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第一部分 3D游戏编程简介2

第1章3D游戏编程入门2

1.1简介2

1.2 2D/3D游戏的元素3

1.2.1初始化4

1.2.2进入游戏循环4

1.2.3读取玩家输入4

1.2.4执行AI和游戏逻辑4

1.2.5渲染下一帧4

1.2.6同步显示5

1.2.7循环5

1.2.8关闭5

1.3通用游戏编程指南7

1.4使用工具11

1.4.1 3D关卡编辑器14

1.4.2使用编译器15

1.5一个3D游戏范例：Raiders 3D17

1.5.1事件循环37

1.5.2核心3D游戏逻辑38

1.5.3 3D投影39

1.5.4星空41

1.5.5激光炮和碰撞检测41

1.5.6爆炸41

1.5.7玩Raiders3D41

1.6总结41

第2章Windows和DirectX简明教程43

2.1 Win32编程模型43

2.2 Windows程序的最小需求44

2.3一个基本的Windows应用程序48

2.3.1 Windows类49

2.3.2注册Windows类53

2.3.3创建窗口53

2.3.4事件处理程序55

2.3.5主事件循环59

2.3.6构建实时事件循环63

2.4 DirectX和COM简明教程64

2.4.1 HEL和HAL65

2.4.2 DirectX基本类66

2.5 COM简介67

2.5.1什么是COM对象68

2.5.2创建和使用DirectX COM接口70

2.5.3查询接口70

2.6总结72

第3章 使用虚拟计算机进行3D游戏编程73

3.1虚拟计算机接口简介73

3.2建立虚拟计算机接口75

3.2.1帧缓存和视频系统75

3.2.2使用颜色78

3.2.3缓存交换80

3.2.4完整的虚拟图形系统82

3.2.5 I/O、声音和音乐82

3.3 T3DLIB游戏控制台83

3.3.1 T3DLIB系统概述83

3.3.2基本游戏控制台83

3.4 T3DLIB1库89

3.4.1 DirectX图形引擎体系结构89

3.4.2基本常量89

3.4.3工作宏91

3.4.4数据类型和结构92

3.4.5函数原型95

3.4.6全局变量99

3.4.7 DirectDraw接口100

3.4.8 2D多边形函数103

3.4.9数学函数和错误函数110

3.4.10位图函数111

3.4.11 8位调色板函数115

3.4.12实用函数118

3.4.13 BOB （Blitter对象）引擎119

3.5 T3DLIB2 DirectX输入系统126

3.6 T3DLIB3声音和音乐库131

3.6.1头文件132

3.6.2类型132

3.6.3全局变量133

3.6.4 DirectSound API封装函数133

3.6.5 DirectMusic API封装函数138

3.7建立最终的T3D游戏控制台140

3.7.1映射真实图形到虚拟接口的非真实图形141

3.7.2最终的T3DLIB游戏控制台143

3.8范例T3LIB应用程序152

3.8.1窗口应用程序152

3.8.2全屏应用程序153

3.8.3声音和音乐154

3.8.4处理输入154

3.9总结157

第二部分3D数学和变换160

第4章 三角学、向量、矩阵和四元数160

4.1数学表示法160

4.2 2D坐标系161

4.2.1 2D笛卡尔坐标161

4.2.2 2D极坐标163

4.3 3D坐标系165

4.3.1 3D笛卡尔坐标165

4.3.2 3D柱面坐标168

4.3.3 3D球面坐标168

4.4三角学170

4.4.1直角三角形171

4.4.2反三角函数172

4.4.3三角恒等式173

4.5向量173

4.5.1向量长度174

4.5.2归一化174

4.5.3向量和标量的乘法175

4.5.4向量加法176

4.5.5向量减法176

4.5.6点积177

4.5.7叉积179

4.5.8零向量180

4.5.9位置和位移向量180

4.5.10用线性组合表示的向量181

4.6矩阵和线性代数182

4.6.1单位矩阵183

4.6.2矩阵加法184

4.6.3矩阵的转置184

4.6.4矩阵乘法184

4.6.5矩阵运算满足的定律186

4.7逆矩阵和方程组求解186

4.7.1克来姆法则188

4.7.2使用矩阵进行变换190

4.7.3齐次坐标191

4.7.4应用矩阵变换192

4.8基本几何实体198

4.8.1点198

4.8.2直线199

4.8.3平面202

4.9使用参数化方程206

4.9.1 2D参数化直线206

4.9.2 3D参数化直线208

4.10四元数简介213

4.10.1复数理论213

4.10.2超复数218

4.10.3四元数的应用223

4.11总结226

第5章 建立数学引擎227

5.1数学引擎概述227

5.1.1数学引擎的文件结构228

5.1.2命名规则228

5.1.3错误处理229

5.1.4关于C++的最后说明229

5.2数据结构和类型229

5.2.1向量和点230

5.2.2参数化直线231

5.2.3 3D平面232

5.2.4矩阵233

5.2.5四元数236

5.2.6角坐标系支持237

5.2.7 2D极坐标237

5.2.8 3D柱面坐标238

5.2.9 3D球面坐标239

5.2.10定点数239

5.3数学常量240

5.4宏和内联函数242

5.4.1通用宏246

5.4.2点和向量宏246

5.4.3矩阵宏247

5.4.4四元数249

5.4.5定点数宏249

5.5函数原型250

5.6全局变量253

5.7数学引擎API清单253

5.7.1三角函数254

5.7.2坐标系支持函数255

5.7.3向量支持函数258

5.7.4矩阵支持函数266

5.7.5 2D和3D参数化直线支持函数277

5.7.6 3D平面支持函数281

5.7.7四元数支持函数285

5.7.8定点数支持函数293

5.7.9方程求解支持函数298

5.8浮点单元运算初步300

5.8.1 FPU体系结构301

5.8.2 FPU堆栈302

5.8.3 FPU指令集303

5.8.4经典指令格式306

5.8.5内存指令格式306

5.8.6寄存器指令格式307

5.8.7寄存器弹出指令格式307

5.8.8 FPU范例307

5.8.9 FLD范例308

5.8.10 FST范例308

5.8.11 FADD范例310

5.8.12 F SUB范例312

5.8.13 FMUL范例313

5.8.14 FDIV范例314

5.9数学引擎使用说明315

游戏控制台317

5.10关于数学优化的说明317

5.11总结317

第6章3D图形学简介318

6.1 3D引擎原理318

6.2 3D游戏引擎的结构319

6.2.1 3D引擎319

6.2.2游戏引擎320

6.2.3输入系统和网络320

6.2.4动画系统321

6.2.5碰撞检测和导航系统324

6.2.6物理引擎325

6.2.7人工智能系统326

6.2.8 3D模型和图像数据库327

6.3 3D坐标系328

6.3.1模型（局部）坐标328

6.3.2世界坐标331

6.3.3相机坐标334

6.3.4有关相机坐标的说明341

6.3.5隐藏物体（面）消除和裁剪342

6.3.6透视坐标347

6.3.7流水线终点：屏幕坐标356

6.4基本的3D数据结构363

6.4.1表示3D多边形数据时需要考虑的问题363

6.4.2定义多边形365

6.4.3定义物体369

6.4.4表示世界373

6.5 3D工具374

动画数据和运动数据375

6.6从外部加载数据375

6.6.1 PLG文件375

6.6.2 NFF文件378

6.6.3 3D Studio文件381

6.6.4 Caligari COB文件387

6.6.5 Microsoft DirectX.X文件389

6.6.6 3D文件格式小结389

6.7基本刚性变换和动画389

6.7.1 3D平移389

6.7.2 3D旋转390

6.7.3 3D变形392

6.8再看观察流水线393

6.9 3D引擎类型394

6.9.1太空引擎394

6.9.2地形引擎395

6.9.3 FPS室内引擎396

6.9.4光线投射和体素引擎397

6.9.5混合引擎398

6.10将各种功能集成到引擎中399

6.11总结399

第7章 渲染3D线框世界400

7.1线框引擎的总体体系结构400

7.1.1数据结构和3D流水线401

7.1.2主多边形列表403

7.1.3新的软件模块406

7.2编写3D文件加载器406

7.3构建3D流水线414

7.3.1通用变换函数414

7.3.2局部坐标到世界坐标变换420

7.3.3欧拉相机模型423

7.3.4 UVN相机模型426

7.3.5世界坐标到相机坐标变换437

7.3.6物体剔除440

7.3.7背面消除444

7.3.8相机坐标到透视坐标变换446

7.3.9透视坐标到屏幕（视口）坐标变换451

7.3.10合并透视变换和屏幕变换455

7.4渲染3D世界457

7.5 3D演示程序461

7.5.1单个3D三角形461

7.5.2 3D线框立方体464

7.5.3消除了背面的3D线框立方体466

7.5.4 3D坦克演示程序467

7.5.5相机移动的3D坦克演示程序470

7.5.6战区漫步演示程序472

7.6总结476