《TypeScript圖形渲染實戰：基於WebGL的3D架構與實現》由步磊峰編寫，於2020年1月由機械工業出版社出版發行。
基本介紹
- 書名：TypeScript圖形渲染實戰：基於WebGL的3D架構與實現
- 作者：步磊峰
- 類別：JavaScript
- 出版社：機械工業出版社
- 出版時間：2020年1月
- 頁數：364 頁
- 定價：109 元
- 開本：16 開
- 裝幀：平裝
- ISBN：9787111642664
內容簡介,圖書目錄,作者簡介,
內容簡介
為了讓廣大3D圖形愛好者能夠快速地學習WebGL圖形編程，本書按照循序漸進的方式，由淺入深地講解了WebGL圖形編程的相關知識點。本書理論結合實踐，可以讓3D圖形愛好者少走彎路，直擊3D圖形開發中的核心要點。
本書共10章，分為3篇。第1、2章為數據結構基礎篇，主要介紹如何構建TypeScript開發調試環境，並以范型編程方式實現和封裝了動態類型數組、關聯數組、雙向鍊表、佇列、棧和樹等數據結構。第3~7章為WebGL圖形編程基礎篇，圍繞著如何建立一個WebGLApplication框架套用體系和WebGLUtilLib渲染體系而展開，並且詳細介紹了3D圖形編程中的一些常用數學基礎知識。第8~10章為開發實戰篇，在使用WebGLApplication框架和WebGLUtilLib框架的基礎上實現了對Id Software公司開源的Quake3 BSP及Doom3 PROC場景的解析和渲染，並且介紹了Doom3 MD5骨骼蒙皮動畫原理、解析與渲染的相關知識點。
本書特別適合對3D圖形開發、WebGL圖形編程、遊戲開發等感興趣的技術人員閱讀，還適合JavaScript程式設計師及想從C、C++、Java、C#等強類型語言轉HTML 5開發的程式設計師閱讀。另外，編程愛好者、高校學生及培訓機構的學員也可以將本書作為興趣讀物。
圖書目錄
第1篇 數據結構基礎
第1章 SystemJS與Webpack 2
1.1 準備工作 3
1.1.1 安裝Node.js 3
1.1.2 安裝Viusal Studio Code 4
1.2 安裝和配置SystemJS 5
1.2.1 安裝SystemJS 5
1.2.2 使用SystemJS 7
1.2.3 第一個TypeScript程式 8
1.3 安裝和配置Webpack 9
1.3.1 安裝Webpack 9
1.3.2 配置Webpack 11
1.3.3 調用build命令 12
1.3.4 配置tsconfig.json檔案 12
1.3.5 調用build和dev命令 13
1.3.6 使用watch命令 14
1.3.7 聯合使用watch和dev命令 15
1.3.8 使用Webpack壓縮打包源碼 16
1.4 SysemJS VS. Webpack 16
1.5 編譯（Compile）VS.轉義（Transpile） 18
1.6 斷點調試 19
1.6.1 安裝及配置Debugger for Chrome擴展 19
1.6.2 斷點調試TypeScript程式 20
1.6.3 VS Code Debug快捷鍵 21
1.7 本章總結 21
第2章 TypeScript封裝和實現常用容器 22
2.1 ArrayBuffer、DataView及類型數組實現原理 23
2.1.1 C/C++模擬JS/TS中的ArrayBuffer對象 23
2.1.2 C/C++模擬JS/TS中的DataView對象 24
2.1.3 C/C++版CDataView VS. JS/TS版DataView 25
2.1.4 C/C++模擬JS/TS中的Float32Array對象 26
2.1.5 C/C++版CFloat32Array VS. JS/TS版Float32Array 28
2.1.6 JS/TS中的類型數組對象 30
2.2 封裝動態類型數組 31
2.2.1 TypedArrayList的成員變數及構造函式 31
2.2.2 TypedArrayList的push方法 32
2.2.3 TypedArrayList的slice方法和subarray方法 33
2.2.4 TypedArrayList的其他方法和屬性 35
2.2.5 capacityChangedCallback回調函式 36
2.3 封裝關聯數組 36
2.3.1 JS/TS中的關聯數組 37
2.3.2 TypeScript索引簽名 37
2.3.3 ES 6 Map對象 38
2.3.4 封裝成Dictionary字典對象 39
2.3.5 測試Dictionary對象 42
2.3.6 紅黑樹還是哈希表 42
2.4 實現SGI STL風格雙向循環鍊表 44
2.4.1 泛型的ListNode結構 45
2.4.2 List中的頭節點 45
2.4.3 雙向循環概念 46
2.4.4 List的查詢與遍歷操作 46
2.4.5 List的插入操作 48
2.4.6 List的刪除操作 50
2.4.7 List的push / pop / push_front / pop_front操作 51
2.5 封裝佇列與棧 51
2.5.1 聲明IAdapter< T >泛型接口 52
2.5.2 實現AdapterBase< T >抽象基類 52
2.5.3 實現Queue子類和Stack子類 53
2.6 實現通用樹結構 54
2.6.1 樹結構的記憶體表示 54
2.6.2 樹節點添加時的要點 55
2.6.3 樹節點isDescendantOf和remove方法的實現 56
2.6.4 實現addChild等方法 58
2.6.5 查詢樹結構的層次關係 59
2.6.6 廣度/深度優先遍歷算法 60
2.6.7 佇列及棧在廣度/深度優先遍歷中的套用 62
2.6.8 廣度/深度線性遍歷枚舉器 63
2.6.9 樹結構枚舉器的實現 63
2.6.10 測試樹結構疊代器 67
2.6.11 深度優先的遞歸遍歷 71
2.7 本章總結 73
第2篇 WebGL圖形編程基礎
第3章 WebGLApplication框架 76
3.1 Application體系結構概述 77
3.2 第一個WebGL Demo 78
3.2.1 技術要點描述 78
3.2.2 Demo的成員變數與構造函式 80
3.2.3 資源同步載入 82
3.2.4 立方體、坐標系、三角形及文字渲染 83
3.2.5 更新操作 85
3.2.6 鍵盤輸入事件處理 86
3.2.7 總結Application框架的使用流程 87
3.3 Application框架實現 87
3.3.1 成員變數與構造函式 88
3.3.2 啟動/查詢/停止Application 89
3.3.3 不間斷地更新操作 90
3.3.4 CanvasInputEvent及其子類 92
3.3.5 DOM中的getBoundingRect方法 93
3.3.6 實現viewportToCanvasCoordinate方法 94
3.3.7 將DOM Event事件轉換為CanvasInputEvent事件 95
3.3.8 實現EventListenerObject接口進行事件分發 96
3.3.9 讓事件起作用 97
3.3.10 定時器Timer系統 97
3.3.11 增刪定時器對象 98
3.3.12 觸發多個定時任務的操作 100
3.3.13 WebGLApplication子類 101
3.3.14 CameraApplication子類 102
3.4 HTML頁面系統 103
3.4.1 HTML頁面系統簡介 103
3.4.2 HTML頁面源碼 104
3.4.3 入口檔案main.ts 105
3.5 異步資源載入及同步操作 107
3.5.1 使用Promise封裝HTTP異步請求 107
3.5.2 實現AsyncLoadTestApplication類 109
3.5.3 異步run函式的覆寫（override）與測試 110
3.5.4 Promise.all異步並發載入及同步操作 111
3.5.5 本書後續的資源載入及同步策略 114
3.6 本章總結 114
第4章 WebGL基礎 116
4.1 WebGL中的類 116
4.2 準備工作 117
4.2.1 創建WebGLRenderingContext對象 117
4.2.2 WebGLContextAttributes對象與幀緩衝區 118
4.2.3 渲染狀態 120
4.2.4 WebGLContextEvent事件 121
4.3 基本幾何圖元繪製Demo 122
4.3.1 視矩陣、投影矩陣、裁剪和視口 122
4.3.2 GLSL ES著色語言 123
4.3.3 WebGLShader對象 126
4.3.4 GLSL ES精度限定符與WebGLShaderPrecisionFormat對象 128
4.3.5 WebGLProgram對象 130
4.3.6 WebGLActiveInfo對象 132
4.3.7 WebGLUniformLocation對象 134
4.3.8 WebGLBuffer對象 137
4.3.9 渲染數據存儲思考 140
4.3.10 Interleaved數組的存儲、定址及繪製 141
4.3.11 drawArrays繪製基本幾何圖元 144
4.3.12 詳解基本幾何圖元 146
4.3.13 drawElements繪製方法 149
4.4 本章總結 152
第5章 WebGLUtilLib渲染框架 153
5.1 WebGLUtilLib框架類結構體系 153
5.2 GLAttribState類的實現 155
5.2.1 預定義頂點屬性常量值 156
5.2.2 GLAttribState類的bit位操作 157
5.2.3 getInterleavedLayoutAttribOffsetMap方法 158
5.2.4 getSequencedLayoutAttribOffsetMap方法 160
5.2.5 getSepratedLayoutAttribOffsetMap方法 161
5.2.6 getVertexByteStride方法 162
5.2.7 setAttribVertexArrayPointer方法 163
5.2.8 setAttribVertexArrayState方法 164
5.3 GLProgram相關類的實現 166
5.3.1 常用的VS和FS uniform變數 166
5.3.2 GLProgram的成員變數和構造函式 167
5.3.3 loadShaders方法 168
5.3.4 綁定和解綁GLProgram 169
5.3.5 載入uniform變數 170
5.3.6 GLProgramCache類 171
5.3.7 GLShaderSource對象 172
5.3.8 初始化常用的著色器 173
5.4 GLMesh相關類的實現 174
5.4.1 VAO對象與GLMeshBase類 174
5.4.2 GLStaticMesh類實現細節 175
5.4.3 GLMeshBuilder類成員變數 178
5.4.4 GLMeshBuilder類構造方法 179
5.4.5 GLMeshBuilder類的color、texcoord、normal和vertex方法 181
5.4.6 GLMeshBuilder類的begin和end方法 184
5.5 GLTexture類的實現 187
5.5.1 GLTexture的成員變數和構造函式 187
5.5.2 GLTexture類的upload方法 188
5.5.3 mipmap相關的靜態方法 189
5.5.4 GLTexture的bind / unbind、wrap和filter方法 190
5.5.5 GLTexture的createDefaultTexture靜態方法 191
5.6 本章總結 192
第6章 3D圖形中的數學基礎 193
6.1 坐標系 193
6.1.1 OpenGL / WebGL中的坐標系 193
6.1.2 左手坐標系與右手坐標系 194
6.2 TSM數學庫 196
6.3 向量 197
6.3.1 向量的概念 197
6.3.2 向量的大小（或長度） 198
6.3.3 兩個向量之間的距離 199
6.3.4 單位向量 199
6.3.5 向量的加法 199
6.3.6 向量的減法 200
6.3.7 向量的縮放 201
6.3.8 負向量 202
6.3.9 向量的點乘 202
6.3.10 向量的叉乘 203
6.4 矩陣 204
6.4.1 矩陣的定義 205
6.4.2 矩陣的乘法 205
6.4.3 單位矩陣 206
6.4.4 矩陣的轉置 207
6.4.5 矩陣的行列式與求逆 207
6.5 仿射變換 208
6.5.1 平移矩陣 209
6.5.2 縮放矩陣 209
6.5.3 繞任意軸旋轉矩陣 210
6.6 視圖矩陣與投影矩陣 211
6.6.1 視圖（攝像機）矩陣 212
6.6.2 投影矩陣 213
6.7 四元數 214
6.8 平面 215
6.8.1 構造平面 216
6.8.2 平面的單位化 217
6.8.3 點與平面的距離與關係 217
6.9 矩陣堆疊 218
6.9.1 構造函式與worldMatrix屬性 219
6.9.2 矩陣的入棧、出棧及load方法 219
6.9.3 仿射變換操作 220
6.10 攝像機 220
6.10.1 成員變數和構造函式 221
6.10.2 攝像機的移動和旋轉 222
6.10.3 攝像機的更新 224
6.10.4 攝像機的相關屬性 225
6.11 WebGLCoordSystem類 227
6.12 本章總結 228
第7章 多視口渲染基本幾何體、坐標系及文字 230
7.1 使用GLMeshBuilder多視口渲染基本幾何體 230
7.1.1 Demo的需求描述 230
7.1.2 Demo的成員變數和構造函式 231
7.1.3 drawByMatrixWithColorShader方法繪製流程 233
7.1.4 使用INTERLEAVED頂點存儲格式繪製三角形 234
7.1.5 使用SEQUENCED頂點存儲格式繪製四邊形 235
7.1.6 使用SEPARATED頂點存儲格式繪製立方體 236
7.1.7 創建多視口的方法 239
7.1.8 WebGL中的紋理坐標系 240
7.1.9 drawByMultiViewportsWithTextureShader方法繪製流程 240
7.1.10 繪製紋理立方體 242
7.1.11 實現Atlas紋理貼圖效果 243
7.1.12 收尾工作 245
7.2 坐標系、文字渲染及空間變換Demo 246
7.2.1 Demo的需求描述 246
7.2.2 Demo的成員變數和構造函式 247
7.2.3 生成單視口或多視口坐標係數組 248
7.2.4 覆寫（override）更新和渲染虛方法 249
7.2.5 覆寫（override）鍵盤事件處理虛方法 250
7.2.6 drawFullCoordSystem方法 250
7.2.7 drawFullCoordSystemWithRotatedCube方法 252
7.2.8 DrawHelper類的drawFullCoordSystem方法 254
7.2.9 深度測試對坐標系繪製的影響 255
7.2.10 drawText方法 256
7.2.11 MathHelper類的obj2GLViewportSpace方法 258
7.2.12 3D圖形中的數學變換流水線 258
7.3 本章總結 259
第3篇 開發實戰
第8章 解析與渲染Quake3 BSP場景 262
8.1 Q3BspApplication入口類 262
8.2 解析Quake3 BSP二進制檔案 264
8.2.1 Quake3BspParser類的常量定義 264
8.2.2 Q3BSPLump結構定義 265
8.2.3 解析BSP檔案頭 266
8.2.4 解析實體字元串數據 267
8.2.5 解析材質數據 269
8.2.6 解析頂點數據 270
8.2.7 解析頂點索引數據 273
8.2.8 解析渲染表面數據 273
8.2.9 Quake3與WebGL坐標系轉換 276
8.3 渲染Quake3 BSP場景 277
8.3.1 Quake3BspScene的初始化 278
8.3.2 DrawSurface對象 278
8.3.3 封裝Promise載入所有紋理 279
8.3.4 生成GLStaticMesh對象 280
8.3.5 繪製整個BSP場景 282
8.4 本章總結 283
第9章 解析和渲染Doom3 PROC場景 285
9.1 Doom3Application入口類 285
9.2 解析Doom3 PROC場景 286
9.2.1 Doom3詞法解析規則 287
9.2.2 IDoom3Tokenizer詞法解析器 287
9.2.3 Doom3 PROC檔案格式總覽 288
9.2.4 Doom3ProcParser的parse方法 289
9.2.5 Doom3Area、Doom3Surface及Doom3Vertex類 290
9.2.6 Doom3ProcParser的_readArea方法 292
9.2.7 Doom3ProcParser的_readSurface方法 293
9.2.8 Doom3ProcParser的_readPortals方法 295
9.2.9 Doom3ProcParser的_readNodes方法 297
9.3 使用Doom3ProcScene載入和渲染PROC場景 298
9.3.1 RenderSurface對象 299
9.3.2 Doom3ProcScene的draw方法 299
9.3.3 Doom3ProcScene類的loadTextures方法 300
9.3.4 Doom3ProcScene的parseDoom3Map方法 301
9.4 AABB包圍盒 303
9.4.1 AABB包圍盒與OBB包圍盒的特點 304
9.4.2 構建AABB包圍盒 304
9.4.3 計算AABB包圍盒的9個頂點坐標值 306
9.4.4 計算變換後的AABB包圍盒 307
9.4.5 AABB包圍盒的兩個常用碰檢算法 307
9.5 攝像機視截體 308
9.5.1 攝像機視截體的概念 308
9.5.2 Frustum類的成員變數和構造函式 309
9.5.3 buildFromCamera方法的實現 310
9.5.4 讓Camera類支持Frustum 312
9.5.5 Frustum與包圍盒及三角形的可見行測試 313
9.5.6 讓GLStaticMesh支持包圍盒 314
9.5.7 更新Doom3ProcScene的draw方法 314
9.5.8 將Frustum繪製出來 315
9.5.9 Doom3ProcScene類增加包圍盒繪製方法 316
9.6 本章總結 316
第10章 解析和渲染Doom3 MD5骨骼蒙皮動畫 318
10.1 骨骼蒙皮動畫原理 318
10.1.1 骨骼蒙皮動畫效果演示 319
10.1.2 骨骼蒙皮動畫中的各種坐標系 320
10.1.3 骨骼蒙皮動畫數學關鍵點的問答 321
10.2 解析和渲染.md5mesh檔案格式 322
10.2.1 .md5mesh檔案解析流程 323
10.2.2 .md5mesh中的綁定姿態 324
10.2.3 解析綁定姿態 325
10.2.4 .md5mesh中的蒙皮數據 326
10.2.5 解析蒙皮數據 329
10.2.6 計算頂點最終位置 330
10.2.7 載入和生成紋理 331
10.2.8 繪製綁定姿態（BindPose） 332
10.3 解析和渲染.md5anim檔案格式 333
10.3.1 .md5anim的解析流程 333
10.3.2 解析.md5anim中的關節層次信息 334
10.3.3 解析.md5anim中的包圍盒數據 336
10.3.4 解析.md5anim中的baseframe數據 337
10.3.5 解析.md5anim中的frame數據 338
10.3.6 幀動作姿態結構 339
10.3.7 MD5Anim類的buildLocalSkeleton方法 340
10.3.8 MD5Anim類的updateToModelSpaceSkeleton方法 342
10.3.9 MD5SkinedMesh類的playAnim方法 342
10.3.10 MD5SkinedMesh的drawAnimPose方法 343
10.4 實現MD5SkinedMeshApplication Demo 344
10.5 本章總結 346
作者簡介
步磊峰 計算機圖形編程資深愛好者。有超過15年的程式開發經驗。擅長C/C++、C#、Java、Objective-C、JavaScript和TypeScript等程式語言。在作者的程式人生中，曾經編寫過3D程式、跨平台UI引擎、Java頁游伺服器和微信伺服器，並為國內的多個大型國營金融機構開發過多款移動端App。個人最大的成就是通過內部培訓，為公司培養了20多個C語言、C++及移動端的開發人才。
