Mapping）等常用的後處理效果，以及如何在渲染管綫中集成它們。 性能優化： 無論引擎多麼強大，性能始終是3D遊戲開發中永恒的挑戰。本書將在各個章節中穿插大量的性能優化技巧，包括CPU與GPU的協同工作、內存管理、著色器優化、減少繪製調用（Draw Call）等，幫助讀者構建齣既美觀又流暢的遊戲體驗。 現代圖形API和實踐： 為瞭貼閤當前行業發展，本書將深入探討和應用現代圖形API（如DirectX 11/12, Vulkan, OpenGL 4.x）的設計理念和編程實踐。您將學習如何利用這些API來充分發揮GPU的強大性能。 本書的價值所在： 《3D遊戲引擎設計：實時計算機圖形學的應用方法（第2版）》麵嚮的是那些渴望超越“用戶”視角，成為“創造者”的開發者。 深度理解，而非錶麵使用： 本書不滿足於教您如何使用現有的引擎工具，而是引導您理解引擎內部的工作原理。這種深度的理解將使您在麵對復雜的技術難題時，能夠更有效地進行分析和解決。 跨平颱能力： 通過掌握引擎設計的核心原理，您將更容易理解和適應不同平颱（PC, Console, Mobile）的圖形特性和優化需求。 技術遷移性： 引擎設計中的許多原則和算法是通用的，即使您未來轉嚮其他圖形學應用領域，如VR/AR、科學可視化、電影特效等，本書所奠定的基礎也將為您提供寶貴的財富。 獨立開發與創新： 對於獨立開發者而言，深入瞭解引擎設計是構建獨特遊戲體驗、實現創新想法的關鍵。本書將賦予您獨立構建定製化引擎或深度定製現有引擎的能力。 職業發展： 擁有紮實的3D遊戲引擎設計知識，是進入大型遊戲公司擔任圖形程序員、引擎開發工程師等職位的有力敲門磚。 適用人群： 有一定編程基礎，對3D圖形學充滿興趣的程序員： 無論您是C++、C還是其他語言的開發者，隻要您有紮實的編程基礎，並渴望深入理解3D圖形背後的原理，本書都將是您的理想選擇。 遊戲開發愛好者： 如果您對遊戲開發懷有熱情，並希望瞭解遊戲是如何被製作齣來的，那麼本書將為您打開一扇通往技術深處的大門。 計算機科學、軟件工程及相關專業的學生： 本書是學習實時計算機圖形學和遊戲引擎設計的絕佳參考資料，能極大地豐富您的專業知識體係。 圖形程序員、引擎開發者： 無論是初入行還是經驗豐富的開發者，本書都能為您提供寶貴的知識更新和深入的洞察。 《3D遊戲引擎設計：實時計算機圖形學的應用方法（第2版）》是一本精心打磨的著作，它將帶您踏上一段充滿挑戰但極其有益的學習之旅。通過本書，您將不僅能掌握構建3D遊戲引擎的技術細節，更能培養解決復雜技術問題的能力，從而在瞬息萬變的數字內容創作領域脫穎而齣。準備好迎接這場技術盛宴，成為構建下一個令人驚嘆的虛擬世界的工程師吧。

評分☆☆☆☆☆

我最近在嘗試閱讀《3D遊戲引擎設計：實時計算機圖形學的應用方法（第2版）》，這本書的內容之豐富，讓我感覺像是打開瞭一個新的世界。我之前主要關注的是遊戲邏輯和AI方麵，對於圖形渲染引擎的部分，一直覺得它是一個神秘且難以觸及的黑匣子。然而，這本書的齣現，仿佛點亮瞭一盞明燈。作者從最基本的渲染流程講起，一步步深入到各種高級技術，例如“延遲渲染”和“前嚮渲染”的優缺點對比，以及“全局光照”的幾種實現方式。這些內容對於我理解為什麼遊戲畫麵能呈現齣如此逼真的效果，起到瞭至關重要的作用。我尤其喜歡作者在描述“頂點著色器”和“像素著色器”時，不僅僅是給齣代碼，而是深入剖析瞭它們在GPU上的運行機製，以及如何通過編寫和優化著色器代碼來達到特定的視覺效果。這種深入骨髓的講解方式，讓我對整個渲染管綫有瞭前所未有的清晰認識。雖然有些章節的數學推導讓我頭疼，但總體而言，這本書提供瞭一個非常全麵的視角，幫助我打破瞭對圖形引擎的迷思，也激起瞭我深入研究圖形學更深層次技術的興趣。

評分☆☆☆☆☆

我最近剛看完《3D遊戲引擎設計：實時計算機圖形學的應用方法（第2版）》的大部分內容，說實話，它給我帶來的衝擊遠比我預期的要大。這本書的深度和廣度都令人驚嘆。我之前以為自己對3D圖形學已經有瞭相當的瞭解，但這本書讓我意識到，那僅僅是冰山一角。它不僅僅是羅列技術名詞，而是非常細緻地講解瞭每一個概念背後的原理和實現方式。舉個例子，關於BSP樹（二叉空間分割樹）和Occlusion Culling（遮擋剔除）的章節，作者的講解條理清晰，配閤著大量的圖示，讓我這個之前對此類概念隻是“知道有這麼迴事”的人，茅塞頓開，甚至開始思考如何在自己的項目中應用這些技術來提高渲染效率。而且，這本書的例子似乎非常貼閤實際的引擎開發需求，不是那種脫離實際的理論空談。我尤其欣賞作者對於“多綫程渲染”和“GPU並行計算”的闡述，這部分的內容讓我深刻理解瞭如何榨乾硬件的每一分性能。對我這種想要從“使用者”轉變為“創造者”的開發者來說，這本書無疑是一份寶貴的財富。它讓我看到瞭通往更高級開發境界的道路，雖然路途艱險，但有瞭這樣一本詳實的指南，感覺目標不再遙不可及。

評分☆☆☆☆☆

這本書，《3D遊戲引擎設計：實時計算機圖形學的應用方法（第2版）》，可以說是我近期閱讀體驗最“硬核”的一本瞭。我原本以為自己已經對3D圖形學有瞭比較係統的認識，但讀完這本書後，我纔意識到自己之前的理解有多麼膚淺。這本書的結構設計非常閤理，從最基礎的數學模型和嚮量運算開始，逐步推進到更復雜的概念，比如“相機模型”、“投影變換”以及“視圖變換”。作者在解釋這些概念時，並沒有使用過於晦澀的語言，而是用瞭很多類比和圖解，這使得一些原本 abstrak的概念變得生動易懂。我尤其欣賞作者對“紋理壓縮”和“Mipmap”的講解，這對於理解如何有效地管理和使用紋理資源，從而優化內存占用和渲染速度，非常有幫助。另外，關於“骨骼動畫”和“濛皮”的章節，作者的講解也相當細緻，讓我對角色如何在三維空間中活動有瞭更深的理解。雖然某些章節的算法描述確實需要反復琢磨，但總的來說，這本書為我提供瞭一個非常紮實的理論基礎和實踐指導，讓我能夠更自信地去探索3D引擎設計的更多可能性，也讓我明白，要創造齣色的3D遊戲畫麵，背後是多麼龐大而精密的科學體係。

評分☆☆☆☆☆

這本書，真是讓我又愛又恨。愛的是它所提供的知識的深度和係統的組織方式，恨的是它的難度有時候真的像一道難以逾越的高牆。我記得花瞭整整一個晚上纔勉強弄懂瞭“層次包圍盒（Bounding Volume Hierarchy）”的概念，以及它在碰撞檢測中的應用。作者在解釋時，用瞭相當多的數學公式和算法描述，雖然非常嚴謹，但對於我這樣數學功底不是特彆紮實的人來說，閱讀起來確實需要極大的耐心和反復推敲。不過，一旦理解瞭，那種豁然開朗的感覺是無與倫比的。我能感受到作者在編寫這本書時，是真正站在一個引擎開發者和學習者的角度去思考的。它沒有迴避那些復雜的技術細節，而是選擇坦誠地將它們呈現齣來，並努力將其解釋清楚。這一點非常可貴。特彆是關於“LOD（細節層次）”和“Instancing（實例化渲染）”的章節，對我來說非常有啓發。我之前一直在思考如何優化大規模場景的渲染，而這本書提供瞭非常實用的解決方案和思路。雖然啃這本書需要“硬核”的學習態度，但如果你真的想在3D遊戲引擎領域有所建樹，這本書絕對是繞不過去的一道坎，也是通往真知的必經之路。

評分☆☆☆☆☆

這本書，我簡直是抱著朝聖的心態拿到的。《3D遊戲引擎設計：實時計算機圖形學的應用方法（第2版）》，這個名字本身就帶著一股子厚重感，讓我覺得這不是一本隨隨便便能啃下來的書。打開目錄，嚯，這信息量！從最基礎的圖形學原理，到紋理映射、光照模型，再到更復雜的場景管理、物理模擬，最後居然還涉及到瞭渲染管綫和性能優化。每個章節的標題都直擊要害，感覺作者是真的把3D遊戲引擎的每一個螺絲釘都給拆開來，然後一塊一塊給你講明白瞭。尤其是看到關於“實時光綫追蹤”和“PBR（基於物理的渲染）”那一塊，我真是心跳加速。這可是當前3D圖形學最前沿的技術啊！之前看各種資料，零零散散的，總覺得像是在霧裏看花，但有瞭這本書，感覺自己手裏握著一張藏寶圖，能夠一步步深入到引擎的核心，理解那些讓畫麵栩栩如生的奧秘。我甚至已經開始腦補，等我把這本書吃透瞭，是不是就能自己搭建一個簡陋但功能齊全的引擎雛形瞭？光是這個念頭就讓人熱血沸騰。當然，我知道這過程絕不輕鬆，需要投入大量的時間和精力，但這本書就像一個耐心的導師，它不會直接給你答案，而是循循善誘，引導你一步步去發現和理解。

評分☆☆☆☆☆

買瞭，還沒看物流快，先滿分再說吧。

評分☆☆☆☆☆

這本書是教我們硬功夫的，比什麼遊戲引擎架構之類蜻蜓點水般的介紹要深入的多，個人認為學知識就是要學這種難啃的硬骨頭，學透瞭，也就融匯貫通瞭，這樣對自己是實實在在的提升。

評分☆☆☆☆☆

初，守仁之平師富也，龍川賊盧珂、鄭誌高、陳英鹹請降。及徵橫水、浰頭賊黃金巢亦以五百人降，獨仲容未下。橫水破，仲容始遣弟仲安來歸，而嚴為戰守備。詭言珂、誌高，仇也，將襲我，故為備。守仁佯杖擊珂等，而陰使珂弟集兵待，遂下令散兵。歲首大張燈樂，仲容信且疑。守仁賜以節物，誘入謝。仲容率九十三人營教場，而自以數人入謁。守仁嗬之曰：“若皆吾民，屯於外，疑我乎？”悉引入祥符宮，厚飲食之。賊大喜過望，益自安。守仁留仲容觀燈樂。正月三日大享，伏甲士於門，諸賊入，以次悉擒戮之。自將抵賊巢，連破上、中、下三浰，斬馘二韆有奇。餘賊奔九連山。山橫亙數百裏，陡絕不可攻。乃簡壯士七百人衣賊衣，奔崖下，賊招之上。官軍進攻，內外閤擊，擒斬無遺。乃於下浰立和平縣，置戍而歸。自是境內大定。

評分☆☆☆☆☆

第八頁第九行“針對公式（2.1）”應該是 “針對公式（2.5）”， 原版就是2.5

評分☆☆☆☆☆

不錯不錯，很有用

評分☆☆☆☆☆

內容很好?

評分☆☆☆☆☆

還沒時間，留著以後慢慢看吧。

評分☆☆☆☆☆

好

評分☆☆☆☆☆

不錯，推薦，嗬嗬。。。。