OpenGLES3.x游戏开发上卷

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。
● 基于SDK的大型游戏案例——3D可爱抓娃娃和基于WebGL的大型案例——3D楼盘展示系统，方便读者快速上手。

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。

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　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　最近点采样　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