目 錄
第1章 圖形引擎概述 1
1.1 圖形引擎發(fā)展史 1
1.1.1 卡馬克時(shí)代 1
1.1.2 UE與Unity 2
1.1.3 國(guó)產(chǎn)引擎的發(fā)展 4
1.2 從Python編程開始 7
1.2.1 PyOpenGL開發(fā)環(huán)境搭建 7
1.2.2 引擎工具開發(fā) 11
第2章 引擎開發(fā)理論入門 13
2.1 基本的OpenGL渲染流程 13
2.1.1 認(rèn)識(shí)渲染管線 13
2.1.2 圖形編程過(guò)程原理 14
2.2 認(rèn)識(shí)頂點(diǎn)與索引緩沖區(qū) 16
2.2.1 頂點(diǎn)世界的起點(diǎn) 16
2.2.2 VBO、IBO和VAO 18
2.3 認(rèn)識(shí)屏幕緩沖區(qū) 21
2.3.1 屏幕緩沖區(qū) 21
2.3.2 邏輯緩沖區(qū) 22
2.4 認(rèn)識(shí)顏色與紋理 23
2.4.1 顏色與像素 23
2.4.2 紋理的本質(zhì) 25
2.4.3 圖片的使用 30
2.4.4 紋理混合 32
2.5 向量、矩陣與四元數(shù) 34
2.5.1 向量 34
2.5.2 矩陣基本運(yùn)算 35
2.5.3 四元數(shù) 39
2.5.4 MVP矩陣與3D成像 39
2.6 認(rèn)識(shí)攝像機(jī) 41
2.6.1 正交與投影 41
2.6.2 攝像機(jī)控制 42
2.7 基本圖形繪制 43
2.7.1 繪制一個(gè)點(diǎn) 43
2.7.2 繪制一條線 45
2.7.3 繪制三角形與四邊形 47
2.7.4 繪制一個(gè)立方體 50
第3章 Shader入門與實(shí)踐 56
3.1 GLSL語(yǔ)法入門 56
3.1.1 GLSL基本流程 56
3.1.2 GLSL基本語(yǔ)法 57
3.2 GLSL 2D圖效處理實(shí)踐 63
3.2.1 基本顏色處理 63
3.2.2 過(guò)濾器效果 70
3.2.3 過(guò)渡變化效果 72
3.3 GLSL 3D圖效處理實(shí)踐 85
3.3.1 基本頂點(diǎn)動(dòng)畫 85
3.3.2 基本材質(zhì)處理 93
3.3.3 簡(jiǎn)單霧效實(shí)現(xiàn) 103
第4章 動(dòng)畫原理與實(shí)踐 111
4.1 動(dòng)畫的基本原理 111
4.1.1 序列幀動(dòng)畫 111
4.1.2 插值動(dòng)畫 113
4.1.3 攝像機(jī)動(dòng)畫 122
4.1.4 骨骼蒙皮動(dòng)畫 127
4.2 動(dòng)畫過(guò)程實(shí)踐 130
播放序列幀動(dòng)畫 130
第5章 模型原理與實(shí)踐 138
5.1 認(rèn)識(shí)模型 138
5.1.1 模型與材質(zhì) 138
5.1.2 骨骼模型 143
5.1.3 動(dòng)作的融合與混合 145
5.1.4 模型LOD 147
5.2 模型解析實(shí)踐 148
5.2.1 加載OBJ模型 148
5.2.2 加載FBX模型 155
5.2.3 加載PMM模型 168
5.3 模型觀察器 171
5.3.1 工具界面設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 171
5.3.2 模型的加載處理 175
5.3.3 觀察攝像機(jī)控制 178
5.3.4 模型材質(zhì)編輯 180
5.3.5 骨骼與動(dòng)畫 184
第6章 認(rèn)識(shí)光和影 186
6.1 光照原理入門 186
6.1.1 基礎(chǔ)光照模型 186
6.1.2 延遲光照原理 194
6.2 光照編程實(shí)踐動(dòng)態(tài)點(diǎn)光源 197
6.3 影子原理入門 202
6.3.1 面片影子 203
6.3.2 ShadowMap 204
6.3.3 體積陰影 206
6.4 影子編程實(shí)踐實(shí)現(xiàn)模型的ShadowMap 207
第7章 粒子系統(tǒng)入門 215
7.1 粒子系統(tǒng)原理 215
7.1.1 粒子的基本結(jié)構(gòu) 215
7.1.2 粒子發(fā)射器 217
7.2 粒子系統(tǒng)編程實(shí)踐 221
7.2.1 點(diǎn)精靈粒子：下雪啦！ 221
7.2.2 模型粒子：彩球發(fā)射器 223
7.3 粒子編輯器入門 227
7.3.1 編輯器的界面實(shí)現(xiàn) 227
7.3.2 粒子效果編輯 233
7.3.3 效果加載與保存 235
第8章 場(chǎng)景渲染入門 238
8.1 天空渲染 238
8.1.1 天空盒 238
8.1.2 公告板云 240
8.1.3 場(chǎng)景霧的渲染 241
8.1.4 風(fēng)、雨、雪 242
8.2 地表渲染 245
8.2.1 認(rèn)識(shí)地表網(wǎng)格 245
8.2.2 高度圖 252
8.2.3 多紋理混合 257
8.2.4 地表LOD 261
8.3 水面渲染 264
8.3.1 水體的生成 264
8.3.2 反射與折射 268
8.3.3 波浪動(dòng)畫 268
8.4 植被與建筑 271
8.4.1 草體渲染 272
8.4.2 樹木與建筑 277
8.5 場(chǎng)景編輯器 288
8.5.1 編輯器的界面框架 288
8.5.2 地表編輯 290
8.5.3 模型擺放 299
8.5.4 特效擺放 302
8.5.5 環(huán)境設(shè)置 302
8.5.6 光照烘焙 302
8.5.7 場(chǎng)景保存與加載 303
第9章 畫面后期效果 306
9.1 后期效果基本原理 306
9.2 后期效果實(shí)踐 308
第10章 UI系統(tǒng)入門 312
10.1 UI系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理 312
10.1.1 基本控件設(shè)計(jì) 312
10.1.2 鼠標(biāo)事件處理 323
10.1.3 復(fù)合控件設(shè)計(jì) 329
10.1.4 文字輸入處理 335
10.2 UI系統(tǒng)編程實(shí)踐編寫一個(gè)簡(jiǎn)單的登錄界面 340
10.3 UI編輯器入門 344
10.3.1 編輯器界面設(shè)計(jì) 345
10.3.2 控件的創(chuàng)建 347
10.3.3 控件的選中與拖動(dòng) 353
10.3.4 控件列表與屬性編輯 357
10.3.5 界面保存與加載 364
第11章 圖形引擎設(shè)計(jì)與優(yōu)化 370
11.1 框架設(shè)計(jì) 一個(gè)簡(jiǎn)單的圖形引擎框架 370
11.2 無(wú)盡的優(yōu)化 371
11.2.1 模型批次 371
11.2.2 頂點(diǎn)優(yōu)化 373
11.2.3 紋理優(yōu)化 373
11.2.4 渲染狀態(tài)優(yōu)化 374
11.2.5 Shader優(yōu)化 374
11.2.6 計(jì)算壓力優(yōu)化 374
11.2.7 UI渲染優(yōu)化 374
11.2.8 設(shè)計(jì)優(yōu)化 375
附錄A 小白的成長(zhǎng)路線 376