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OpenGL ES 3.x游戏开发(上卷)

作者 吴亚峰
出版社 人民邮电出版社
出版日期 2016-10-01
页数 366
格式 Paper book / ebook (PDF)
ISBN 9787115433497
价格 89
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出版信息

ISBN:9787115433497
语言:简体中文
包装/印刷类型:1
开本:16开
出版时间:2016-10-01
页数:366

内容简介

本书共分为16章,内容按照必知必会的基础知识、基于OpenGL ES 3.x实现基本特效以及真实大型应用、游戏案例的顺序进行详细地讲解。为了便于读者学习,本套书附赠的光盘中包含了书中所有案例的完整源代码,最大限度地帮助读者快速掌握各方面的开发技术。

本书共分17章,内容按照必知必会的OpenGL ES 3.x基础知识、基于实现基本特效以及真实大型应用、游戏案例开发的顺序进行详细地讲解。主要内容为:OpenGL ES 3.x的渲染管线介绍,OpenGL ES 3.x可编程渲染管线着色器的着色语言介绍,3D开发中投影、各种变换的原理与实现,介绍了OpenGL ES 3.x中光照的基本原理与实现、点法向量与面法向量的区别以及光照的每顶点计算与每片元计算的差别,介绍了纹理映射的基本原理与使用,介绍了使用OpenGL ES 3.0开发各种3D基本形状的实现,包括圆柱、圆锥、圆环、螺旋管、几何球以及贝塞尔曲线旋转面等内容,讲解了3D模型加载,介绍了混合和雾的基本原理与使用以及常用3D开发技巧,如标志板、天空盒、镜像绘制等,介绍了OpenGL ES 3.0中经常使用的几种剪裁与测试,包括剪裁测试、Alpha测试、模板测试以及任意剪裁平面等,讲解了传感器应用开发和Android 及iOS平台下的OpenGL ES开发。通过两大案例,如休闲类游戏3D可爱抓娃娃和3D楼盘展示系统把所学的知识应用起来,让读者尽快进入实战角色。

本书适合OpenGL ES 3D应用开发的初学者、程序员、游戏开 发者,也适合作为大专院校相关专业师生的学习用书以及培训学校的教材。

图书目录

目录

第 1章 Android概述 1

1.1 Android平台的特点及未来的趋势 1

1.1.1 全新理念带来的体验风暴 1

1.1.2 手机3D游戏和应用增长

迅速 2

1.2 搭建Android开发环境 2

1.2.1 JDK的安装及环境变量的

配置 2

1.2.2 Android SDK的下载与配置 4

1.2.3 Eclipse集成开发环境的下载与配置 5

1.2.4 创建并启动模拟器 8

1.3 Hello Android应用程序的开发 10

1.3.1 第 一个Android应用程序 10

1.3.2 Android应用程序的项目

结构 13

1.3.3 Android应用程序的调试 14

1.3.4 实际设备的联机调试 16

1.4 已有Android项目的导入和运行 16

1.4.1 项目的导入 16

1.4.2 应用程序的运行 17

1.5 Android应用程序运行的机制 18

1.5.1 应用程序的系统架构 18

1.5.2 应用程序框架 18

1.5.3 Android运行时 19

1.5.4 系统库 19

1.5.5 底层Linux内核 20

1.6 小结 20

第 2章 游戏开发相关的 Android基础知识 21

2.1 游戏中的音效 21

2.1.1 游戏中的即时音效 21

2.1.2 即时音效的一个案例 22

2.1.3 背景音乐播放技术 24

2.1.4 简易音乐播放器的实现 26

2.2 简单数据的存储—Preferences 29

2.2.1 Preferences简介 29

2.2.2 Preferences实现访问时间的

记录 29

2.3 手机自带数据库—SQLite 30

2.3.1 初识SQLite 30

2.3.2 SQLite数据库的基本操作 31

2.3.3 SQLite数据库的简单案例 32

2.3.4 使用ContentProvider组件

共享数据 34

2.3.5 使用ContentResolver获取

分享数据 36

2.4 文件I/O 37

2.4.1 访问SD卡中的文件 38

2.4.2 访问手机中的文件夹 39

2.4.3 读取assets文件夹下的内容 41

2.5 Socket网络通信 42

2.5.1 Socket开发基本知识 42

2.5.2 服务器端 43

2.5.3 客户端 44

2.6 蓝牙通信 45

2.6.1 蓝牙通信的基本知识 45

2.6.2 聊天案例概览 46

2.6.3 聊天案例的开发过程 47

2.7 小结 57

第3章 初识OpenGL ES 3.x 58

3.1 OpenGL ES 3.x概述 58

3.1.1 OpenGL ES 3.x简介 58

3.1.2 初识OpenGL ES 3.0应用

程序 61

3.1.3 OpenGL ES 3.1新特性简介 68

3.2 着色器与渲染管线 68

3.2.1 OpenGL ES 2.0的渲染管线 68

3.2.2 OpenGL ES 3.0的渲染管线 74

3.2.3 OpenGL ES中立体物体的

构建 76

3.3 主流手机GPU大PK 77

3.3.1 手机GPU四大家族对比 77

3.3.2 主流GPU的性能参数比较 80

3.4 小结 81

第4章 着色语言Shading Language 82

4.1 着色语言概述 82

4.2 着色语言基础 82

4.2.1 数据类型概述 83

4.2.2 数据类型的基本使用 87

4.2.3 运算符 89

4.2.4 构造函数 91

4.2.5 类型转换 92

4.2.6 存储限定符 93

4.2.7 插值限定符 98

4.2.8 一致块 99

4.2.9 layout限定符 100

4.2.10 流程控制 102

4.2.11 函数的声明与使用 104

4.2.12 片元着色器中浮点变量

 精度的指定 105

4.2.13 程序的基本结构 106

4.3 特殊的内建变量 106

4.3.1 顶点着色器中的内建变量 106

4.3.2 片元着色器中的内建变量 107

4.3.3 内建常量 108

4.3.4 内建uniform变量 108

4.4 着色语言的内置函数 109

4.4.1 角度转换与三角函数 109

4.4.2 指数函数 110

4.4.3 常见函数 111

4.4.4 几何函数 114

4.4.5 矩阵函数 116

4.4.6 向量关系函数 116

4.4.7 纹理采样函数 117

4.4.8 微分函数 120

4.4.9 浮点数的打包与解包函数 120

4.5 用invariant修饰符避免值变问题 121

4.6 预处理器 122

4.7 小结 123

第5章 必知必会的3D开发知识—

投影及各种变换 124

5.1 摄像机的设置 124

5.2 两种投影方式 125

5.2.1 正交投影 125

5.2.2 透视投影 132

5.3 各种变换 134

5.3.1 基本变换的相关数学知识 134

5.3.2 平移变换 135

5.3.3 旋转变换 138

5.3.4 缩放变换 139

5.3.5 基本变换的实质 140

5.4 所有变换的完整流程 141

5.5 绘制方式 144

5.5.1 各种绘制方式概览 145

5.5.2 点与线段绘制方式 146

5.5.3 三角形条带与扇面绘制方式 147

5.5.4 顶点法与索引法 151

5.5.5 layout限定符的使用 155

5.6 顶点常量属性 156

5.6.1 顶点常量基本知识 156

5.6.2 一个简单的案例 156

5.7 设置合理的视角 158

5.8 设置合理的透视参数 163

5.9 多边形偏移 166

5.10 卷绕和背面剪裁 168

5.10.1 基本知识 168

5.10.2 一个简单的案例 169

5.11 小结 170

第6章 光照 171

6.1 曲面物体的构建 171

6.1.1 球体构建的基本原理 171

6.1.2 案例效果概览 172

6.1.3 开发步骤 172

6.2 基本光照效果 175

6.2.1 光照的基本模型 175

6.2.2 环境光 175

6.2.3 散射光 177

6.2.4 镜面光 181

6.2.5 三种光照通道的合成 185

6.3 定位光与定向光 187

6.4 点法向量和面法向量 189

6.5 光照的每顶点计算与每片元计算 191

6.6 小结 193

第7章 纹理映射 194

7.1 初识纹理映射 194

7.1.1 基本原理 194

7.1.2 一个简单的案例 195

7.1.3 色彩通道的灵活组合 199

7.2 纹理拉伸 201

7.2.1 三种拉伸方式概览 201

7.2.2 不同拉伸方式的案例 203

7.3 纹理采样 207

7.3.1 纹理采样概述 207

7.3.2 **近点采样 207

7.3.3 线性纹理采样 208

7.3.4 MIN与MAG采样 209

7.3.5 不同纹理采样方式的案例 210

7.4 mipmap纹理技术 214

7.5 多重纹理与过程纹理 215

7.5.1 案例概览 215

7.5.2 将2D纹理映射到球面上的

策略 216

7.5.3 案例的场景结构 217

7.5.4 开发过程 218

7.6 压缩纹理的使用 224

7.7 点精灵 226

7.7.1 基本知识 226

7.7.2 一个简单案例 227

7.8 3D纹理 229

7.9 2D纹理数组 233

7.10 采样器配置对象的使用 237

7.11 小结 239

第8章 3D基本形状的构建 240

8.1 圆柱体 240

8.1.1 顶点原始位置的生成 240

8.1.2 案例的开发 242

8.2 圆锥体 244

8.2.1 顶点原始位置的生成 244

8.2.2 案例的开发 246

8.3 圆环体 248

8.3.1 顶点原始位置的生成 248

8.3.2 案例的开发 249

8.4 螺旋管 250

8.4.1 顶点原始位置的生成 250

8.4.2 案例的开发 251

8.5 几何球 252

8.5.1 顶点原始位置的生成 252

8.5.2 案例的开发 254

8.6 足球碳分子模型的搭建 259

8.6.1 搭建的基本原理 259

8.6.2 案例的开发 261

8.7 贝塞尔曲线及旋转面 264

8.7.1 三维旋转曲面的生成 264

8.7.2 贝塞尔曲线 265

8.7.3 Bezier曲线生成工具 266

8.7.4 印度古典建筑场景的开发 268

8.8 小结 269

第9章 更逼真的游戏场景——3D模型

加载 270

9.1 obj模型文件概述 270

9.1.1 obj文件的格式 270

9.1.2 用3ds Max设计3D模型 271

9.2 加载obj文件 272

9.2.1 加载仅有顶点坐标与面数据的obj文件 272

9.2.2 加载后自动计算面法向量 275

9.2.3 加载后自动计算平均法

向量 278

9.2.4 加载纹理坐标 280

9.2.5 加载顶点法向量 283

9.3 双面光照 284

9.4 小结 286

第 10章 独特的场景渲染技术—

 混合与雾 287

10.1 混合技术 287

10.1.1 混合基本知识 287

10.1.2 源因子和目标因子 288

10.1.3 简单混合效果案例 290

10.1.4 ETC2压缩纹理的使用 292

10.2 地月系云层效果的实现 295

10.3 雾 297

10.3.1 雾的原理与优势 297

10.3.2 雾的简单实现 298

10.4 小结 300

第 11章 常用的3D开发技巧— 标志板、天空盒、镜像绘制等 301

11.1 标志板 301

11.1.1 案例效果与基本原理 301

11.1.2 开发步骤 302

11.2 灰度图地形 305

11.2.1 基本原理 306

11.2.2 普通灰度图地形 306

11.2.3 过程纹理地形 309

11.2.4 MipMap地形 311

11.2.5 顶点着色器采样纹理

 地形 312

11.3 用粒子沉积算法构建地形 314

11.3.1 粒子沉积法的基本原理 314

11.3.2 地形设计器的使用 316

11.3.3 粒子沉积的核心算法类 318

11.4 天空盒与天空穹 319

11.4.1 天空盒 319

11.4.2 天空穹 321

11.4.3 天空盒与天空穹的使用

 技巧 322

11.5 简单镜像效果 323

11.5.1 镜像基本原理 323

11.5.2 基本效果案例 323

11.5.3 升级效果案例 326

11.6 动态文本输出 327

11.6.1 案例效果与基本原理 327

11.6.2 具体开发步骤 327

11.7 非真实感绘制 329

11.7.1 基本原理与案例效果 329

11.7.2 具体开发步骤 331

11.8 描边效果的实现 333

11.8.1 沿法线挤出轮廓 333

11.8.2 在视空间中挤出 335

11.9 小结 336

第 12章 渲染出更加酷炫的3D场景—

 几种剪裁与测试 337

12.1 剪裁测试 337

12.1.1 基本原理与核心代码 337

12.1.2 一个主次视角的简单案例 337

12.2 Alpha测试 338

12.2.1 Alpha测试基本原理 339

12.2.2 一个椭圆窗口的案例 339

12.3 模板测试 341

12.3.1 基本原理 341

12.3.2 一个简单的案例 343

12.4 任意剪裁平面 344

12.4.1 基本原理 344

12.4.2 茶壶被任意平面剪裁的

 案例 345

12.5 小结 346

第 13章 引人入胜的游戏特性—

 传感器应用开发 347

13.1 基本的开发流程 347

13.2 加速度传感器 349

13.2.1 加速度传感器简介 349

13.2.2 案例的开发 350

13.3 磁场传感器 351

13.3.1 磁场传感器简介 351

13.3.2 案例的开发 351

13.4 陀螺仪传感器 352

13.4.1 陀螺仪传感器简介 352

13.4.2 案例的开发 353

13.5 光传感器 354

13.5.1 光传感器简介 354

13.5.2 案例的开发 354

13.6 温度传感器 355

13.6.1 温度传感器简介 355

13.6.2 案例的开发 355

13.7 接近传感器 356

13.7.1 接近传感器简介 357

13.7.2 案例的开发 357

13.8 姿态传感器 358

13.8.1 姿态传感器简介 358

13.8.2 案例的开发 360

13.9 加速度传感器综合案例 361

13.10 传感器的坐标轴问题 363

13.11 小结 366

第 14章 Android NDK及iOS 平台下的

 OpenGL ES开发 367

14.1 使用Android NDK进行OpenGL ES

 开发 367

14.1.1 Android NDK开发环境的下

 载及配置 367

14.1.2 Android NDK项目在Eclipse

 中的配置 370

14.1.3 使用Android NDK开发简单的

 OpenGL ES 3.0程序 371

14.2 使用Android NDK开发山地地形

 场景 378

14.2.1 案例效果及山地绘制类的

 开发 379

14.2.2 NDK端渲染函数的开发 380

14.3 基于iOS平台开发OpenGL ES 3.0

 程序 382

14.3.1 案例运行效果及Xcode项目的

 创建 382

14.3.2 案例的开发过程 385

14.4 基于iOS平台的地月系场景

 案例 390

14.4.1 案例的运行效果 391

14.4.2 案例的开发过程 391

14.5 小结 394

第 15章 Web端3D游戏开发——WebGL 3D应用开发 395

15.1 WebGL概览 395

15.1.1 WebGL简介 395

15.1.2 WebGL效果展示 396

15.2 初识WebGL应用 396

15.2.1 WebGL应用案例部署运行

 步骤简介 397

15.2.2 简单渲染3D模型案例的

 开发 397

15.3 加入光照效果的WebGL案例 404

15.4 带有纹理贴图的WebGL案例 407

15.4.1 一个简单的案例 408

15.4.2 WebGL版的地月系案例 411

15.5 小结 413

第 16章 休闲类游戏—3D

 可爱抓娃娃 414

16.1 游戏的背景及功能概述 414

16.1.1 背景描述 414

16.1.2 功能介绍 414

16.2 游戏的策划及准备工作 417

16.2.1 游戏的策划 417

16.2.2 手机平台下游戏的准备

 工作 418

16.3 游戏的架构 420

16.3.1 各个类的简要介绍 420

16.3.2 游戏框架简介 423

16.4 界面显示类 424

16.4.1 显示界面类

 MySurfaceView 424

16.4.2 游戏界面类GameView 426

16.4.3 游戏主菜单界面类MainView 430

16.5 辅助工具类 431

16.5.1 辅助类 432

16.5.2 自定义管理器类 436

16.5.3 线程类 439

16.6 绘制相关类 441

16.6.1 3D模型绘制类的开发 441

16.6.2 BN2DObject绘制类的开发 442

16.7 粒子系统的开发 444

16.7.1 基本原理 444

16.7.2 开发步骤 444

16.8 本游戏中的着色器 447

16.9 游戏的优化及改进 449

16.10 小结 449

第 17章 基于WebGL的3D 楼盘展示

 系统 450

17.1 应用背景及功能概述 450

17.1.1 背景概述 450

17.1.2 功能介绍 450

17.2 功能预览及架构 451

17.2.1 基于WebGL的3D楼盘展示

 系统功能预览 451

17.2.2 基于WebGL的3D楼盘展示

 系统目录结构 454

17.3 Web平台下应用开发前的准备

 工作 455

17.3.1 图片资源的搜集 455

17.3.2 模型资源的采集 456

17.4 地图设计器的开发 457

17.4.1 地图设计器的开发设计

 思路 457

17.4.2 地图设计器的框架介绍 458

17.4.3 地图设计器的开发步骤 458

17.5 公共函数介绍 461

17.5.1 工具函数文件GLUtil.js 461

17.5.2 obj加载文件

 LoadObjUtil.js 463

17.5.3 着色器加载文件

 LoadShaderUtil.js 464

17.5.4 3D物体绘制文件

 ObjObject.js 465

17.5.5 矩阵操作函数文件

 MatrixState.js 466

17.6 物体创建及绘制相关函数介绍 467

17.6.1 创建普通物体文件

 loadObject.js 467

17.6.2 地面绘制文件

 DrawLandMaps.js 468

17.6.3 普通按钮绘制文件

 DrawButton.js 470

17.7 各个功能模块的实现 470

17.7.1 主界面mainView.html的

 开发 470

17.7.2 楼房模型界面

 houseModel.html的实现 475

17.7.3 户体模型界面

 roomType.html的开发 477

17.7.4 小区浏览界面

 residentialGarden.html的

 实现 478

17.8 应用中运用的着色器介绍 481

17.8.1 普通物体着色器 481

17.8.2 不带光照物体着色器 483

17.8.3 天空盒着色器 483

17.9 应用的优化与改进 484

17.10 小结 484

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