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第1章 游戏模型1

1.1游戏制作流程1

1.2多边形网格4

1.2.1创建多边形网格6

1.2.2多边形网格的表达方式9

1.2.3表面法线13

1.3模型导出和导入15

1.4坐标系统17

本章练习19

第2章 顶点处理机制20

2.1世界转换21

2.1.1仿射转换以及齐次坐标21

2.1.2世界矩阵24

2.1.3欧拉转换28

2.1.4表面法线的转换29

2.2视见转换31

2.2.1相机空间31

2.2.2空间转换和视见矩阵32

2.3逐顶点光照37

2.4投影转换38

2.4.1视见体38

2.4.2投影矩阵40

2.4.3投影矩阵的推导过程44

本章练习47

第3章 光栅化操作49

3.1剪裁操作49

3.2透视除法50

3.3背面剔除操作51

3.4再访坐标系统55

3.4.1 3ds Max至OpenGL——翻转坐标轴55

3.4.2 OpenGL至Direct3D——反射57

3.4.3 OpenGL至Direct3D——顶点重排列61

3.5视口转换62

3.6扫描转换65

3.7应用：对象拾取操作70

3.7.1计算世界空间中的光线70

3.7.2光线-对象相交测试76

本章练习82

第4章 片元处理和输出合并83

4.1纹理操作83

4.1.1纹理坐标84

4.1.2表面参数化操作86

4.1.3纹理坐标与纹素地址87

4.2输出合并89

4.2.1 z缓冲区机制89

4.2.2 Alpha混合91

4.3 z剔除操作93

4.3.1单元（tile）剔除93

4.3.2预写Z值96

本章练习96

第5章 光照和着色98

5.1 Phong光照模型98

5.1.1漫反射99

5.1.2镜面反射101

5.1.3环境反射103

5.1.4发射光104

5.2着色和着色语言104

5.2.1顶点和片元着色器104

5.2.2高级着色语言105

5.3管线中的光照机制107

5.3.1 HLSL中的逐顶点光照机制107

5.3.2逐顶点光照与逐片元光照109

5.3.3 HLSL中的逐片元光照111

5.4全局光照113

5.4.1光线跟踪113

5.4.2辐射度117

本章练习119

第6章 参数曲线和表面121

6.1参数曲线121

6.1.1 Bezier曲线121

6.1.2 Hermite曲线和Catmull-Rom样条126

6.2应用：相机路径127

6.3 Bezier表面130

6.3.1双线性面片130

6.3.2双二次Bezier面片134

6.3.3双三次Bezier面片138

6.3.4 Bezier三角形140

本章练习144

第7章 着色器模型146

7.1着色器模型4和几何体着色器146

7.2应用：动态粒子系统147

7.2.1粒子的物理模拟148

7.2.2焰火模拟150

7.2.3渲染焰火153

7.3着色器模型5和拼接操作155

7.4应用：PN三角形156

7.4.1计算控制点157

7.4.2计算控制法线160

7.4.3 PN三角形拼接操作163

本章练习165

第8章 图像纹理166

8.1纹理寻址模式166

8.2纹理过滤机制168

8.2.1放大操作169

8.2.2缩小操作170

8.3纹理链171

8.3.1纹理链的构建过程172

8.3.2纹理链过滤机制173

8.3.3纹理链过滤的选取方案175

8.4各向异性过滤机制179

本章练习184

第9章 凹凸贴图186

9.1高度场187

9.2法线贴图原理188

9.2.1法线贴图188

9.2.2法线贴图算法190

9.3切空间法线贴图194

9.3.1切空间法线贴图算法194

9.3.2切空间计算198

9.4法线贴图应用200

9.5视差贴图203

9.6偏置贴图206

本章练习210

第10章 高级纹理操作211

10.1环境贴图211

10.1.1立方体贴图211

10.1.2立方体贴图访问机制214

10.1.3动态立方体贴图216

10.2光照贴图217

10.2.1漫反射光照贴图217

10.2.2辐射度法线贴图218

10.3阴影贴图222

10.3.1阴影贴图算法224

10.3.2基于阴影贴图的着色器代码228

10.3.3阴影贴图过滤机制231

10.4环境遮挡234

10.5延迟着色238

本章练习240

第11章 角色动画241

11.1关键帧动画241

11.2旋转244

11.2.1欧拉角插值244

11.2.2四元数表达方式245

11.2.3基于四元数的旋转246

11.2.4四元数插值250

11.3层次结构建模以及空间变换252

11.3.1层次结构模型252

11.3.2骨骼间的空间变换256

11.3.3世界空间至骨骼空间的转换258

11.4前向运动学260

11.5蒙皮和关键帧动画263

11.5.1蒙皮263

11.5.2关键帧动画中的蒙皮265

11.6逆向运动学268

11.6.1解析法269

11.6.2循环坐标下降法270

本章练习272

第12章 物理模拟274

12.1惩罚方案274

12.2冲量方案276

12.2.1冲量277

12.2.2基于冲量的碰撞求解方案278

12.3碰撞检测282

12.3.1色围体及其层次结构283

12.3.2三角形-三角形相交测试286

本章练习288

参考文献289