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第1章 DirectX与游戏编程简介1

1.1 DirectX介绍1

1.2 OpenGL、XNA与WPF2

1.2.1 OpenGL2

1.2.2 XNA2

1.2.3 WPF3

1.3 DirectX功能组件4

1.3.1 DirectX Graphics5

1.3.2 DirectX Audio5

1.3.3 DirectX Input6

1.3.4 其他组件6

1.4 DirectX与游戏开发7

1.5 DirectX安装与配置7

1.5.1 系统配置要求7

1.5.2 DirectX安装8

1.5.3 选择调试库和发布库8

1.5.4 在Visual Studio IDE中配置DirectX9

1.5.5 浏览DirectX SDK示例程序10

1.6 小结11

练习12

第2章 预备知识13

2.1 数学基础13

2.1.1 向量13

2.1.2 矩阵15

2.1.3 平面18

2.2 Win32 API编程基础19

2.2.1 开发Win32 API程序的基本步骤20

2.2.2 Win32 API程序解析23

2.3 COM使用基础28

2.3.1 COM对象概述28

2.3.2 创建COM对象30

2.3.3 使用COM接口30

2.3.4 管理COM对象的生命期31

2.4 小结31

练习32

第3章 Direct3D编程入门33

3.1 Direct3D体系结构33

3.1.1 硬件抽象层33

3.1.2 软件参考层33

3.1.3 Direct3D系统集成34

3.2 Direct3D表面34

3.2.1 IDirect3DSurface接口35

3.2.2 宽度和间距35

3.2.3 像素格式35

3.2.4 交换链与表面翻转35

3.3 Direct3D设备对象36

3.3.1 Direct3D设备类型36

3.3.2 顶点运算37

3.3.3 创建Direct3D设备对象37

3.3.4 设备丢失与恢复41

3.4 最简单的Direct3D程序41

3.4.1 程序基本结构42

3.4.2 常用宏定义42

3.4.3 初始化Direct3D42

3.4.4 渲染图形43

3.4.5 结束Direct3D程序45

3.5 Direct3D 9Ex扩展编程45

3.5.1 WDDM和Direct3D 9Ex介绍45

3.5.2 Direct3D 9Ex初始化46

3.6 小结47

练习47

第4章 基本图元和文本绘制48

4.1 Direct3D坐标系48

4.2 Direct3D基本图元48

4.3 Direct3D中的颜色表示49

4.3.1 使用D3DCOLOR定义颜色50

4.3.2 使用D3DCOLORVALUE定义颜色50

4.3.3 使用D3DXCOLOR定义颜色50

4.4 使用顶点缓存绘制图形51

4.4.1 顶点结构和顶点格式51

4.4.2 内存池类型52

4.4.3 创建顶点缓存52

4.4.4 渲染顶点缓存图形54

4.5 使用索引缓存绘制图形55

4.5.1 创建顶点缓存和索引缓存56

4.5.2 使用索引缓存绘制图形57

4.6 二维文本绘制58

4.6.1 创建ID3DXFont对象58

4.6.2 使用ID3DXFont接口绘制二维文本59

4.6.3 帧速率计算60

4.7 渲染状态60

4.7.1 着色模式61

4.7.2 多边形填充模式61

4.8 图形反锯齿62

4.8.1 查询设备是否支持多重采样62

4.8.2 创建使用多重采样的Direct3D设备对象62

4.8.3 启用多重采样63

4.9 小结63

练习63

第5章 顶点坐标变换64

5.1 顶点坐标变换和光照流水线概述64

5.2 矩阵类型65

5.2.1 D3DMATRIX65

5.2.2 D3DXMATRIX65

5.2.3 D3DXMATRIXA1667

5.3 坐标变换67

5.3.1 世界变换67

5.3.2 观察变换70

5.3.3 投影变换71

5.3.4 视区变换72

5.4 坐标变换示例程序72

5.5 小结74

练习75

第6章 光照76

6.1 光照计算模型76

6.1.1 环境光76

6.1.2 漫反射光76

6.1.3 镜面反射光77

6.1.4 自发光77

6.2 光源78

6.2.1 光源类型78

6.2.2 光源属性79

6.2.3 设置与启用光源80

6.2.4 对光源的几点说明81

6.3 材质81

6.4 光照和材质示例程序82

6.5 对光照和材质的几点说明84

6.6 小结84

练习84

第7章 纹理映射85

7.1 纹理元素与纹理坐标85

7.2 创建纹理对象85

7.3 纹理过滤方式86

7.3.1 最近点采样86

7.3.2 线性纹理过滤86

7.3.3 各向异性纹理过滤87

7.3.4 多级渐进纹理过滤87

7.4 纹理寻址模式88

7.4.1 重叠纹理寻址模式89

7.4.2 镜像纹理寻址模式89

7.4.3 夹取纹理寻址模式90

7.4.4 边框颜色纹理寻址模式90

7.5 纹理映射示例程序91

7.6 纹理阶段混合状态92

7.6.1 纹理阶段混合状态设置92

7.6.2 纹理阶段混合状态示例程序93

7.7 多层纹理映射94

7.8 小结96

练习97

第8章 Direct3D渲染技巧98

8.1 Alpha混合98

8.1.1 Alpha混合原理98

8.1.2 Alpha混合系数99

8.1.3 Alpha混合示例99

8.2 雾化效果101

8.2.1 雾化效果实现原理101

8.2.2 基于范围的雾化102

8.2.3 雾化效果示例程序103

8.2.4 对雾化效果的几点说明104

8.3 模板测试104

8.3.1 模板测试过程104

8.3.2 模板缓存105

8.3.3 模板测试设置106

8.3.4 平面阴影107

8.4 小结110

练习110

第9章 网格模型111

9.1 网格模型基础111

9.1.1 几何信息111

9.1.2 网格子集和属性缓存112

9.1.3 邻接信息113

9.1.4 绘制网格模型113

9.1.5 克隆网格模型114

9.1.6 创建网格模型114

9.2 简单几何体和三维文本网格模型115

9.2.1 创建简单几何体网格模型115

9.2.2 创建三维文本网格模型116

9.3 文件网格模型117

9.3.1 模型文件格式117

9.3.2 使用.X文件网格模型118

9.3.3 对网格模型的几点说明121

9.4 网格模型优化122

9.4.1 优化函数和优化方式122

9.4.2 属性表123

9.4.3 其他网格模型处理函数124

9.4.4 网格优化示例程序125

9.5 文件网格模型类126

9.5.1 CXFileMesh类的定义126

9.5.2 CXFileMesh的实现127

9.5.3 使用CXFileMesh类渲染文件网格模型129

9.6 物体空间状态的控制130

9.7 蒙皮骨骼动画网格模型132

9.7.1 骨骼动画基本原理133

9.7.2 图形混合技术134

9.7.3 蒙皮骨骼动画网格模型类介绍136

9.8 小结141

练习141

第10章 点精灵与粒子系统143

10.1 粒子系统基本原理143

10.2 粒子和点精灵144

10.2.1 点精灵顶点结构和顶点格式144

10.2.2 点精灵的大小144

10.2.3 点精灵的纹理坐标145

10.2.4 点精灵的渲染145

10.3 粒子系统的具体实现146

10.3.1 粒子结构与顶点结构146

10.3.2 粒子系统类的定义146

10.3.3 粒子系统的创建和销毁147

10.3.4 粒子系统的更新148

10.3.5 粒子系统的渲染150

10.3.6 粒子系统示例程序152

10.4 雪景模拟154

10.4.1 雪花粒子结构154

10.4.2 雪花粒子运动的控制154

10.4.3 渲染雪花粒子155

10.5 小结156

练习156

第11章 基本虚拟场景构造157

11.1 三维地形模拟157

11.1.1 基本地形网格的构造157

11.1.2 高度图与高程数据161

11.1.3 地形上任意点高度的计算162

11.1.4 法线的计算163

11.1.5 地形模拟示例程序164

11.2 天空绘制165

11.2.1 矩形天空165

11.2.2 天空盒166

11.2.3 球形天空167

11.3 虚拟摄像机与虚拟场景漫游168

11.3.1 虚拟场景漫游基本原理168

11.3.2 CCamera类169

11.3.3 虚拟场景漫游的实现172

11.4 小结173

练习174

第12章 HLSL高级着色语言175

12.1 数据类型175

12.1.1 标准数据类型175

12.1.2 向量176

12.1.3 矩阵177

12.1.4 复杂数据类型179

12.1.5 变量的前缀181

12.2 运算符和语句181

12.2.1 运算符181

12.2.2 类型转换182

12.2.3 语句182

12.3 函数183

12.3.1 自定义函数183

12.3.2 内置函数183

12.4 语义183

12.5 编写HLSL着色器185

12.5.1 添加文件185

12.5.2 编写着色器代码185

12.5.3 编译着色器代码186

12.6 小结187

练习187

第13章 着色器和效果188

13.1 顶点着色器188

13.1.1 顶点着色器介绍188

13.1.2 顶点声明189

13.1.3 使用HLSL顶点着色器的基本步骤190

13.1.4 使用顶点着色器实现基本光照模型194

13.2 像素着色器199

13.2.1 像素着色器介绍199

13.2.2 使用像素着色器的基本步骤199

13.2.3 使用像素着色器实现纯亮度显示202

13.3 效果203

13.3.1 效果介绍203

13.3.2 创建效果203

13.3.3 使用效果205

13.3.4 多手法效果206

13.3.5 使用效果管理状态209

13.4 小结212

练习212

第14章 DirectX Audio音频编程214

14.1 DirectX Audio介绍214

14.1.1 DirectX Audio技术架构214

14.1.2 DirectX Audio支持的音频格式215

14.2 XACT216

14.2.1 XACT介绍216

14.2.2 使用XACT GUI制作声音218

14.2.3 XACT初始化219

14.2.4 使用XACT播放声音221

14.2.5 使用XACT播放流声音225

14.2.6 代码驱动的XACT API介绍229

14.3 XAudio2229

14.3.1 XAudio2介绍229

14.3.2 XAudio2初始化231

14.3.3 使用XAudio2加载音频数据232

14.3.4 使用XAudio2播放声音235

14.4 小结237

练习237

第15章 DirectInput与场景交互239

15.1 DirectInput初始化239

15.1.1 创建DirectInput对象239

15.1.2 枚举输入设备240

15.1.3 创建Directlnput设备对象241

15.1.4 设置设备对象241

15.1.5 获取输入设备的访问权243

15.2 键盘输入处理244

15.3 鼠标输入处理246

15.4 游戏杆输入处理249

15.5 拾取251

15.5.1 拾取射线的计算252

15.5.2 拾取射线的变换253

15.5.3 拾取射线与物体交点的计算254

15.5.4 拾取示例程序254

15.6 小结255

练习255

第16章 DXUT程序框架256

16.1 DXUT程序框架剖析256

16.1.1 DXUT框架文件组成和功能256

16.1.2 DXUT框架回调函数257

16.2 使用DXUT框架260

16.2.1 实现并设置回调函数260

16.2.2 初始化DXUT261

16.2.3 其他DXUT设置261

16.2.4 创建窗口262

16.2.5 创建Direct3D设备262

16.3 使用DXUT绘制文本263

16.4 使用DXUT控件265

16.4.1 初始化对话框265

16.4.2 渲染控件266

16.4.3 处理控件事件267

16.4.4 释放对话框267

16.5 综合实例268

16.5.1 生成程序框架269

16.5.2 构造基本场景269

16.5.3 添加背景音乐271

16.5.4 添加输入处理271

16.5.5 实现场景漫游272

16.6 小结273

练习274

附录A Direct3D 10与Direct3D 11介绍275

参考文献282