OpenGL ES 3.x游戲開發(下卷)

第1章　緩沖區對象　1
1.1　頂點緩沖區　1
1.1.1　基本知識　1
1.1.2　一個簡單的案例　4
1.2　頂點數組對象　6
1.2.1　基本知識與案例效果　6
1.2.2　案例開發步驟　7
1.3　一致緩沖區對象　8
1.3.1　基本知識與案例效果　9
1.3.2　案例開發步驟　10
1.4　映射緩沖區對象　13
1.4.1　基本知識與案例效果　13
1.4.2　案例開發步驟　15
1.5　其他緩沖區對象操作　18
1.5.1　復制緩沖區對象　18
1.5.2　從顏色緩沖區復制紋理數據　18
1.6　幀緩沖與渲染緩沖　20
1.6.1　幀緩沖與渲染緩沖對象　20
1.6.2　案例開發步驟　23
1.7　多重渲染目標　26
1.7.1　基本知識　26
1.7.2　一個簡單的案例　26
1.8　小結　29

第2章　頂點着色器的妙用　30
2.1　飄揚的旗幟　30
2.1.1　基本原理　30
2.1.2　開發步驟　31
2.2　扭動的軟糖　33
2.2.1　基本原理　33
2.2.2　開發步驟　34
2.3　風吹椰林場景的開發　35
2.3.1　椰子樹隨風搖擺的基本原理　35
2.3.2　開發步驟　36
2.4　展翅飛翔的雄鷹　39
2.4.1　基本原理　39
2.4.2　開發步驟　40
2.5　二維扭曲　42
2.5.1　基本原理　42
2.5.2　開發步驟　43
2.6　吹氣膨脹特效　45
2.6.1　特效基本原理　46
2.6.2　特效開發步驟　46
2.7　固定渲染管線與可編程渲染管線實現方案的對比　48
2.8　小結　49

第3章　片元着色器的妙用　50
3.1　程序紋理技術　50
3.1.1　磚塊着色器　50
3.1.2　沙灘球着色器　52
3.2　數字圖像處理　53
3.2.1　卷積的基本知識　53
3.2.2　平滑過濾　54
3.2.3　邊緣檢測　55
3.2.4　銳化處理　56
3.2.5　浮雕效果　56
3.2.6　圖像漸變　58
3.2.7　卡通渲染特效　59
3.3　分形着色器　60
3.3.1　曼德布羅集簡介　61
3.3.2　曼德布羅集着色器的實現　61
3.3.3　將曼德布羅集紋理應用到實際物體上　63
3.3.4　茱莉亞集着色器的實現　63
3.4　3D紋理的妙用　65
3.4.1　噪聲函數的基礎知識　65
3.4.2　柏林噪聲函數生成工具　68
3.4.3　3D噪聲紋理木頭茶壺的開發　69
3.5　體積霧　72
3.5.1　基本原理　72
3.5.2　開發步驟　73
3.6　粒子系統火焰的開發　75
3.6.1　火焰的基本原理　75
3.6.2　普通版火焰　77
3.6.3　點精靈版火焰　82
3.6.4　變換反饋版火焰　85
3.7　小結　89

第4章　真實光學環境的模擬　90
4.1　反射環境模擬　90
4.1.1　案例效果與基本原理　90
4.1.2　反射環境開發步驟　91
4.2　折射環境模擬　93
4.2.1　案例效果與基本原理　93
4.2.2　開發步驟　95
4.3　色散效果的模擬　96
4.3.1　案例效果與基本原理　96
4.3.2　開發步驟　97
4.4　菲涅爾效果的模擬　97
4.4.1　案例效果與基本原理　97
4.4.2　菲涅爾效果開發步驟　98
4.5　凹凸映射　99
4.5.1　案例效果與基本原理　99
4.5.2　法向量紋理圖的生成　100
4.5.3　切向量的計算　103
4.5.4　案例的開發　105
4.5.5　使用3ds Max制作法向量紋理圖　109
4.6　高真實感地形　111
4.6.1　基本思路　111
4.6.2　一個簡單的案例　112
4.7　鏡頭光暈　115
4.7.1　基本原理　115
4.7.2　一個簡單的案例　116
4.8　小結　119

第5章　陰影及高級光照　120
5.1　投影貼圖　120
5.1.1　案例效果與基本原理　120
5.1.2　開發步驟　121
5.2　陰影的重要性　123
5.3　平面陰影　125
5.3.1　案例效果與基本原理　125
5.3.2　開發步驟　126
5.4　陰影映射　129
5.4.1　陰影映射案例效果與基本原理　129
5.4.2　距離紋理圖的生成　130
5.4.3　陰影場景的繪制　135
5.5　陰影貼圖　138
5.5.1　案例效果與基本原理　138
5.5.2　開發步驟　139
5.6　靜態光照貼圖　140
5.6.1　案例效果與基本原理　140
5.6.2　使用3ds Max制作靜態光照貼圖　141
5.6.3　案例的開發　142
5.7　聚光燈高級光源　144
5.7.1　案例效果與基本原理　144
5.7.2　案例的開發　145
5.8　半球光照　146
5.8.1　案例效果與基本原理　146
5.8.2　案例的開發　148
5.9　光線跟蹤　149
5.9.1　光線跟蹤案例效果與基本原理　149
5.9.2　光線跟蹤開發步驟　153
5.10　高級鏡像技術　162
5.10.1　案例效果與基本原理　162
5.10.2　開發步驟　163
5.11　高真實感水面倒影　168
5.11.1　案例效果與基本原理　168
5.11.2　開發步驟　170
5.12　運動模糊　175
5.12.1　普通運動模糊　176
5.12.2　高級運動模糊　179
5.13　小結　183

第6章　游戲開發中的物理學　184
6.1　碰撞檢測基本技術　184
6.1.1　AABB包圍盒的基本原理　184
6.1.2　AABB包圍盒的計算　185
6.1.3　AABB包圍盒的碰撞檢測　186
6.1.4　一個AABB包圍盒的案例　188
6.1.5　旋轉后的AABB包圍盒　189
6.1.6　AABB包圍盒的使用要點　193
6.1.7　OBB包圍盒　193
6.2　穿透效應　194
6.2.1　案例的運行效果與基本原理　194
6.2.2　具體開發步驟　195
6.3　粒子系統　195
6.3.1　案例運行效果與基本原理　195
6.3.2　CPU版案例的開發　196
6.3.3　GPU版案例開發步驟　197
6.4　彈簧質點模型模擬旗幟　199
6.4.1　彈簧質點模型基本原理　199
6.4.2　彈簧質點模型案例的運行效果及開發步驟　200
6.5　彈簧質點模型模擬球網　208
6.5.1　彈簧質點模型的基本原理　209
6.5.2　彈簧質點模型的案例的運行效果及開發步驟　209
6.6　小結　211

第7章　3D物理引擎一——JBullet　212
7.1　物理引擎很重要　212
7.1.1　什麼是物理引擎　212
7.1.2　常見的物理引擎　212
7.2　JBullet物理引擎概覽　214
7.2.1　基本的物理學概念　215
7.2.2　JBullet中常用類的介紹　216
7.3　箱子相互碰撞的案例　223
7.3.1　案例運行效果及准備工作　223
7.3.2　案例的基本框架結構　224
7.3.3　常量類——Constant　225
7.3.4　3D場景渲染類——MySurfaceView　225
7.3.5　水平地面——TexFloor類　227
7.3.6　箱子——TexCube類　228
7.4　復合碰撞形狀的使用　229
7.4.1　案例運行效果　229
7.4.2　立方體圓柱復合形狀——CubeCylinder類　229
7.5　凹凸地形的案例　231
7.5.1　案例運行效果　231
7.5.2　地形類——LandForm　232
7.6　任意形狀物體的碰撞　233
7.6.1　案例運行效果　233
7.6.2　加載物體類——LoadedObject VertexNormal　233
7.6.3　加載物體剛體類——LoadRigidBody　234
7.7　鉸鏈關節　235
7.7.1　鉸鏈關節的基本知識　235
7.7.2　鉸鏈關節案例的運行效果　236
7.7.3　鉸鏈關節旋轉角速度的計算　237
7.7.4　3D界面渲染類——MySurfaceView　238
7.8　滑動關節　240
7.8.1　滑動關節的基本知識　240
7.8.2　案例效果圖　241
7.8.3　3D界面渲染類——MySurfaceView　241
7.9　六自由度關節　244
7.9.1　六自由度關節的基本知識　244
7.9.2　六自由度關節案例的運行效果　245
7.9.3　人偶類——Doll　246
7.9.4　拾取時采用的點對點關節　247
7.10　交通工具　250
7.10.1　交通工具開發要點　250
7.10.2　交通工具案例的運行
　效果　251
7.10.3　3D場景渲染類——
　MySurfaceView　251
7.10.4　汽車類——Car　253
7.10.5　汽車繪制類——
　VehicleDraw　257
7.11　小結　258

第8章　3D物理引擎二——Bullet　259
8.1　Bullet中的常用類和結構體　259
8.1.1　btScalar類——被封裝的浮點類　259
8.1.2　btVector3類——三維向量類　259
8.1.3　btTransform類——變換類　261
8.1.4　btRigidBody類——剛體類　262
8.1.5　btDynamicsWorld類——物理世界類　263
8.1.6　btDiscreteDynamicsWorld類——離散物理世界類　264
8.1.7　btSoftRigidDynamicsWorld類——支持模擬軟體的物理世界類　264
8.1.8　btCollisionShape類——碰撞形狀類　265
8.1.9　btStaticPlaneShape類——靜態平面形狀　265
8.1.10　btSphereShape類——球體形狀類　266
8.1.11　btBoxShape類——長方體盒碰撞形狀類　266
8.1.12　btCylinderShape類——圓柱形狀類　266
8.1.13　btCapsuleShape類——膠囊形狀類　266
8.1.14　btConeShape類——圓錐形狀類　267
8.1.15　btCompoundShape類——復合碰撞形狀類　267
8.2　簡單的物理場景　267
8.2.1　案例運行效果　267
8.2.2　案例的基本框架結構　268
8.2.3　3D場景渲染類——GL2JNIView類　269
8.2.4　主控制類——HelloBulletActivity類　271
8.2.5　本地方法聲明及動態庫加載類——JNIPort類　272
8.2.6　封裝的物體類——TexBody類　273
8.2.7　矩形繪制類——TextrueRect類　273
8.2.8　長方體物體類——TexCuboid類　276
8.2.9　水平地面類——TexPlane類　278
8.2.10　初始化及渲染函數文件——　main.cpp　279
8.3　各式各樣的物體下落　281
8.3.1　案例運行效果　281
8.3.2　圓錐物體類——TexCone類　282
8.3.3　球物體類——TexBall類　284
8.3.4　膠囊物體類——TexCapsule類　285
8.3.5　圓柱物體類——TexCylinderShape類　287
8.3.6　初始化及渲染函數文件——main.cpp　289
8.4　旋轉的陀螺　290
8.4.1　案例運行效果　290
8.4.2　陀螺物體類——MyCompoundShape類　290
8.4.3　初始化及渲染函數文件——main.cpp　292
8.5　消失的木塊　292
8.5.1　案例運行效果　292
8.5.2　初始化及渲染函數文件——main.cpp　293
8.6　物體碰撞下落　295
8.6.1　案例運行效果　295
8.6.2　初始化及渲染函數文件——main.cpp　296
8.7　關節　297
8.7.1　關節的父類——btTypedConstraint類　297
8.7.2　鉸鏈關節——btHingeConstraint類　297
8.7.3　鉸鏈關節的案例——球落門開　299
8.7.4　齒輪關節——btGearConstraint類　300
8.7.5　齒輪關節的案例——轉動的齒輪　301
8.7.6　點對點關節——btPoint2Point Constraint類　302
8.7.7　點對點關節的案例——懸掛的物體　303
8.7.8　滑動關節——btSliderConstraint類　304
8.7.9　滑動關節的案例——六個方向的物體滑動　305
8.7.10　六自由度關節——btGeneric6　DofConstraint類　308
8.7.11　六自由度關節的案例——掉　落的蜘蛛　309
8.8　三角形網格形狀類　311
8.8.1　三角形索引數組類——btTriangle IndexVertexArray類　311
8.8.2　層次包圍結構三角形網格形狀類——btBvhTriangleMesh Shape類　312
8.8.3　層次包圍結構三角形網格形狀類的案例——波動的水紋　313
8.9　交通工具類　316
8.9.1　交通工具類——btRaycastVehicle類　317
8.9.2　交通工具的案例——移動的小車　318
8.10　固定三角形網格形狀類　324
8.10.1　固定三角形網格形狀類——btGImpactMeshShape類　324
8.10.2　固定形狀物體案例　325
8.11　軟體　327
8.11.1　軟體幫助類——btSoftBody　Helps類　327
8.11.2　軟布案例　328
8.11.3　三角形網格軟體案例　331
8.11.4　繩索軟體案例　334
8.12　光線投射回調結構體　336
8.12.1　光線投射回調結構體　ClosestRayResultCallback　336
8.12.2　光線投射的案例——旋轉　光線　337
8.13　小結　339

第9章　骨骼動畫　340
9.1　自己開發骨骼動畫　340
9.1.1　骨骼動畫的基本原理　340
9.1.2　開發步驟　343
9.1.3　機器人模型在地面上運動時的問題　348
9.2　ms3d文件的加載　351
9.2.1　ms3d文件的格式　351
9.2.2　將3ds Max動畫文件轉換為ms3d文件　355
9.2.3　Java語言加載ms3d文件案例的開發　359
9.2.4　C++語言加載ms3d文件案例的開發　372
9.3　自定義格式骨骼動畫的加載　373
9.3.1　bnggdh文件的格式　373
9.3.2　Bnggdh類　376
9.3.3　加載bnggdh文件的案例　377
9.4　小結　379

第10章　必知必會的開發技術—— 游戲開發小貼士　380
10.1　3D拾取技術　380
10.1.1　3D拾取案例效果與基本原理　380
10.1.2　開發步驟　382
10.2　多點觸控　386
10.2.1　多點觸控案例效果與基本原理　386
10.2.2　開發步驟　387
10.3　多鍵監聽　389
10.3.1　案例效果與基本原理　389
10.3.2　開發步驟　390
10.4　小結　392

第11章　讓應用運行更流暢——　性能優化　393
11.1　着色器的優化　393
11.1.1　計算量與計算頻率相關的問題　393
11.1.2　其他需要注意的問題　394
11.2　紋理圖的優化　395
11.3　3D圖形繪制的優化　396
11.3.1　CPU階段的優化　396
11.3.2　幾何階段的優化　397
11.3.3　光柵化階段的優化　398
11.3.4　使用幀緩沖區對象時的性能問題　398
11.3.5　盡量減少狀態的變化　399
11.4　圖元重啟　399
11.4.1　基本原理　399
11.4.2　一個簡單的案例　400
11.5　幾何體實例渲染　401
11.5.1　基本原理　401
11.5.2　一個簡單的案例　402
11.5.3　基於實例渲染的海量草地　403
11.6　着色器程序的外部加載　406
11.7　計算着色器的使用　409
11.7.1　基本知識　409
11.7.2　動態法向量光照水面案例　413
11.8　小結　418

第12章　雜項　419
12.1　遮擋查詢　419
12.1.1　相關方法　419
12.1.2　案例開發步驟　420
12.2　增強現實基礎　422
12.2.1　基本知識與案例效果　422
12.2.2　一個簡單的案例　423
12.3　保存屏幕圖像　426
12.4　讀取Android系統的GPU參數　428
12.5　多重采樣抗鋸齒　429
12.5.1　基本知識與案例效果　429
12.5.2　一個簡單的案例　430
12.6　小結　431

第13章　Android NDK體育競技　游戲——火力籃球　432
13.1　游戲背景及功能簡述　432
13.1.1　背景概述　432
13.1.2　功能介紹　432
13.2　游戲的策划及准備工作　434
13.2.1　游戲的策划　434
13.2.2　Android平台下游戲開發的　准備工作　435
13.3　游戲的架構　436
13.3.1　各個類簡要介紹　436
13.3.2　游戲的框架簡介　438
13.4　游戲公共類　439
13.4.1　游戲入口類——BasketBullet Activity　439
13.4.2　場景渲染類——　GL2JNIView　440
13.4.3　本地方法聲明及動態庫加載　類——JNIPort　442
13.4.4　現實本地方法的相關文件　——jni_code.c　443
13.4.5　現實本地方法的相關文件　——main.cpp　443
13.5　輔助界面相關類　446
13.5.1　着色器管理類——ShaderManager　446
13.5.2　着色器腳本的開發　448
13.5.3　數據庫工具類——　SQLiteUtil　452
13.5.4　紋理矩形類——　TextureRect　454
13.5.5　游戲資源加載界面類——LoadingView　456
13.5.6　菜單界面類——MenuView　458
13.5.7　記錄界面類——　RecordView　460
13.6　游戲界面相關類　462
13.6.1　游戲界面類——　GameView　462
13.6.2　牆面剛體封裝類——　TexCuboid　467
13.6.3　籃球剛體封裝類——　TexBall　468
13.6.4　任何形狀類——　AnyShapeByVectices　470
13.6.5　任何形狀剛體封裝類——　TexTriangleMesh　473
13.6.6　任何形狀軟體封裝類——　SoftObj　474
13.7　游戲的優化及改進　476

第14章　iOS休閑類游戲——方塊翻轉　477
14.1　游戲背景及功能概述　477
14.1.1　游戲背景概述　477
14.1.2　游戲功能介紹　477
14.2　游戲的策划及准備工作　480
14.2.1　游戲的策划　480
14.2.2　手機平台下游戲的准備工作　480
14.3　游戲的架構　482
14.3.1　各個類簡要介紹　482
14.3.2　游戲框架簡介　484
14.4　界面顯示類　485
14.4.1　GLView類　485
14.4.2　顯示界面類RenderingEngine2　486
14.4.3　游戲界面類GameView　488
14.4.4　幫助界面類HelpView　491
14.5　輔助工具類　493
14.5.1　常量類Constant　493
14.5.2　計算交點坐標輔助類　IntersectantUtil　494
14.6　繪制相關類　495
14.6.1　3D模型繪制類的開發　495
14.6.2　2D物體繪制類的開發　500
14.7　游戲的優化及改進　501
14.8　小結　502