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第三部分 基本3D渲染478

第8章 基本光照和实体造型478

8.1计算机图形学的基本光照模型478

8.1.1颜色模型和材质480

8.1.2光源类型487

8.2三角形的光照计算和光栅化493

8.2.1为光照做准备497

8.2.2定义材质498

8.2.3定义光源502

8.3真实世界中的着色507

8.3.1 16位着色507

8.3.2 8位着色507

8.3.3一个健壮的用于8位模式的RGB模型508

8.3.4一个简化的用于8位模式的强度模型511

8.3.5固定着色515

8.3.6恒定着色517

8.3.7 Gouraud着色概述533

8.3.8 Phong着色概述535

8.4深度排序和画家算法535

8.5使用新的模型格式540

8.5.1分析器类540

8.5.2辅助函数543

8.5.3 3D Studio MAX ASCⅡ格式.ASC546

8.5.4 TrueSpace ASCⅡ.COB格式548

8.5.5 Quake Ⅱ二进制.MD2格式概述557

8.6 3D建模工具简介558

8.7总结561

第9章 插值着色技术和仿射纹理映射562

9.1新T3D引擎的特性562

9.2更新T3D数据结构和设计563

9.2.1新的#defines564

9.2.2新增的数学结构566

9.2.3实用宏567

9.2.4添加表示3D网格数据的特性568

9.2.5更新物体结构和渲染列表结构574

9.2.6函数清单和原型577

9.3重新编写物体加载函数583

9.3.1更新.PLG/PLX加载函数584

9.3.2更新3D Studio.ASC加载函数595

9.3.3更新Caligari.COB加载函数596

9.4回顾多边形的光栅化601

9.4.1三角形的光栅化601

9.4.2填充规则604

9.4.3裁剪606

9.4.4新的三角形渲染函数607

9.4.5优化612

9.5实现Gouraud着色处理613

9.5.1没有光照时的Gouraud着色614

9.5.2对使用Gouraud Shader的多边形执行光照计算624

9.6基本采样理论632

9.6.1一维空间中的采样632

9.6.2双线性插值634

9.6.3 u和v的插值635

9.6.4实现仿射纹理映射637

9.7更新光照/光栅化引擎以支持纹理640

9.8对8位和16位模式下优化策略的最后思考645

9.8.1查找表645

9.8.2网格的顶点结合性646

9.8.3存储计算结果646

9.8.4 SIMD647

9.9最后的演示程序647

Raider 3D Ⅱ648

9.10总结651

第10章3D裁剪652

10.1裁剪简介652

10.1.1物体空间裁剪652

10.1.2图像空间裁剪655

10.2裁剪算法656

10.2.1有关裁剪的基本知识657

10.2.2 Cohen-Sutherland裁剪算法661

10.2.3 Cyrus-Beck/梁友栋-Barsky裁剪算法662

10.2.4 Weiler-Atherton裁剪算法665

10.2.5深入学习裁剪算法667

10.3实现视景体裁剪667

10.3.1几何流水线和数据结构669

10.3.2在引擎中加入裁剪功能670

10.4地形小议691

10.4.1地形生成函数692

10.4.2生成地形数据700

10.4.3沙地汽车演示程序700

10.5总结704

第11章 深度缓存和可见性705

11.1深度缓存和可见性简介705

11.2 z缓存基础708

11.2.1z缓存存在的问题709

11.2.2 z缓存范例709

11.2.3平面方程法711

11.2.4 z坐标插值713

11.2.5z缓存中的问题和1/Z缓存714

11.2.6一个通过插值计算z和 1/z的例子715

11.3创建z缓存系统718

11.4可能的z缓存优化734

11.4.1使用更少的内存734

11.4.2降低清空z缓存的频率734

11.4.3混合z缓存736

11.5 z缓存存在的问题736

11.6软件和z缓存演示程序736

11.6.1演示程序Ⅰ：z缓存可视化737

11.6.2演示程序Ⅱ： Wave Raider738

11.7总结743

第四部分 高级3D渲染746

第12章 高级纹理映射技术746

12.1纹理映射——第二波746

12.2新的光栅化函数754

12.2.1最终决定使用定点数754

12.2.2不使用z缓存的新光栅化函数755

12.2.3支持z缓存的新光栅化函数758

12.3使用Gouruad着色的纹理映射759

12.4透明度和alpha混合765

12.4.1使用查找表来进行alpha混合766

12.4.2在物体级支持alpha混合功能778

12.4.3在地形生成函数中加入alpha支持784

12.5透视修正纹理映射和1/z缓存786

12.5.1透视纹理映射的数学基础787

12.5.2在光栅化函数中加入1/z缓存功能793

12.5.3实现完美透视修正纹理映射799

12.5.4实现线性分段透视修正纹理映射803

12.5.5透视修正纹理映射的二次近似808

12.5.6使用混合方法优化纹理映射812

12.6双线性纹理滤波814

12.7 mipmapping和三线性纹理滤波819

12.7.1傅立叶分析和走样简介819

12.7.2创建mip纹理链822

12.7.3选择mip纹理830

12.7.4三线性滤波836

12.8多次渲染和纹理映射837

12.9使用单个函数来完成渲染工作837

12.9.1新的渲染场境838

12.9.2设置渲染场境840

12.9.3调用对渲染场境进行渲染的函数842

12.10总结851

第13章 空间划分和可见性算法852

13.1新的游戏引擎模块852

13.2空间划分和可见面判定简介852

13.3二元空间划分856

13.3.1平行于坐标轴的二元空间划分857

13.3.2任意平面空间划分858

13.3.3使用多边形所在的平面来划分空间858

13.3.4显示/访问BSP树中的每个节点861

13.3.5 BSP树数据结构和支持函数863

13.3.6创建BSP树865

13.3.7分割策略868

13.3.8遍历和显示BSP树876

13.3.9将BSP树集成到图形流水线中886

13.3.10 BSP关卡编辑器887

13.3.11 BSP的局限性897

13.3.12使用BSP树的零重绘策略897

13.3.13将BSP树用于剔除899

13.3.14将BSP树用于碰撞检测906

13.3.15 集成BSP树和标准渲染907

13.4潜在可见集912

13.4.1使用潜在可见集913

13.4.2潜在可见集的其他编码方法914

13.4.3流行的PVS计算方法915

13.5入口917

13.6包围体层次结构和八叉树919

13.6.1使用BHV树921

13.6.2运行性能922

13.6.3选择策略923

13.6.4实现BHV924

13.6.5八叉树931

13.7遮掩剔除932

13.7.1遮掩体933

13.7.2选择遮掩物934

13.7.3混合型遮掩物选择方法934

13.8总结934

第14章 阴影和光照映射935

14.1新的游戏引擎模块935

14.2概述935

14.3简化的阴影物理学936

14.4使用透视图像和广告牌来模拟阴影939

14.4.1编写支持透明功能的光栅化函数941

14.4.2新的库模块944

14.4.3简单阴影945

14.4.4缩放阴影947

14.4.5跟踪光源950

14.4.6有关模拟阴影的最后思考953

14.5平面网格阴影映射954

14.5.1计算投影变换954

14.5.2优化平面阴影957

14.6光照映射和面缓存技术简介958

14.6.1面缓存技术960

14.6.2生成光照图960

14.6.3实现光照映射函数961

14.6.4暗映射（dark mapping）963

14.6.5光照图特效964

14.6.6优化光照映射代码964

14.7整理思路965

14.8总结965

第五部分 高级动画、物理建模和优化968

第15章3D角色动画、运动和碰撞检测968

15.1新的游戏引擎模块968

15.2 3D动画简介968

15.3 Quake Ⅱ.MD2文件格式969

15.3.1.MD2文件头971

15.3.2加载Quake Ⅱ.MD2文件979

15.3.3使用.MD2文件实现动画987

15.3.4.MD2演示程序995

15.4不基于角色的简单动画996

15.4.1旋转运动和平移运动997

15.4.2复杂的参数化曲线移动998

15.4.3使用脚本来实现运动999

15.5 3D碰撞检测1001

15.5.1包围球和包围圆柱1001

15.5.2使用数据结构来提高碰撞检测的速度1003

15.5.3地形跟踪技术1003

15.6总结1004

第16章 优化技术1005

16.1优化技术简介1005

16.2使用Microsoft Visual C++和Intel VTune剖析代码1006

16.2.1使用Visual C++进行剖析1006

16.2.2分析剖析数据1008

16.2.3使用VTune进行优化1009

16.3使用Intel C++编译器1015

16.3.1下载Intel的优化编译器1015

16.3.2使用Intel编译器1015

16.3.3使用编译器选项1016

16.3.4手工为源文件选择编译器1017

16.3.5优化策略1017

16.4 SIMD编程初步1017

16.4.1 SIMD基本体系结构1019

16.4.2使用SIMD1019

16.4.3一个SIMD 3D向量类1030

16.5通用优化技巧1036

16.5.1技巧1：消除_ftol（）1036

16.5.2技巧2：设置FPU控制字1036

16.5.3技巧3：快速将浮点变量设置为零1037

16.5.4技巧4：快速计算平方根1038

16.5.5技巧5：分段线性反正切1038

16.5.6技巧6：指针递增运算1039

16.5.7技巧7：尽可能将if语句放在循环外面1039

16.5.8技巧8：支化（branching）流水线1040

16.5.9技巧9：数据对齐1040

16.5.10技巧10：将所有简短函数都声明为内联的1040

16.5.11参考文献1040

16.6总结1040

第六部分 附录1042

附录A光盘内容简介1042

附录B安装DirectX和使用Visual C/C++1044

B.1安装DirectX1044

B.2使用Visual C/C++编译器1044

B.3编译提示1045

附录C三角学和向量参考1047

C.1三角学1047

C.2向量1049

C.2.1向量长度1050

C.2.2归一化1050

C.2.3标量乘法1051

C.2.4向量加法1052

C.2.5向量减法1052

C.2.6点积1053

C.2.7叉积1054

C.2.8零向量1055

C.2.9位置向量1055

C.2.10向量的线性组合1056

附录D C++入门1057

D.1 C++是什么1057

D.2必须掌握的C++知识1059

D.3新的类型、关键字和约定1059

D.3.1注释符1059

D.3.2常量1060

D.3.3引用型变量1060

D.3.4即时创建变量1061

D.4内存管理1062

D.5流式输入/输出1062

D.6类1064

D.6.1新结构1064

D.6.2一个简单的类1065

D.6.3公有和私有1065

D.6.4类的成员函数（方法）1066

D.6.5构造函数和析构函数1067

D.6.6编写构造函数1068

D.6.7编写析构函数1070

D.7域运算符1071

在类外部定义成员函数1071

D.8函数和运算符重载1072

D.9基本模板1074

D.10异常处理简介1075

异常处理的组成部分1076

D.11总结1078

附录E游戏编程资源1079

E.1游戏编程和新闻网站1079

E.2下载站点1079

E.3 2D/3D引擎1080

E.4游戏编程书籍1080

E.5微软公司的Direct X多媒体展示1081

E.6新闻组1081

E.7跟上行业的步伐1081

E.8游戏开发杂志1081

E.9 Quake资料1082

E.10免费模型和纹理1082

E.11游戏网站开发者1082

附录F ASCⅡ码表1083