第 1章 游戲編程概述 1

1.1 設(shè)置開(kāi)發(fā)環(huán)境 1

1.1.1 Microsoft Windows 1

1.1.2 Apple macOS 2

1.2 獲取本書(shū)的源代碼 2

1.3 C 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)以外的程序庫(kù) 2

1.4 游戲循環(huán)和Game類(lèi) 3

1.4.1 關(guān)于幀的詳解 3

1.4.2 實(shí)現(xiàn)一個(gè)骨骼Game類(lèi) 5

1.4.3 Main函數(shù) 8

1.4.4 基本輸入處理 9

1.5 基本的2D圖形 11

1.5.1 顏色緩沖區(qū) 12

1.5.2 雙緩沖區(qū) 13

1.5.3 實(shí)現(xiàn)基本的2D圖形 15

1.5.4 繪制墻壁、一個(gè)球和一支球拍 17

1.6 更新游戲 19

1.6.1 真實(shí)時(shí)間和游戲時(shí)間 19

1.6.2 根據(jù)增量時(shí)間的游戲邏輯 19

1.6.3 更新球拍的位置 21

1.6.4 更新球的位置 22

1.7 游戲項(xiàng)目 25

1.8 總結(jié) 25

1.9 補(bǔ)充閱讀材料 25

1.10 練習(xí)題 26

1.10.1 練習(xí)題1 26

1.10.2 練習(xí)題2 26

第 2章 游戲?qū)ο蠛?D圖形 27

2.1 游戲?qū)ο?27

2.1.1 游戲?qū)ο蟮念?lèi)型 27

2.1.2 游戲?qū)ο竽Ｐ?28

2.1.3 將游戲?qū)ο笕谌胗螒蜓�環(huán)中 32

2.2 精靈 34

2.2.1 加載圖像文件 34

2.2.2 繪制精靈 36

2.2.3 動(dòng)畫(huà)精靈 39

2.3 滾動(dòng)背景 41

2.4 游戲項(xiàng)目 43

2.5 總結(jié) 44

2.6 補(bǔ)充閱讀材料 45

2.7 練習(xí)題 45

2.7.1 練習(xí)題1 45

2.7.2 練習(xí)題2 45

2.7.3 練習(xí)題3 46

第3章 向量和基礎(chǔ)物理 47

3.1 向量 47

3.1.1 獲得兩點(diǎn)之間的向量：減法 48

3.1.2 向量縮放：標(biāo)量乘法 49

3.1.3 合并兩個(gè)向量：加法 49

3.1.4 確定距離：長(zhǎng)度 50

3.1.5 確定方向：?jiǎn)挝幌蛄亢蜆?biāo)準(zhǔn)化 51

3.1.6 將角度轉(zhuǎn)換為前向向量 52

3.1.7 將前向向量轉(zhuǎn)換為角度：反正切 52

3.1.8 確定兩個(gè)向量之間的角度：點(diǎn)積 53

3.1.9 計(jì)算法線：叉積 54

3.2 基本運(yùn)動(dòng) 56

3.2.1 創(chuàng)建一個(gè)BasicMoveComponent類(lèi) 56

3.2.2 創(chuàng)建一個(gè)InputComponent類(lèi) 59

3.3 牛頓物理學(xué) 62

3.3.1 線性力學(xué)概述 62

3.3.2 用歐拉積分計(jì)算位置 63

3.3.3 關(guān)于可變步長(zhǎng)的問(wèn)題 63

3.4 基本碰撞檢測(cè) 64

3.4.1 圓與圓的交集 64

3.4.2 創(chuàng)建一個(gè)CircleComponent子類(lèi) 65

3.5 游戲項(xiàng)目 66

3.6 總結(jié) 68

3.7 補(bǔ)充閱讀材料 68

3.8 練習(xí)題 68

3.8.1 練習(xí)題1 69

3.8.2 練習(xí)題2 69

3.8.3 練習(xí)題3 70

第4章 人工智能 71

4.1 狀態(tài)機(jī)行為 71

4.1.1 設(shè)計(jì)狀態(tài)機(jī) 71

4.1.2 基本狀態(tài)機(jī)的實(shí)現(xiàn) 72

4.1.3 以類(lèi)表示的狀態(tài) 73

4.2 尋路 76

4.2.1 圖形 77

4.2.2 廣度優(yōu)先搜索 78

4.2.3 heuristics函數(shù) 81

4.2.4 貪婪最佳優(yōu)先搜索 83

4.2.5 A*搜索 87

4.2.6 迪杰斯特拉算法 89

4.2.7 跟隨路徑 90

4.2.8 其他圖形表示法 91

4.3 游戲樹(shù) 92

4.3.1 極大極小算法 93

4.3.2 處理不完整的游戲樹(shù) 95

4.3.3 -剪枝算法 96

4.4 游戲項(xiàng)目 98

4.5 總結(jié) 99

4.6 補(bǔ)充閱讀材料 100

4.7 練習(xí)題 100

4.7.1 練習(xí)題1 100

4.7.2 練習(xí)題2 101

第5章 開(kāi)放圖形庫(kù)（OpenGL） 102

5.1 初始化OpenGL 102

5.1.1 設(shè)置OpenGL窗口 102

5.1.2 OpenGL上下文和初始化GLEW 104

5.1.3 渲染幀 105

5.2 三角形基礎(chǔ) 105

5.2.1 為何選擇多邊形 105

5.2.2 標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備坐標(biāo) 106

5.2.3 頂點(diǎn)和索引緩沖區(qū) 106

5.3 著色器 110

5.3.1 頂點(diǎn)著色器 111

5.3.2 片段著色器 111

5.3.3 編寫(xiě)基本著色器 111

5.3.4 加載著色器 113

5.3.5 繪制三角形 117

5.4 變換基礎(chǔ) 119

5.4.1 對(duì)象空間 120

5.4.2 世界空間 120

5.4.3 變換為世界空間 121

5.5 矩陣與變換 124

5.5.1 矩陣乘法 124

5.5.2 使用矩陣來(lái)變換點(diǎn) 124

5.5.3 變換為世界空間，再現(xiàn) 126

5.5.4 將世界變換添加到Actor類(lèi) 128

5.5.5 從世界空間變換到剪輯空間 130

5.5.6 更新著色器以使用變換矩陣 131

5.6 紋理映射 135

5.6.1 加載紋理 136

5.6.2 更新頂點(diǎn)格式 139

5.6.3 更新著色器 140

5.6.4 Alpha混合 143

5.7 游戲項(xiàng)目 145

5.8 總結(jié) 145

5.9 補(bǔ)充閱讀材料 146

5.10 練習(xí)題 146

5.10.1 練習(xí)題1 146

5.10.2 練習(xí)題2 146

第6章 3D圖形 147

6.1 3D中的Actor變換 147

6.1.1 3D變換矩陣 147

6.1.2 歐拉角 148

6.1.3 四元數(shù) 149

6.1.4 運(yùn)行中新的Actor變換 151

6.2 加載3D模型 152

6.2.1 選擇網(wǎng)格模型格式 153

6.2.2 更新頂點(diǎn)屬性 155

6.2.3 加載gpmesh文件 156

6.3 繪制3D網(wǎng)格 157

6.3.1 變換到剪輯空間，重訪 158

6.3.2 走出畫(huà)家算法，進(jìn)入Z緩沖 161

6.3.3 BasicMesh著色器 164

6.3.4 MeshComponent類(lèi) 164

6.4 光照 167

6.4.1 再訪頂點(diǎn)屬性 167

6.4.2 光照的類(lèi)型 167

6.4.3 Phong反射模型 169

6.4.4 實(shí)現(xiàn)光照 171

6.5 游戲項(xiàng)目 175

6.6 總結(jié) 175

6.7 補(bǔ)充閱讀材料 176

6.8 練習(xí)題 176

6.8.1 練習(xí)題1 176

6.8.2 練習(xí)題2 177

第7章 音頻 178

7.1 引導(dǎo)音頻 178

7.1.1 FMOD 179

7.1.2 安裝FMOD軟件 179

7.1.3 創(chuàng)建一個(gè)音頻系統(tǒng) 180

7.1.4 儲(chǔ)存庫(kù)和事件 182

7.1.5 SoundEvent類(lèi) 185

7.2 3D位置音頻 188

7.2.1 設(shè)置基本偵聽(tīng)器 189

7.2.2 向SoundEvent類(lèi)添加位置功能 191

7.2.3 創(chuàng)建AudioComponent類(lèi)，使角色和聲音事件相關(guān)聯(lián) 192

7.2.4 第三人稱(chēng)游戲中的偵聽(tīng)器 193

7.2.5 多普勒效應(yīng) 194

7.3 混合和效果 195

7.3.1 總線 196

7.3.2 快照 196

7.3.3 阻塞 197

7.4 游戲項(xiàng)目 198

7.5 總結(jié) 198

7.6 補(bǔ)充閱讀材料 199

7.7 練習(xí)題 199

7.7.1 練習(xí)題1 199

7.7.2 練習(xí)題2 199

第8章 輸入系統(tǒng) 200

8.1 輸入設(shè)備 200

8.1.1 輪詢(xún) 200

8.1.2 正沿和負(fù)沿 201

8.1.3 事件 203

8.1.4 基本InputSystem架構(gòu) 203

8.2 鍵盤(pán)輸入 205

8.3 鼠標(biāo)輸入 208

8.3.1 鼠標(biāo)按鍵和鼠標(biāo)位置 208

8.3.2 相對(duì)移動(dòng) 210

8.3.3 鼠標(biāo)滾動(dòng)輪 211

8.4 控制器輸入 212

8.4.1 啟用單一控制器 212

8.4.2 按鍵 213

8.4.3 模擬搖桿和扳機(jī) 215

8.4.4 過(guò)濾二維中的模擬搖桿 217

8.4.5 支持多個(gè)控制器 219

8.5 輸入映射 220

8.6 游戲項(xiàng)目 221

8.7 總結(jié) 222

8.8 補(bǔ)充閱讀材料 223

8.9 練習(xí)題 223

8.9.1 練習(xí)題1 223

8.9.2 練習(xí)題2 223

第9章 相機(jī) 224

9.1 第 一人稱(chēng)相機(jī) 224

9.1.1 基本的第 一人稱(chēng)移動(dòng) 224

9.1.2 無(wú)俯仰角度的相機(jī) 226

9.1.3 加入俯仰角度的相機(jī) 226

9.1.4 第 一人稱(chēng)模型 228

9.2 跟拍相機(jī) 229

9.2.1 基本跟拍相機(jī) 229

9.2.2 添加彈簧 231

9.3 軌道相機(jī) 233

9.4 樣條曲線相機(jī) 236

9.5 逆投影 239

9.6 游戲項(xiàng)目 241

9.7 總結(jié) 242

9.8 補(bǔ)充閱讀材料 242

9.9 練習(xí)題 242

9.9.1 練習(xí)題1 243

9.9.2 練習(xí)題2 243

第 10章 碰撞檢測(cè) 244

10.1 幾何（體）類(lèi)型 244

10.1.1 線段 244

10.1.2 平面 247

10.1.3 包圍體 248

10.2 相交測(cè)試 252

10.2.1 包含點(diǎn)測(cè)試 252

10.2.2 包圍框測(cè)試 254

10.2.3 線段相交測(cè)試 257

10.2.4 動(dòng)態(tài)對(duì)象 263

10.3 向游戲代碼添加碰撞 265

10.3.1 BoxComponent類(lèi) 266

10.3.2 PhysWorld類(lèi) 267

10.3.3 使用SegmentCast函數(shù)的球彈碰撞檢測(cè) 269

10.3.4 在PhysWorld類(lèi)中測(cè)試BoxComponent組件間碰撞 270

10.3.5 玩家與墻壁的碰撞檢測(cè) 272

10.4 游戲項(xiàng)目 274

10.5 總結(jié) 275

10.6 補(bǔ)充閱讀材料 276

10.7 練習(xí)題 276

10.7.1 練習(xí)題1 276

10.7.2 練習(xí)題2 277

10.7.3 練習(xí)題3 277

第 11章 用戶(hù)界面 278

11.1 字體渲染 278

11.2 用戶(hù)界面屏幕 281

11.2.1 用戶(hù)界面屏幕棧 282

11.2.2 暫停菜單 284

11.2.3 按鈕 286

11.2.4 對(duì)話框 289

11.3 平視顯示器元素 291

11.3.1 添加十字準(zhǔn)線 291

11.3.2 添加雷達(dá) 293

11.4 本地化 296

11.4.1 使用Unicode 297

11.4.2 添加文本映射 297

11.4.3 其他本地化問(wèn)題 299

11.5 支持多個(gè)分辨率 300

11.6 游戲項(xiàng)目 300

11.7 總結(jié) 301

11.8 補(bǔ)充閱讀材料 301

11.9 練習(xí)題 302

11.9.1 練習(xí)題1 302

11.9.2 練習(xí)題2 302

11.9.3 練習(xí)題3 302

第 12章 骨骼動(dòng)畫(huà) 303

12.1 骨骼動(dòng)畫(huà)的基礎(chǔ) 303

12.1.1 骨架和姿勢(shì) 304

12.1.2 反向綁定姿勢(shì)矩陣 307

12.1.3 動(dòng)畫(huà)數(shù)據(jù) 307

12.1.4 蒙皮 308

12.2 實(shí)現(xiàn)骨骼動(dòng)畫(huà) 309

12.2.1 使用帶有骨骼蒙皮的頂點(diǎn)屬性進(jìn)行繪制 310

12.2.2 加載骨架數(shù)據(jù) 314

12.2.3 加載動(dòng)畫(huà)數(shù)據(jù) 315

12.2.4 蒙皮頂點(diǎn)著色器程序 319

12.2.5 更新動(dòng)畫(huà) 321

12.3 游戲項(xiàng)目 323

12.4 總結(jié) 324

12.5 補(bǔ)充閱讀材料 325

12.6 練習(xí)題 325

12.6.1 練習(xí)題1 325

12.6.2 練習(xí)題2 325

第 13章 中間圖形 327

13.1 提高紋理質(zhì)量 327

13.1.1 紋理采樣、再訪 328

13.1.2 紋理分級(jí)細(xì)化 330

13.1.3 各向異性過(guò)濾 331

13.2 向紋理進(jìn)行渲染 332

13.2.1 創(chuàng)建紋理 333

13.2.2 創(chuàng)建一個(gè)Framebuffer對(duì)象 333

13.2.3 渲染到Framebuffer對(duì)象 335

13.2.4 在HUD中繪制后視鏡紋理 337

13.3 延遲著色 338

13.3.1 創(chuàng)建G-Buffer類(lèi) 339

13.3.2 寫(xiě)入G緩沖區(qū) 342

13.3.3 全局光照 344

13.3.4 添加點(diǎn)光源 348

13.3.5 改進(jìn)和問(wèn)題 353

13.4 游戲項(xiàng)目 354

13.5 總結(jié) 354

13.6 補(bǔ)充閱讀材料 354

13.7 練習(xí)題 355

13.7.1 練習(xí)題1 355

13.7.2 練習(xí)題2 355

第 14章 級(jí)別文件和二進(jìn)制數(shù)據(jù) 357

14.1 級(jí)別文件加載 357

14.1.1 加載游戲的全局屬性 358

14.1.2 加載角色 362

14.1.3 加載組件 366

14.2 保存級(jí)別文件 370

14.2.1 保存級(jí)別文件的全局屬性 371

14.2.2 保存級(jí)別文件的角色和組件 372

14.3 二進(jìn)制數(shù)據(jù) 374

14.3.1 保存二進(jìn)制文件 375

14.3.2 加載二進(jìn)制的網(wǎng)格文件 377

14.4 游戲項(xiàng)目 379

14.5 總結(jié) 380

14.6 補(bǔ)充閱讀材料 381

14.7 練習(xí)題 381

14.7.1 練習(xí)題1 381

14.7.2 練習(xí)題2 382

附錄A 中級(jí)C 回顧 383