OpenGLES3x游戏开发下卷

　　内容覆盖了学习OpenGL ES 3.x的必知必会的知识到基于OpenGL ES 3.x实现各种基础特效的技术
　　● 介绍了OpenGL ES 3.x渲染管线的知识和使用OpenGL ES 3.x的着色语言
　　● 介绍了OpenGL ES 3.x中的光照、纹理映射、3 D 模型加载、混合和雾等基础特效， 以及常用的
　　3 D 开发技巧， 如标志板、天空盒、镜像绘制等。
　　● 既介绍了Android下使用SDK基于Java进行开发，又介绍了Android下使用NDK基于C++进行开发，iOS下使用xCode基于C++开发，还介绍了基于HTML5的3D渲染技术WebGL。
　　● 给出了基于NDK的大型游戏案例——火力篮球和iOS下的3D游戏案例——方块翻转，方便读者快速上手应用。

　　本书共分14章，内容涵盖了从OpenGL ES 3.x着色器的使用技巧到高级光影效果以及物理模拟问题的解决。介绍了OpenGL ES 3.x中的各种缓冲区对象和顶点着色器与片元着色器的使用技巧，以及高级光影效果的实现，如凹凸映射、环境反射、阴影、倒影、镜头光晕等。介绍了杰出的3D物理引擎Bullet（Java和C++版本），详细介绍了骨骼动画的开发，包括加载ms3d骨骼动画以及开发自定义格式的骨骼动画。系统地讨论了OpenGL ES 3.x开发中的性能优化问题，介绍了OpenGL ES 3.1新增的计算着色器。给出了基于NDK的大型游戏案例——火力篮球和iOS下的3D游戏案例——方块翻转，方便读者快速上手应用。
　　本书适合游戏开发者、程序员阅读，也适合大专院校相关专业师生的学习用书，以及培训学校的教材。

　　吴亚峰，毕业于北京邮电大学，后留学澳大利亚卧龙岗大学取得硕士学位。1998年开始从事Java应用的开发，有10多年的Java开发与培训经验。主要的研究方向为OpenGL ES、手机游戏、Java EE以及搜索引擎。同时为手机游戏、Java EE独立软件开发工程师，并兼任百纳科技Java培训中心首席培训师。近十年来为数十家杰出企业培养了上千名高级软件开发人员，曾编写过《Android 3D游戏案例开发大全》、《Android平板电脑开发实战详解和典型案例》、《Android游戏开发大全》、《Android应用案例开发大全》、《Unity 3D游戏开发技术详解与典型案例》等多本畅销技术书籍。2008年年初开始关注Android平台下的应用开发，并开发出一系列杰出的Android 3D应用程序与游戏。

第1章　缓冲区对象　1
1．1　顶点缓冲区　1
1．1．1　基本知识　1
1．1．2　一个简单的案例　4
1．2　顶点数组对象　6
1．2．1　基本知识与案例效果　6
1．2．2　案例开发步骤　7
1．3　一致缓冲区对象　8
1．3．1　基本知识与案例效果　9
1．3．2　案例开发步骤　10
1．4　映射缓冲区对象　13
1．4．1　基本知识与案例效果　13
1．4．2　案例开发步骤　15
1．5　其他缓冲区对象操作　18
1．5．1　复制缓冲区对象　18
1．5．2　从颜色缓冲区复制纹理数据　18
1．6　帧缓冲与渲染缓冲　20
1．6．1　帧缓冲与渲染缓冲对象　20
1．6．2　案例开发步骤　23
1．7　多重渲染目标　26
1．7．1　基本知识　26
1．7．2　一个简单的案例　26
1．8　小结　29
第2章　顶点着色器的妙用　30
2．1　飘扬的旗帜　30
2．1．1　基本原理　30
2．1．2　开发步骤　31
2．2　扭动的软糖　33
2．2．1　基本原理　33
2．2．2　开发步骤　34
2．3　风吹椰林场景的开发　35
2．3．1　椰子树随风摇摆的基本原理　35
2．3．2　开发步骤　36
2．4　展翅飞翔的雄鹰　39
2．4．1　基本原理　39
2．4．2　开发步骤　40
2．5　二维扭曲　42
2．5．1　基本原理　42
2．5．2　开发步骤　43
2．6　吹气膨胀特效　45
2．6．1　特效基本原理　46
2．6．2　特效开发步骤　46
2．7　固定渲染管线与可编程渲染管线实现方案的对比　48
2．8　小结　49
第3章　片元着色器的妙用　50
3．1　程序纹理技术　50
3．1．1　砖块着色器　50
3．1．2　沙滩球着色器　52
3．2　数字图像处理　53
3．2．1　卷积的基本知识　53
3．2．2　平滑过滤　54
3．2．3　边缘检测　55
3．2．4　锐化处理　56
3．2．5　浮雕效果　56
3．2．6　图像渐变　58
3．2．7　卡通渲染特效　59
3．3　分形着色器　60
3．3．1　曼德布罗集简介　61
3．3．2　曼德布罗集着色器的实现　61
3．3．3　将曼德布罗集纹理应用到实际物体上　63
3．3．4　茱莉亚集着色器的实现　63
3．4　3D纹理的妙用　65
3．4．1　噪声函数的基础知识　65
3．4．2　柏林噪声函数生成工具　68
3．4．3　3D噪声纹理木头茶壶的
开发　69
3．5　体积雾　72
3．5．1　基本原理　72
3．5．2　开发步骤　73
3．6　粒子系统火焰的开发　75
3．6．1　火焰的基本原理　75
3．6．2　普通版火焰　77
3．6．3　点精灵版火焰　82
3．6．4　变换反馈版火焰　85
3．7　小结　89
第4章　真实光学环境的模拟　90
4．1　反射环境模拟　90
4．1．1　案例效果与基本原理　90
4．1．2　反射环境开发步骤　91
4．2　折射环境模拟　93
4．2．1　案例效果与基本原理　93
4．2．2　开发步骤　95
4．3　色散效果的模拟　96
4．3．1　案例效果与基本原理　96
4．3．2　开发步骤　97
4．4　菲涅尔效果的模拟　97
4．4．1　案例效果与基本原理　97
4．4．2　菲涅尔效果开发步骤　98
4．5　凹凸映射　99
4．5．1　案例效果与基本原理　99
4．5．2　法向量纹理图的生成　100
4．5．3　切向量的计算　103
4．5．4　案例的开发　105
4．5．5　使用3ds Max制作法向量
纹理图　109
4．6　高真实感地形　111
4．6．1　基本思路　111
4．6．2　一个简单的案例　112
4．7　镜头光晕　115
4．7．1　基本原理　115
4．7．2　一个简单的案例　116
4．8　小结　119
第5章　阴影及高级光照　120
5．1　投影贴图　120
5．1．1　案例效果与基本原理　120
5．1．2　开发步骤　121
5．2　阴影的重要性　123
5．3　平面阴影　125
5．3．1　案例效果与基本原理　125
5．3．2　开发步骤　126
5．4　阴影映射　129
5．4．1　阴影映射案例效果与基本
原理　129
5．4．2　距离纹理图的生成　130
5．4．3　阴影场景的绘制　135
5．5　阴影贴图　138
5．5．1　案例效果与基本原理　138
5．5．2　开发步骤　139
5．6　静态光照贴图　140
5．6．1　案例效果与基本原理　140
5．6．2　使用3ds Max制作静态光照
贴图　141
5．6．3　案例的开发　142
5．7　聚光灯高级光源　144
5．7．1　案例效果与基本原理　144
5．7．2　案例的开发　145
5．8　半球光照　146
5．8．1　案例效果与基本原理　146
5．8．2　案例的开发　148
5．9　光线跟踪　149
5．9．1　光线跟踪案例效果与基本
原理　149
5．9．2　光线跟踪开发步骤　153
5．10　高级镜像技术　162
5．10．1　案例效果与基本原理　162
5．10．2　开发步骤　163
5．11　高真实感水面倒影　168
5．11．1　案例效果与基本原理　168
5．11．2　开发步骤　170
5．12　运动模糊　175
5．12．1　普通运动模糊　176
5．12．2　高级运动模糊　179
5．13　小结　183
第6章　游戏开发中的物理学　184
6．1　碰撞检测基本技术　184
6．1．1　AABB包围盒的基本原理　184
6．1．2　AABB包围盒的计算　185
6．1．3　AABB包围盒的碰撞检测　186
6．1．4　一个AABB包围盒的案例　188
6．1．5　旋转后的AABB包围盒　189
6．1．6　AABB包围盒的使用要点　193
6．1．7　OBB包围盒　193
6．2　穿透效应　194
6．2．1　案例的运行效果与基本
原理　194
6．2．2　具体开发步骤　195
6．3　粒子系统　195
6．3．1　案例运行效果与基本原理　195
6．3．2　CPU版案例的开发　196
6．3．3　GPU版案例开发步骤　197
6．4　弹簧质点模型模拟旗帜　199
6．4．1　弹簧质点模型基本原理　199
6．4．2　弹簧质点模型案例的运行效果及开发步骤　200
6．5　弹簧质点模型模拟球网　208
6．5．1　弹簧质点模型的基本原理　209
6．5．2　弹簧质点模型的案例的运行效果及开发步骤　209
6．6　小结　211
第7章　3D物理引擎一——JBullet　212
7．1　物理引擎很重要　212
7．1．1　什么是物理引擎　212
7．1．2　常见的物理引擎　212
7．2　JBullet物理引擎概览　214
7．2．1　基本的物理学概念　215
7．2．2　JBullet中常用类的介绍　216
7．3　箱子相互碰撞的案例　223
7．3．1　案例运行效果及准备工作　223
7．3．2　案例的基本框架结构　224
7．3．3　常量类——Constant　225
7．3．4　3D场景渲染类——MySurfaceView　225
7．3．5　水平地面——TexFloor类　227
7．3．6　箱子——TexCube类　228
7．4　复合碰撞形状的使用　229
7．4．1　案例运行效果　229
7．4．2　立方体圆柱复合形状——CubeCylinder类　229
7．5　凹凸地形的案例　231
7．5．1　案例运行效果　231
7．5．2　地形类——LandForm　232
7．6　任意形状物体的碰撞　233
7．6．1　案例运行效果　233
7．6．2　加载物体类——LoadedObject VertexNormal　233
7．6．3　加载物体刚体类——LoadRigidBody　234
7．7　铰链关节　235
7．7．1　铰链关节的基本知识　235
7．7．2　铰链关节案例的运行效果　236
7．7．3　铰链关节旋转角速度的计算　237
7．7．4　3D界面渲染类——MySurfaceView　238
7．8　滑动关节　240
7．8．1　滑动关节的基本知识　240
7．8．2　案例效果图　241
7．8．3　3D界面渲染类——MySurfaceView　241
7．9　六自由度关节　244
7．9．1　六自由度关节的基本知识　244
7．9．2　六自由度关节案例的运行
效果　245
7．9．3　人偶类——Doll　246
7．9．4　拾取时采用的点对点关节　247
7．10　交通工具　250
7．10．1　交通工具开发要点　250
7．10．2　交通工具案例的运行
效果　251
7．10．3　3D场景渲染类——
MySurfaceView　251
7．10．4　汽车类——Car　253
7．10．5　汽车绘制类——
VehicleDraw　257
7．11　小结　258
第8章　3D物理引擎二——Bullet　259
8．1　Bullet中的常用类和结构体　259
8．1．1　btScalar类——被封装的
浮点类　259
8．1．2　btVector3类——三维向量类　259
8．1．3　btTransform类——变换类　261
8．1．4　btRigidBody类——刚体类　262
8．1．5　btDynamicsWorld类——物理世界类　263
8．1．6　btDiscreteDynamicsWorld类——
离散物理世界类　264
8．1．7　btSoftRigidDynamicsWorld类——支持模拟软体的物理
世界类　264
8．1．8　btCollisionShape类——碰撞形状类　265
8．1．9　btStaticPlaneShape类——静态平面形状　265
8．1．10　btSphereShape类——球体形
状类　266
8．1．11　btBoxShape类——长方体盒
碰撞形状类　266
8．1．12　btCylinderShape类——圆柱
形状类　266
8．1．13　btCapsuleShape类——胶囊
形状类　266
8．1．14　btConeShape类——圆锥形
状类　267
8．1．15　btCompoundShape类——复
合碰撞形状类　267
8．2　简单的物理场景　267
8．2．1　案例运行效果　267
8．2．2　案例的基本框架结构　268
8．2．3　3D场景渲染类——GL2JNIView类　269
8．2．4　主控制类——HelloBulletActivity类　271
8．2．5　本地方法声明及动态库加载类——JNIPort类　272
8．2．6　封装的物体类——TexBody
类　273
8．2．7　矩形绘制类——TextrueRect
类　273
8．2．8　长方体物体类——TexCuboid
类　276
8．2．9　水平地面类——TexPlane类　278
8．2．10　初始化及渲染函数文件——
main．cpp　279
8．3　各式各样的物体下落　281
8．3．1　案例运行效果　281
8．3．2　圆锥物体类——TexCone类　282
8．3．3　球物体类——TexBall类　284
8．3．4　胶囊物体类——
TexCapsule类　285
8．3．5　圆柱物体类——TexCylinderShape类　287
8．3．6　初始化及渲染函数文件——main．cpp　289
8．4　旋转的陀螺　290
8．4．1　案例运行效果　290
8．4．2　陀螺物体类——MyCompoundShape类　290
8．4．3　初始化及渲染函数文件——main．cpp　292
8．5　消失的木块　292
8．5．1　案例运行效果　292
8．5．2　初始化及渲染函数文件——main．cpp　293
8．6　物体碰撞下落　295
8．6．1　案例运行效果　295
8．6．2　初始化及渲染函数文件——main．cpp　296
8．7　关节　297
8．7．1　关节的父类——btTypedConstraint类　297
8．7．2　铰链关节——btHingeConstraint类　297
8．7．3　铰链关节的案例——球落
门开　299
8．7．4　齿轮关节——btGearConstraint类　300
8．7．5　齿轮关节的案例——转动的齿轮　301
8．7．6　点对点关节——btPoint2Point Constraint类　302
8．7．7　点对点关节的案例——悬挂的物体　303
8．7．8　滑动关节——btSliderConstraint类　304
8．7．9　滑动关节的案例——六个方向的物体滑动　305
8．7．10　六自由度关节——btGeneric6
DofConstraint类　308
8．7．11　六自由度关节的案例——掉
落的蜘蛛　309
8．8　三角形网格形状类　311
8．8．1　三角形索引数组类——btTriangle IndexVertexArray类　311
8．8．2　层次包围结构三角形网格形状类——btBvhTriangleMesh Shape类　312
8．8．3　层次包围结构三角形网格形状类的案例——波动的水纹　313
8．9　交通工具类　316
8．9．1　交通工具类——btRaycastVehicle类　317
8．9．2　交通工具的案例——移动的小车　318
8．10　固定三角形网格形状类　324
8．10．1　固定三角形网格形状类——
btGImpactMeshShape类　324
8．10．2　固定形状物体案例　325
8．11　软体　327
8．11．1　软体帮助类——btSoftBody
Helps类　327
8．11．2　软布案例　328
8．11．3　三角形网格软体案例　331
8．11．4　绳索软体案例　334
8．12　光线投射回调结构体　336
8．12．1　光线投射回调结构体
ClosestRayResultCallback　336
8．12．2　光线投射的案例——旋转
光线　337
8．13　小结　339
第9章　骨骼动画　340
9．1　自己开发骨骼动画　340
9．1．1　骨骼动画的基本原理　340
9．1．2　开发步骤　343
9．1．3　机器人模型在地面上运动时的问题　348
9．2　ms3d文件的加载　351
9．2．1　ms3d文件的格式　351
9．2．2　将3ds Max动画文件转换为ms3d文件　355
9．2．3　Java语言加载ms3d文件案例的开发　359
9．2．4　C++语言加载ms3d文件案例的开发　372
9．3　自定义格式骨骼动画的加载　373
9．3．1　bnggdh文件的格式　373
9．3．2　Bnggdh类　376
9．3．3　加载bnggdh文件的案例　377
9．4　小结　379
第10章　必知必会的开发技术—— 游戏开发小贴士　380
10．1　3D拾取技术　380
10．1．1　3D拾取案例效果与基本
原理　380
10．1．2　开发步骤　382
10．2　多点触控　386
10．2．1　多点触控案例效果与基本
原理　386
10．2．2　开发步骤　387
10．3　多键监听　389
10．3．1　案例效果与基本原理　389
10．3．2　开发步骤　390
10．4　小结　392
第11章　让应用运行更流畅——
性能优化　393
11．1　着色器的优化　393
11．1．1　计算量与计算频率相关的
问题　393
11．1．2　其他需要注意的问题　394
11．2　纹理图的优化　395
11．3　3D图形绘制的优化　396
11．3．1　CPU阶段的优化　396
11．3．2　几何阶段的优化　397
11．3．3　光栅化阶段的优化　398
11．3．4　使用帧缓冲区对象时的性能
问题　398
11．3．5　尽量减少状态的变化　399
11．4　图元重启　399
11．4．1　基本原理　399
11．4．2　一个简单的案例　400
11．5　几何体实例渲染　401
11．5．1　基本原理　401
11．5．2　一个简单的案例　402
11．5．3　基于实例渲染的海量草地　403
11．6　着色器程序的外部加载　406
11．7　计算着色器的使用　409
11．7．1　基本知识　409
11．7．2　动态法向量光照水面
案例　413
11．8　小结　418
第12章　杂项　419
12．1　遮挡查询　419
12．1．1　相关方法　419
12．1．2　案例开发步骤　420
12．2　增强现实基础　422
12．2．1　基本知识与案例效果　422
12．2．2　一个简单的案例　423
12．3　保存屏幕图像　426
12．4　读取Android系统的GPU参数　428
12．5　多重采样抗锯齿　429
12．5．1　基本知识与案例效果　429
12．5．2　一个简单的案例　430
12．6　小结　431
第13章　Android NDK体育竞技
游戏——火力篮球　432
13．1　游戏背景及功能简述　432
13．1．1　背景概述　432
13．1．2　功能介绍　432
13．2　游戏的策划及准备工作　434
13．2．1　游戏的策划　434
13．2．2　Android平台下游戏开发的
准备工作　435
13．3　游戏的架构　436
13．3．1　各个类简要介绍　436
13．3．2　游戏的框架简介　438
13．4　游戏公共类　439
13．4．1　游戏入口类——BasketBullet Activity　439
13．4．2　场景渲染类——
GL2JNIView　440
13．4．3　本地方法声明及动态库加载
类——JNIPort　442
13．4．4　现实本地方法的相关文件
——jni_code．c　443
13．4．5　现实本地方法的相关文件
——main．cpp　443
13．5　辅助界面相关类　446
13．5．1　着色器管理类——ShaderManager　446
13．5．2　着色器脚本的开发　448
13．5．3　数据库工具类——
SQLiteUtil　452
13．5．4　纹理矩形类——
TextureRect　454
13．5．5　游戏资源加载界面类——LoadingView　456
13．5．6　菜单界面类——MenuView　458
13．5．7　记录界面类——
RecordView　460
13．6　游戏界面相关类　462
13．6．1　游戏界面类——
GameView　462
13．6．2　墙面刚体封装类——
TexCuboid　467
13．6．3　篮球刚体封装类——
TexBall　468
13．6．4　任何形状类——
AnyShapeByVectices　470
13．6．5　任何形状刚体封装类——
TexTriangleMesh　473
13．6．6　任何形状软体封装类——
SoftObj　474
13．7　游戏的优化及改进　476
第14章　iOS休闲类游戏——方块翻转　477
14．1　游戏背景及功能概述　477
14．1．1　游戏背景概述　477
14．1．2　游戏功能介绍　477
14．2　游戏的策划及准备工作　480
14．2．1　游戏的策划　480
14．2．2　手机平台下游戏的准备
工作　480
14．3　游戏的架构　482
14．3．1　各个类简要介绍　482
14．3．2　游戏框架简介　484
14．4　界面显示类　485
14．4．1　GLView类　485
14．4．2　显示界面类RenderingEngine2　486
14．4．3　游戏界面类GameView　488
14．4．4　帮助界面类HelpView　491
14．5　辅助工具类　493
14．5．1　常量类Constant　493
14．5．2　计算交点坐标辅助类
IntersectantUtil　494
14．6　绘制相关类　495
14．6．1　3D模型绘制类的开发　495
14．6．2　2D物体绘制类的开发　500
14．7　游戏的优化及改进　501
14．8　小结　502