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第1章　计算机图形学基础1

1.1　3D图形学概述2

1.1.1　计算机图形学基础2

1.1.2　计算机图形显示技术4

1.1.3　计算机图形处理器4

1.1.4　显卡发展史6

1.2 向量11

1.2.1　向量的概念11

1.2.2　坐标系12

1.2.3　向量的运算13

1.3　矩阵16

1.3.1　矩阵的概念16

1.3.2　矩阵的运算17

1.3.3　齐次坐标20

1.4　图形几何变换20

1.4.1　图形几何变换的意义20

1.4.2　二维图形的几何变换21

1.4.3　三维图形的几何变换23

1.5　四元数25

1.5.1　复数理论25

1.5.2　四元数的运算26

1.5.3　四元数在图形学中的应用28

本章小结30

自测习题31

课后作业31

第2章 DirectX基础33

2.1　DirectX介绍34

2.1.1　DirectX及其历史34

2.1.2　DirectX开发库37

2.1.3　DirectX编程约定和命名规范37

2.1.4　DirectX环境配置40

2.2　D3D相关概念42

2.2.1 HAL和COM42

2.2.2　D3D中的基础概念46

2.2.3　空间的概念47

2.3 T＆L渲染流水线48

2.3.1 T＆L的概念48

2.3.2　空间转换49

2.3.3　照明与投影50

2.3.4　投影后的处理51

2.3.5　渲染中的数据存储53

2.4 D3D中的图元54

2.4.1 D3D中图元（Primitive）的概念54

2.4.2 图元类型55

2.5　D3D程序基本框架57

2.5.1 初始化Direct3D程序58

2.5.2　图形显示63

本章小结65

自测习题65

课后作业66

第3章　绘制基本图形67

3.1　绘制基本图形68

3.1.1　绘制基本图形的完整代码68

3.1.2　绘制图形的代码分析72

3.2　索引缓冲绘制矩形76

3.2.1　使用索引缓冲（Index Buffer）的意义76

3.2.2　在D3D中如何使用索引缓冲76

3.3　D3D中的图形学78

3.3.1 D3D中的图形学基础78

3.3.2　D3D中的平面83

3.3.3　D3D中的射线86

3.3.4 D3D中的图形变换87

本章小结89

自测习题89

课后作业90

第4章　实现基本光照与纹理91

4.1　基本纹理绘制92

4.1.1　纹理的概念92

4.1.2　D3D的纹理绘制94

4.2　特殊纹理渲染99

4.2.1 纹理过滤（Texture Filtering）与采样99

4.2.2　纹理寻址（Texture Address）103

4.2.3　纹理包装（Texture Wrapping）与压缩106

4.3　基本光照模型与表面材质109

4.3.1　光照模型109

4.3.2　光源类型111

4.3.3　光源的属性112

4.3.4　物体表面材质114

4.3.5　在Direct3D中实现光照115

本章小结117

自测习题118

课后作业118

第5章　使用网格模型119

5.1 使用网格建立基本模型120

5.1.1　ID3DXMesh接口120

5.1.2　子集和属性缓冲121

5.1.3 网格渲染122

5.1.4　优化网格122

5.1.5　属性表123

5.1.6　邻接信息124

5.1.7　克隆网格125

5.1.8 创建Mesh（D3DXCreateMeshFVF）126

5.1.9　创建并渲染Mesh126

5.2　游戏地形网格128

5.2.1 高度图的概念129

5.2.2 高度图的使用130

5.3　使用模型134

5.3.1　X文件格式134

5.3.2　输出．X文件格式137

5.3.3　在Direct3D程序中载入X文件139

5.3.4　三维模型动画141

5.3.5　骨骼动画详解143

本章小结148

自测习题149

课后作业149

第6章 实现基本游戏特效151

6.1基　本渲染属性152

6.1.1 深度缓冲152

6.1.2　Alpha混合153

6.1.3　Alpha测试156

6.1.4　多边形填充和渲染157

6.1.5　图形反锯齿158

6.2　多纹理混合160

6.2.1　多纹理的概念160

6.2.2　多重纹理的使用161

6.3　雾化效果163

6.3.1　D3D中的雾化模型163

6.3.2　实现雾化效果165

6.4　2D文字和图形167

6.4.1 D3D中使用2D文字167

6.4.2 D3D中使用二维图形169

6.5　公告板技术170

6.5.1　公告板技术原理170

6.5.2　公告板的程序实现171

6.6　粒子系统172

6.6.1　粒子系统的概念172

6.6.2　粒子系统的实现173

本章小结178

自测习题178

课后作业178

第7章　实现游戏实时阴影179

7.1　模板技术180

7.1.1　模板的概念180

7.1.2　模板的程序实现181

7.1.3　模板的简单应用183

7.2　实时阴影技术188

7.2.1 阴影体188

7.2.2　实时阴影的技术实现192

本章小结199

自测习题200

课后作业200

第8章　实现游戏控制201

8.1　游戏控制概述202

8.1.1　传统的控制202

8.1.2　DirectIput203

8.2　DirectX键盘控制207

8.2.1　初始化键盘对象207

8.2.2　设置键盘设备状态208

8.2.3　获取键盘输入209

8.2.4　释放设备212

8.3　DirectX鼠标控制212

8.3.1　使用鼠标设备的流程212

8.3.2　使用鼠标控制217

8.4　游戏控制综合应用221

8.4.1 游戏角色控制221

8.4.2　摄像机控制226

本章小结228

自测习题229

课后作业229

第9章　实现游戏音乐与音效231

9.1　DirectMusic对音频文件的支持232

9.1.1　游戏音乐音效概述232

9.1.2　DirectMusic的特点233

9.1.3　DirectMusic的编程步骤234

9.2　DirectSound对音频文件的支持238

9.2.1　DirectSound的特点238

9.2.2　DirectSound的编程步骤239

9.3 DirectShow对流媒体的支持246

9.3.1 DirectShow的工作原理246

9.3.2　DirectShow的编程步骤250

9.3.3　DirectShow播放AVI动画252

9.4　3D音效的实现253

9.4.1 3D音效模型254

9.4.2　3D音效实现255

本章小结256

自测习题256

课后作业257

第10章　建立基本游戏场景259

10.1 CGameApp260

10.2 CMath262

10.3 CBoundingBox263

10.4 CCamera265

10.5 CMesh267

10.6　CMP3268

10.7　CParticleSystem269

10.8　CShadowVolume272

10.9　CSkyBox273

10.10 CTerrain274

10.11 CUnit275

10.12　CSkinMesh277

本章小结282

第11章 HLSL语言基础283

11.1 HLSL基本概念284

11.1.1　着色器和高级语言284

11.1.2　VertexShader和PixelShader285

11.1.3　HLSL工作模型286

11.1.4 VertexShader和PixelShader的版本287

11.1.5　Technique和Pass288

11.2 HLSL中的变量288

11.2.1 变量类型289

11.2.2　变量类型的转换292

11.2.3 变量的其他修饰用关键字293

11.2.4　变量重组294

11.3 HLSL中的基础语法295

11.3.1　HLSL的函数295

11.3.2　HLSL中的内置函数296

11.3.3　数学表达式296

11.3.4　依赖于不同版本的变量类型297

11.3.5　HLSL关键字和保留字表298

本章小结299

自测习题299

课后作业299

本章附录函数定义表299

第12章 Direct3D与HLSL309

12.1 HLSL编码入门310

12.1.1　一个简单的示例310

12.1.2　获取图形硬件所支持的Shader版本311

12.1.3 编译HLSL代码313

12.1.4　定义technique和pass316

12.1.5　修改渲染状态316

12.2 HLSL中的语义317

12.2.1　语义的概念317

12.2.2　Direct3D中的FVF与多流318

12.2.3　语义的应用319

12.2.4　输入／输出语义的其他相关内容320

12.2.5　语义的作用322

12.2.6　使用语义的原因322

12.3　HLSL中的释义323

12.3.1　释义的概念323

12.3.2　获取释义信息325

本章小结326

自测习题327

课后作业327

第13章　HLSL基本应用329

13.1 D3D与HLSL的交互330

13.1.1 在D3D中调用HLSL代码330

13.1.2　与变量交互的方法331

13.1.3　获取变量的所有信息335

13.1.4　枚举出代码中的所有变量338

13.1.5　获取Technqiue和Pass的信息340

13.2　基本渲染效果344

13.2.1　顶点变换344

13.2.2　顶点颜色348

13.2.3　使用纹理349

13.2.4　光照效果351

本章小结359

自测习题359

课后作业359

第14章　寻路算法361

14.1 图论基础362

14.1.1 图的定义362

14.1.2　图的表示结构363

14.2　基本寻路算法365

14.2.1　深度优先算法365

14.2.2　广度优先算法370

14.3　A＊算法376

14.3.1 A＊算法的思想376

14.3.2　A＊算法的逻辑377

14.3.3　A＊算法的实现379

本章小结391

自测习题392

课后作业392

第15章　人工智能393

15.1　人工智能概述394

15.1.1　人工智能的概念及其应用394

15.1.2　游戏中的人工智能396

15.1.3　游戏中人工智能的系统结构398

15.2　有限状态机399

15.2.1 电脑角色的行为399

15.2.2　有限状态机401

15.2.3　模糊状态机403

15.3　博弈论403

15.3.1　博弈问题概述403

15.3.2　完全信息静态博弈404

15.3.3　完全信息动态博弈406

15.3.4　不完全信息静态博弈407

15.3.5　不完全信息动态博弈408

15.3.6　博弈论的应用409

本章小结416

自测习题416

课后作业417

第16章　物理模拟419

16.1　相关物理概念420

16.1.1　基本物理单位420

16.1.2　主要物理单位422

16.2　物理环境模拟427

16.2.1　动量守恒与传递427

16.2.2　模拟重力场中的运动429

16.2.3　模拟摩擦力432

本章小结435

自测习题436

课后作业436

第17章　碰撞检测437

17.1 2D环境下的碰撞438

17.1.1 简单的平面碰撞反应438

17.1.2　2D物体间的精确碰撞响应441

17.2　3D环境下的碰撞448

17.2.1　碰撞检测概述448

17.2.2 包围球碰撞检测448

17.2.3　AABB算法450

本章小结451

自测习题452

课后作业452

第18章 LOD地形渲染453

18.1　地表的四叉树分割与数据存储454

18.1.1 四叉树概念及与LOD的关系454

18.1.2　四叉树的地表分割原理454

18.1.3　四叉树分割数据的存储454

18.1.4　四叉树的实现455

18.2　平截头体对场景的分割456

18.2.1　平截头体的剔除原理456

18.2.2　边界球体的剔除原理456

18.2.3　平截头体的实现458

18.2.4　四叉树的剔除458

18.3　视点距离相关的结点评价462

18.3.1 结点评价系数与结点分割的LOD等级462

18.3.2 LOD的实现463

18.4　地形结点渲染网格的生成464

18.5 LOD地形渲染实现466

本章小结469

自测习题469

课后作业470