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1.1　数据结构1

1.1.1　顶点1

目录出版者的话专家指导委员会译者序前言第一部分　高级游戏系统剖析第1章 高级游戏系统剖析Ⅰ：构造过程和静态光照1

1.1.2　面2

1.1.3　包围盒4

1.2　构造过程4

1.2.1　从场景几何中创建BSP树4

1.2.2　路径规划的凸体和PVS计算11

1.2.3　处理复杂的地形13

1.2.4　BSP叶节点中的面16

1.2.5　寻找叶凸体16

1.2.6　凸体和伪入口19

1.2.7　潜在可视集24

1.3.1　生成光照贴图的坐标28

1.3　光照贴图的构造28

1.3.2　光照贴图的打包29

1.3.3　对光照贴图的解释30

1.4　BSP管理31

1.5　高级静态光照——辐射度37

附录1.1　构造实践49

附录1.2　辐射度理论基础64

第2章 高级游戏系统剖析Ⅱ：实时处理69

2.1　视见和BSP69

2.1.1　生成视见约束体的面69

2.1.2　远近裁剪面和视见约束体75

2.2　照相机控制77

2.3.1　碰撞和BSP遍历80

2.3　使用BSP的基本碰撞检测和反弹80

2.3.2　粒子／场景检测和反弹81

2.4　特殊的碰撞检测和反弹83

2.4.1　AABB的定义84

2.4.2　AABB类的定义和静态成员的定义84

2.4.3　碰撞检测和碰撞反弹86

2.4.4　使用AABB的伪碰撞反弹87

2.4.5　使用AABB的碰撞检测88

2.4.6　AABB顶点与场景面相交89

2.4.7　场景顶点与AABB面相交90

2.4.8　AABB边与场景边相交92

2.4.9　更精确的碰撞检测95

2.4.10　使用碰撞阈值95

2.5　基本的路径规划96

附录2.1　实时处理的演示102

第3章 高级游戏系统剖析Ⅲ：软件设计与应用编程105

3.1　应用的种类105

3.1.1　插件105

3.1.2　前端111

3.1.3　工具115

3.2 Fly3D引擎体系结构115

3.2.1 FlyMath115

3.2.2 FlyDirectX116

3.2.3 FlyRender118

3.2.4 FlyEngine120

附录3.1 编写一个插件130

4.1　简介145

第二部分　实时渲染第4章 实时渲染145

4.2　顶点、像素和贴图146

4.2.1　基本的逐像素着色146

4.2.2　着色和坐标空间148

4.2.3　25年来主流的插值着色方法和颜色贴图149

4.2.4　标量表示151

4.3　因式分解法156

4.3.1　使用因式分解着色模型的逐像素着色——各向同性模型157

4.3.2　使用因式分解着色模型的逐像素着色——各向异性模型162

4.4　BRDF和真实材质164

4.5　使用BRDF进行逐像素着色167

4.6　环境贴图参数化170

4.6.1　环境贴图参数化：立方映射170

4.6.2　环境贴图参数化：球面映射171

4.6.3　环境贴图参数化：对偶抛物面贴图174

4.6.4　环境贴图——可比点176

4.6.5　立方贴图和向量规范化177

4.7　实现BRDF：可分离的近似177

4.8　着色语言和着色器181

4.8.1　着色语言：简单的历史回顾181

4.8.2　RenderMan着色语言182

4.8.3　实时渲染的着色语言184

第5章 实时渲染：实践192

5.1　基本着色器192

5.1.1　渲染状态192

5.1.2　着色器排序193

5.1.3　着色器类的实现195

5.2　渲染状态196

5.2.1　全局设定196

5.2.2　局部设定196

5.3　着色器实例200

5.3.1　环境映射和铬映射效果——玻璃、金属和铬201

5.3.2　移动发光告示牌202

5.3.3　简单栅栏效果203

5.3.4　高级栅栏效果203

5.3.5　监视器效果204

5.4　实时硬件渲染207

5.4.1　顶点编程207

5.4.3　使用寄存结合器的像素编程219

5.4.2　像素编程219

5.4.4　纹理地址编程223

5.4.5　纹理地址编程——Phong映射224

5.4.6　顶点和像素编程以及多步着色器224

5.5　动态纹理224

5.6　特效228

5.6.1　燃烧尾迹228

5.6.2　加速器230

5.6.3　脉冲星230

附录5.1　使用和探索着色器233

附录5.2　NVIDIA GeForce 3上的顶点编程235

附录5.3　NVIDIA寄存结合器操作237

第6章 几何处理240

6.1 简介240

6.2.1　离线和实时阶段241

6.2　推动因素和定义241

6.2.2　拓扑因素242

6.2.3　离散简化与连续简化242

6.2.4　物体内部分辨率变化243

6.2.5　对称性／可逆性243

6.2.6　局部简化操作243

6.3　排序（误差）标准244

6.3.1　排序标准——外观相似244

6.3.2　排序标准——局部体积不变245

6.3.3　排序标准——二次误差度量246

6.3.4　排序标准——简化外壳247

6.4　简化与属性248

6.4.3　算法框架250

6.4.1　简化与游戏纹理250

6.4.2　简化和蒙皮模型250

6.4.4　顶点去除算法的重新三角形划分251

6.5　实例分析252

6.5.1　实例分析1——渐近式网格技术252

6.5.2　实例分析2——使用微分几何256

6.5.3　实例分析3——网格重新划分算法MAPS260

附录6.1　数学背景264

附录6.2　演示269

第三部分　动画制作第7章 角色动画271

7.1　简介271

7.2　顶点动画与合成274

7.3　骨架动画279

7.4　低层次动画管理284

7.4.1　行进的路径规划286

7.4.2　骨架动画和面向对象的动画控制290

7.4.3　对障碍物的躲避290

7.4.4　路径规划总结292

附录7.1　用四元数描绘旋转292

附录7.2　四元数的实现299

附录7.3　角色动画中效率的考虑303

第8章 动画成形方法310

8.1 简介310

8.2　样条框架311

8.3 自由形状变形312

8.4　扩展自由形状变形（EFFD）315

8.5　曲线变形——铰线316

8.6.1 面向表面的自由形状变形（SOFFD）318

8.6　皮肤控制318

8.6.2　骨架皮肤精致化319

8.6.3　组合皮肤和形状混合322

附录8.1　使用径向基函数进行离散数据插值324

第9章 高级角色动画之要素325

9.1　引言——一种拟人的游戏界面325

9.2　将语言表述转变为动画——示例326

9.2.1　IMPROV（纽约大学媒体研究实验室）327

9.2.2　PAR体系结构（宾夕法尼亚大学人体建模和仿真中心）329

9.2.3　具体化的对话界面代理（MIT媒体实验室）330

9.2.4　游戏结论331

9.3　面部动画、视觉语音和跟踪332

9.4　用于控制、渲染和跟踪面部网格的模型333

9.4.1　基于图像的建模、渲染和跟踪334

9.4.2　跟踪方法336

9.4.3　参数化341

9.4.4　伪肌肉模型343

9.4.5　面片技术345

9.5　视觉语音348

9.6　面部动画和MPEG-4351

9.7　渲染问题351

9.8　总结和问题353

9.8.1　参数化与照片真实性353

9.8.2　网格表示353

9.8.3　皮肤的渲染353

9.8.4　没有声音很多面部动画更好看353

9.8.5　情感和语音353

附录9.1　一个伪肌肉模型的实现355

第10章 基于运动捕捉的角色动画356

10.1　简介356

10.2　运动数据358

10.3　骨架和MoCap——BVH格式359

10.4　运动数据的基本处理361

10.4.1　加速和减速运动361

10.4.2　混合和时间扭曲362

10.4.3　对齐运动序列363

10.4.4　运动扭曲364

10.5　MoCap中的插值365

10.5.1　B样条表示法365

10.5.2　运动混合——动词和副词367

10.6　经典信号处理和MoCap368

10.6.1　傅里叶理论369

10.6.2　傅里叶理论和非周期数据373

10.6.3　傅里叶理论和采样数据374

10.6.4　采样和走样现象377

10.6.5　反走样滤波器379

10.6.6　时间域中的过滤——卷积379

10.7　信号处理和MoCap数据380

10.7.1　傅里叶域中的插值／外推法381

10.7.2　使用拉氏算子的多分辨率滤波382

10.8　运动编辑：基于约束的方案383

10.8.1　运动中的动力学约束384

10.8.2　运动中的运动学约束386

10.8.3　每帧重定位法387

附录10.1　示范390

10.8.4　时空法390

第11章 反向运动学原理391

11.1　例子——二链臂392

11.2　雅可比矩阵394

11.3　IK方法396

11.3.1　使用雅可比阵的微分方法396

11.3.2　最优法400

11.3.3　循环坐标下降法（CCD）401

11.4　反向运动学的实践方案403

11.4.1　混合方法——分析法＋约束最优化法404

11.4.2　混合方法——三阶段：分析法＋约束最优化＋分析法404

11.4.3　防止自碰撞407

11.4.4　IK与运动目标409

参考文献410