3D圖形編程基礎：基於DirectX 11

《3D圖形編程基礎：基於DirectX 11》是2012年4月17日清華大學出版社 出版的圖書，作者是姚莉。

基本介紹

• 中文名：3D圖形編程基礎--基於DirectX11
• 作者：姚莉、高瞻、肖健、瞿子欽
• 出版社：清華大學出版社
• 出版時間：2012年4月1日
• 頁數：275 頁
• 定價：29.5 元
• 裝幀：平裝
• ISBN：9787302272847

內容簡介

本書介紹如何利用DirectX 11的Direct3D開發互動式3D圖形程式。首先介紹必要的數學基礎； 然後結合Direct3D介紹3D圖形的基本實現過程，例如顏色、紋理、光照、模板等； 接著對3D圖形的部分套用主題進行了詳細介紹，例如粒子系統、拾取等； 最後對Direct3D的圖形渲染管道的各個階段進行了介紹，特別是對Direct3D 11的新技術進行了詳細描述。本書可作為大學本科和研究生3D遊戲編程課程參考書和培訓教材，也可供廣大3D圖形遊戲編程用戶學習和參考。

圖書目錄

第一部分數學基礎

第1章向量

1.1向量的概念

1.1.1向量的表示

1.1.2左手坐標系和右手坐標系

1.2向量的長度及規範化

1.2.1向量長度

1.2.2向量的標準化

1.3向量的加法和減法

1.4數乘

1.5點積

1.6叉積

1.7齊次坐標

1.8XNA向量

1.8.1SIMD編程簡介

1.8.2XNA向量類型

1.8.3XNA向量操作

1.9本章小結

第2章矩陣

2.1矩陣定義

2.1.1定義

2.1.2矩陣相等、矩陣加法和矩陣數乘

2.2矩陣乘法

2.2.1定義

2.2.2向量矩陣乘法

2.3矩陣的轉置

2.4單位矩陣

2.5逆矩陣

2.5.1定義

2.5.2逆矩陣的用途

2.6XNA矩陣

2.6.1XNA矩陣類型

2.6.2XNA矩陣操作

2.7本章小結

第3章矩陣變換

3.1基本變換

3.1.1平移變換

3.1.2旋轉變換

3.1.3縮放變換

3.2XNA矩陣變換函式

3.3幾何變換的組合

3.4本章小結

第二部分Direct3D基礎

第4章Direct3D11概述

4.1DirectX概述

4.1.1DirectX歷史及版本

4.1.2COM

4.2Direct3D11新特性

4.3Direct3D11與OpenGL4.0比較

4.4Direct3D11與Direct3D10渲染管線比較

4.5著色器概述

4.6各個管線階段

4.7本章小結

第5章初始化Direct3D

5.1一些準備工作

5.1.1三維空間及其變換

5.1.2資源

5.1.3交換鏈和頁面切換

5.1.4深度快取

5.1.5多重採樣

5.2初始化Direct3D

5.2.1初始化設備

5.2.2描述交換鏈(SwapChain)

5.2.3創建設備、交換鏈以及立即執行上下文

5.2.4創建並綁定渲染目標視圖

5.2.5創建視口

5.3本章小結

第6章HLSL入門

6.1Effect檔案

6.1.1什麼是Effect

6.1.2Effect檔案結構

6.1.3外部變數和常量快取

6.1.4輸入輸出結構

6.1.5著色器主函式

6.1.6Technique

6.1.7通道

6.2高級著色語言

6.2.1變數

6.2.2語義

6.2.3函式聲明

6.3Effect框架

6.3.1配置Effect框架

6.3.2讀取Effect檔案

6.3.3創建ID3DEffect對象

6.3.4C++程式與Effect的互動

6.3.5使用Effect進行繪製

6.4本章小結

第7章Direct3D11中的繪製

7.1三維圖元

7.2三角形的繪製

7.2.1三角形的定義

7.2.2輸入布局

7.2.3編譯頂點著色器及創建頂點布局對象

7.2.4創建頂點快取

7.2.5指定圖元類型

7.2.6創建像素著色器

7.2.7繪製

7.3基於Effect框架的立方體繪製

7.3.1頂點快取的缺陷

7.3.2索引快取的概念

7.3.3著色器代碼

7.3.4繪製立方體

7.4本章小結

第8章顏色

8.1Direct3D中的顏色表示

8.2頂點顏色

8.3著色處理

8.4實例程式：ColorCube

8.5本章小結

第9章光照

9.1光照與材質

9.1.1光照

9.1.2材質

9.1.3光照模型

9.2頂點法線

9.3光照類型

9.3.1環境光

9.3.2漫射光

9.3.3鏡面光

9.3.4Phong光照模型

9.4光源類型

9.4.1方向光源

9.4.2點光源

9.4.3聚光燈

9.5光照實例

9.5.1光源及材質結構定義

9.5.2平行光的實現

9.5.3點光源的實現

9.5.4聚光燈的實現

9.6本章小結

第10章紋理

10.1紋理坐標

10.2創建並使用紋理

10.3紋理過濾器

10.4紋理採樣

10.5紋理定址模式

10.6實例：木箱

10.7本章小結

第11章混合

11.1開啟混合

11.2混合公式的設定

11.2.1名詞解釋

11.2.2混合因子

11.2.3混合操作符

11.3套用顏色混合

11.4本章小結

第12章模板

12.1建立快取區

12.2建立快取視圖

12.3創建模板描述和模板狀態對象

12.4使用模板快取

12.5本章小結

第三部分Direct3D套用

第13章相機設計

13.1基本概念

13.2Camera設計

13.3Camera工作原理

13.3.1攝像機在初始位置繞Up軸旋轉

13.3.2攝像機在初始位置繞Right軸旋轉

13.3.3攝像機在指定位置旋轉

13.3.4攝像機平移

13.4Camera的實現

13.4.1傾斜、偏航、滾轉

13.4.2移動

13.4.3整合

13.5Camera的使用

13.6本章小結

第14章格線

14.1OBJ格式介紹

14.1.1OBJ檔案

14.1.2OBJ關鍵字

14.1.3mtl檔案

14.2OBJ模型導入

14.2.1模型檔案解析

14.2.2坐標系轉換

14.2.3繪製

14.3本章小結

第15章粒子系統

15.1粒子系統的工作原理

15.1.1模擬階段

15.1.2渲染階段

15.2粒子系統的設計

15.2.1粒子的頂點結構

15.2.2粒子的運動

15.2.3隨機數

15.2.4混合

15.3粒子系統的實現

15.3.1產生/銷毀粒子

15.3.2模擬更新

15.4本章小結

第16章拾取

16.1拾取流程

16.2求拾取射線

16.2.1螢幕坐標變換到投影坐標

16.2.2投影坐標轉換到觀察坐標

16.3射線物體相交判斷

16.3.1將射線變換到模型空間

16.3.2射線三角形相交判斷

16.4本章小結

第四部分Direct3D 11渲染管線及高級主題

第17章輸入裝配階段

17.1IA階段的步驟

17.1.1創建輸入快取

17.1.2創建輸入布局對象

17.1.3將輸入對象綁定到管線的IA階段

17.1.4指定圖元拓撲類型

17.1.5調用繪製方法

17.2圖元拓撲類型

17.2.1基本圖元類型

17.2.2帶鄰接信息的圖元類型

17.3不需要輸入快取的IA階段

17.3.1實例

17.3.2IA階段系統生成值

17.4本章小結

第18章頂點著色階段

18.1頂點著色器的設定步驟

18.2進行空間變換

18.2.1局部空間和世界空間

18.2.2觀察空間

18.2.3投影空間

18.3例程： 人物波動

18.4例程： 頂點光照

18.5本章小結

第19章曲面細分技術

19.1Direct3D 11中的曲面細分

19.2新的渲染階段

19.2.1外殼著色器階段

19.2.2曲面細分階段

19.2.3域著色器階段

19.3實例1： 簡單的曲面細分的例子

19.4實例2： 利用曲面細分實現置換紋理映射

19.4.1凹凸映射

19.4.2實例說明

19.5本章小結

第20章幾何著色階段

20.1幾何著色器的設計

20.2幾何著色器的使用

20.3本章小結

第21章流輸出階段和光柵化階段

21.1流輸出階段

21.1.1設定流輸出的元素並和幾何著色器綁定

21.1.2設定輸出目標

21.2光柵化階段

21.2.1裁剪矩形

21.2.2光柵化狀態

21.3本章小結

第22章繪製階段

22.1像素著色階段

22.1.1像素著色器的結構

22.1.2像素著色器的調用

22.1.3像素著色器的套用

22.2合併輸出階段

22.2.1深度/模板測試

22.2.2顏色混合

22.2.3深度偏移

22.3本章小結

第23章計算著色器

23.1計算著色器的介紹

23.2計算著色器執行緒和執行緒組

23.3計算著色器狀態

23.4實例： 分形算法

23.5本章小結

附錄AWindows編程基礎

A.1語言的選擇

A.2“類”和類

A.3入口函式

A.4註冊視窗“類”並創建視窗

A.5顯示視窗並處理訊息佇列

A.6回響訊息

附錄BXNA數學庫

B.1編譯指令

B.2常量

B.3宏命令

B.4結構和類型

B.5函式

B.5.1顏色函式

B.5.2轉換函式

B.5.3標量函式

參考文獻