OpenGL ES 3.x游戲開發(上卷)

第1章　Android概述　1
1．1　Android平台的特點及未來的趨勢　1
1．1．1　全新理念帶來的體驗風暴　1
1．1．2　手機3D游戲和應用增長迅速　2
1．2　搭建Android開發環境　2
1．2．1　JDK的安裝及環境變量的配置　2
1．2．2　Android SDK的下載與配置　4
1．2．3　Eclipse集成開發環境的下載與配置　5
1．2．4　創建並啟動模擬器　8
1．3　Hello Android應用程序的開發　10
1．3．1　第一個Android應用程序　10
1．3．2　Android應用程序的項目結構　13
1．3．3　Android應用程序的調試　14
1．3．4　實際設備的聯機調試　16
1．4　已有Android項目的導入和運行　16
1．4．1　項目的導入　16
1．4．2　應用程序的運行　17
1．5　Android應用程序運行的機制　18
1．5．1　應用程序的系統架構　18
1．5．2　應用程序框架　18
1．5．3　Android運行時　19
1．5．4　系統庫　19
1．5．5　底層Linux內核　20
1．6　小結　20

第2章　游戲開發相關的 Android基礎知識　21
2．1　游戲中的音效　21
2．1．1　游戲中的即時音效　21
2．1．2　即時音效的一個案例　22
2．1．3　背景音樂播放技術　24
2．1．4　簡易音樂播放器的實現　26
2．2　簡單數據的存儲—Preferences　29
2．2．1　Preferences簡介　29
2．2．2　Preferences實現訪問時間的記錄　29
2．3　手機自帶數據庫—SQLite　30
2．3．1　初識SQLite　30
2．3．2　SQLite數據庫的基本操作　31
2．3．3　SQLite數據庫的簡單案例　32
2．3．4　使用ContentProvider組件共享數據　34
2．3．5　使用ContentResolver獲取分享數據　36
2．4　文件I O　37
2．4．1　訪問SD卡中的文件　38
2．4．2　訪問手機中的文件夾　39
2．4．3　讀取assets文件夾下的內容　41
2．5　Socket網絡通信　42
2．5．1　Socket開發基本知識　42
2．5．2　服務器端　43
2．5．3　客戶端　44
2．6　藍牙通信　45
2．6．1　藍牙通信的基本知識　45
2．6．2　聊天案例概覽　46
2．6．3　聊天案例的開發過程　47
2．7　小結　57

第3章　初識OpenGL ES 3．x　58
3．1　OpenGL ES 3．x概述　58
3．1．1　OpenGL ES 3．x簡介　58
3．1．2　初識OpenGL ES 3．0應用程序　61
3．1．3　OpenGL ES 3．1新特性簡介　68
3．2　着色器與渲染管線　68
3．2．1　OpenGL ES 2．0的渲染管線　68
3．2．2　OpenGL ES 3．0的渲染管線　74
3．2．3　OpenGL ES中立體物體的構建　76
3．3　主流手機GPU大PK　77
3．3．1　手機GPU四大家族對比　77
3．3．2　主流GPU的性能參數比較　80
3．4　小結　81

第4章　着色語言Shading Language　82
4．1　着色語言概述　82
4．2　着色語言基礎　82
4．2．1　數據類型概述　83
4．2．2　數據類型的基本使用　87
4．2．3　運算符　89
4．2．4　構造函數　91
4．2．5　類型轉換　92
4．2．6　存儲限定符　93
4．2．7　插值限定符　98
4．2．8　一致塊　99
4．2．9　layout限定符　100
4．2．10　流程控制　102
4．2．11　函數的聲明與使用　104
4．2．12　片元着色器中浮點變量精度的指定　105
4．2．13　程序的基本結構　106
4．3　特殊的內建變量　106
4．3．1　頂點着色器中的內建變量　106
4．3．2　片元着色器中的內建變量　107
4．3．3　內建常量　108
4．3．4　內建uniform變量　108
4．4　着色語言的內置函數　109
4．4．1　角度轉換與三角函數　109
4．4．2　指數函數　110
4．4．3　常見函數　111
4．4．4　幾何函數　114
4．4．5　矩陣函數　116
4．4．6　向量關系函數　116
4．4．7　紋理采樣函數　117
4．4．8　微分函數　120
4．4．9　浮點數的打包與解包函數　120
4．5　用invariant修飾符避免值變問題　121
4．6　預處理器　122
4．7　小結　123

第5章　必知必會的3D開發知識—投影及各種變換　124
5．1　攝像機的設置　124
5．2　兩種投影方式　125
5．2．1　正交投影　125
5．2．2　透視投影　132
5．3　各種變換　134
5．3．1　基本變換的相關數學知識　134
5．3．2　平移變換　135
5．3．3　旋轉變換　138
5．3．4　縮放變換　139
5．3．5　基本變換的實質　140
5．4　所有變換的完整流程　141
5．5　繪制方式　144
5．5．1　各種繪制方式概覽　145
5．5．2　點與線段繪制方式　146
5．5．3　三角形條帶與扇面繪制方式　147
5．5．4　頂點法與索引法　151
5．5．5　layout限定符的使用　155
5．6　頂點常量屬性　156
5．6．1　頂點常量基本知識　156
5．6．2　一個簡單的案例　156
5．7　設置合理的視角　158
5．8　設置合理的透視參數　163
5．9　多邊形偏移　166
5．10　卷繞和背面剪裁　168
5．10．1　基本知識　168
5．10．2　一個簡單的案例　169
5．11　小結　170

第6章　光照　171
6．1　曲面物體的構建　171
6．1．1　球體構建的基本原理　171
6．1．2　案例效果概覽　172
6．1．3　開發步驟　172
6．2　基本光照效果　175
6．2．1　光照的基本模型　175
6．2．2　環境光　175
6．2．3　散射光　177
6．2．4　鏡面光　181
6．2．5　三種光照通道的合成　185
6．3　定位光與定向光　187
6．4　點法向量和面法向量　189
6．5　光照的每頂點計算與每片元計算　191
6．6　小結　193

第7章　紋理映射　194
7．1　初識紋理映射　194
7．1．1　基本原理　194
7．1．2　一個簡單的案例　195
7．1．3　色彩通道的靈活組合　199
7．2　紋理拉伸　201
7．2．1　三種拉伸方式概覽　201
7．2．2　不同拉伸方式的案例　203
7．3　紋理采樣　207
7．3．1　紋理采樣概述　207
7．3．2　最近點采樣　207
7．3．3　線性紋理采樣　208
7．3．4　MIN與MAG采樣　209
7．3．5　不同紋理采樣方式的案例　210
7．4　mipmap紋理技術　214
7．5　多重紋理與過程紋理　215
7．5．1　案例概覽　215
7．5．2　將2D紋理映射到球面上的策略　216
7．5．3　案例的場景結構　217
7．5．4　開發過程　218
7．6　壓縮紋理的使用　224
7．7　點精靈　226
7．7．1　基本知識　226
7．7．2　一個簡單案例　227
7．8　3D紋理　229
7．9　2D紋理數組　233
7．10　采樣器配置對象的使用　237
7．11　小結　239

第8章　3D基本形狀的構建　240
8．1　圓柱體　240
8．1．1　頂點原始位置的生成　240
8．1．2　案例的開發　242
8．2　圓錐體　244
8．2．1　頂點原始位置的生成　244
8．2．2　案例的開發　246
8．3　圓環體　248
8．3．1　頂點原始位置的生成　248
8．3．2　案例的開發　249
8．4　螺旋管　250
8．4．1　頂點原始位置的生成　250
8．4．2　案例的開發　251
8．5　幾何球　252
8．5．1　頂點原始位置的生成　252
8．5．2　案例的開發　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　案例的開發　261
8．7　貝塞爾曲線及旋轉面　264
8．7．1　三維旋轉曲面的生成　264
8．7．2　貝塞爾曲線　265
8．7．3　Bezier曲線生成工具　266
8．7．4　印度古典建築場景的開發　268
8．8　小結　269

第9章　更逼真的游戲場景——3D模型加載　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設計3D模型　271
9．2　加載obj文件　272
9．2．1　加載僅有頂點坐標與面數據的obj文件　272
9．2．2　加載后自動計算面法向量　275
9．2．3　加載后自動計算平均法向量　278
9．2．4　加載紋理坐標　280
9．2．5　加載頂點法向量　283
9．3　雙面光照　284
9．4　小結　286

第10章　獨特的場景渲染技術—混合與霧　287
10．1　混合技術　287
10．1．1　混合基本知識　287
10．1．2　源因子和目標因子　288
10．1．3　簡單混合效果案例　290
10．1．4　ETC2壓縮紋理的使用　292
10．2　地月系雲層效果的實現　295
10．3　霧　297
10．3．1　霧的原理與優勢　297
10．3．2　霧的簡單實現　298
10．4　小結　300

第11章　常用的3D開發技巧— 標志板、天空盒、鏡像繪制等　301
11．1　標志板　301
11．1．1　案例效果與基本原理　301
11．1．2　開發步驟　302
11．2　灰度圖地形　305
11．2．1　基本原理　306
11．2．2　普通灰度圖地形　306
11．2．3　過程紋理地形　309
11．2．4　MipMap地形　311
11．2．5　頂點着色器采樣紋理地形　312
11．3　用粒子沉積算法構建地形　314
11．3．1　粒子沉積法的基本原理　314
11．3．2　地形設計器的使用　316
11．3．3　粒子沉積的核心算法類　318
11．4　天空盒與天空穹　319
11．4．1　天空盒　319
11．4．2　天空穹　321
11．4．3　天空盒與天空穹的使用技巧　322
11．5　簡單鏡像效果　323
11．5．1　鏡像基本原理　323
11．5．2　基本效果案例　323
11．5．3　升級效果案例　326
11．6　動態文本輸出　327
11．6．1　案例效果與基本原理　327
11．6．2　具體開發步驟　327
11．7　非真實感繪制　329
11．7．1　基本原理與案例效果　329
11．7．2　具體開發步驟　331
11．8　描邊效果的實現　333
11．8．1　沿法線擠出輪廓　333
11．8．2　在視空間中擠出　335
11．9　小結　336

第12章　渲染出更加酷炫的3D場景—幾種剪裁與測試　337
12．1　剪裁測試　337
12．1．1　基本原理與核心代碼　337
12．1．2　一個主次視角的簡單案例　337
12．2　Alpha測試　338
12．2．1　Alpha測試基本原理　339
12．2．2　一個橢圓窗口的案例　339
12．3　模板測試　341
12．3．1　基本原理　341
12．3．2　一個簡單的案例　343
12．4　任意剪裁平面　344
12．4．1　基本原理　344
12．4．2　茶壺被任意平面剪裁的案例　345
12．5　小結　346

第13章　引人入勝的游戲特性—傳感器應用開發　347
13．1　基本的開發流程　347
13．2　加速度傳感器　349
13．2．1　加速度傳感器簡介　349
13．2．2　案例的開發　350
13．3　磁場傳感器　351
13．3．1　磁場傳感器簡介　351
13．3．2　案例的開發　351
13．4　陀螺儀傳感器　352
13．4．1　陀螺儀傳感器簡介　352
13．4．2　案例的開發　353
13．5　光傳感器　354
13．5．1　光傳感器簡介　354
13．5．2　案例的開發　354
13．6　溫度傳感器　355
13．6．1　溫度傳感器簡介　355
13．6．2　案例的開發　355
13．7　接近傳感器　356
13．7．1　接近傳感器簡介　357
13．7．2　案例的開發　357
13．8　姿態傳感器　358
13．8．1　姿態傳感器簡介　358
13．8．2　案例的開發　360
13．9　加速度傳感器綜合案例　361
13．10　傳感器的坐標軸問題　363
13．11　小結　366

第14章　Android NDK及iOS 平台下的OpenGL ES開發　367
14．1　使用Android NDK進行OpenGL ES開發　367
14．1．1　Android NDK開發環境的下載及配置　367
14．1．2　Android NDK項目在Eclipse中的配置　370
14．1．3　使用Android NDK開發簡單的OpenGL ES 3．0程序　371
14．2　使用Android NDK開發山地地形場景　378
14．2．1　案例效果及山地繪制類的開發　379
14．2．2　NDK端渲染函數的開發　380
14．3　基於iOS平台開發OpenGL ES 3．0程序　382
14．3．1　案例運行效果及Xcode項目的創建　382
14．3．2　案例的開發過程　385
14．4　基於iOS平台的地月系場景案例　390
14．4．1　案例的運行效果　391
14．4．2　案例的開發過程　391
14．5　小結　394

第15章　Web端3D游戲開發——WebGL 3D應用開發　395
15．1　WebGL概覽　395
15．1．1　WebGL簡介　395
15．1．2　WebGL效果展示　396
15．2　初識WebGL應用　396
15．2．1　WebGL應用案例部署運行步驟簡介　397
15．2．2　簡單渲染3D模型案例的開發　397
15．3　加入光照效果的WebGL案例　404
15．4　帶有紋理貼圖的WebGL案例　407
15．4．1　一個簡單的案例　408
15．4．2　WebGL版的地月系案例　411
15．5　小結　413

第16章　休閑類游戲—3D可愛抓娃娃　414
16．1　游戲的背景及功能概述　414
16．1．1　背景描述　414
16．1．2　功能介紹　414
16．2　游戲的策划及准備工作　417
16．2．1　游戲的策划　417
16．2．2　手機平台下游戲的准備工作　418
16．3　游戲的架構　420
16．3．1　各個類的簡要介紹　420
16．3．2　游戲框架簡介　423
16．4　界面顯示類　424
16．4．1　顯示界面類MySurfaceView　424
16．4．2　游戲界面類GameView　426
16．4．3　游戲主菜單界面類MainView　430
16．5　輔助工具類　431
16．5．1　輔助類　432
16．5．2　自定義管理器類　436
16．5．3　線程類　439
16．6　繪制相關類　441
16．6．1　3D模型繪制類的開發　441
16．6．2　BN2DObject繪制類的開發　442
16．7　粒子系統的開發　444
16．7．1　基本原理　444
16．7．2　開發步驟　444
16．8　本游戲中的着色器　447
16．9　游戲的優化及改進　449
16．10　小結　449

第17章　基於WebGL的3D 樓盤展示系統　450
17．1　應用背景及功能概述　450
17．1．1　背景概述　450
17．1．2　功能介紹　450
17．2　功能預覽及架構　451
17．2．1　基於WebGL的3D樓盤展示系統功能預覽　451
17．2．2　基於WebGL的3D樓盤展示系統目錄結構　454
17．3　Web平台下應用開發前的准備工作　455
17．3．1　圖片資源的搜集　455
17．3．2　模型資源的采集　456
17．4　地圖設計器的開發　457
17．4．1　地圖設計器的開發設計思路　457
17．4．2　地圖設計器的框架介紹　458
17．4．3　地圖設計器的開發步驟　458
17．5　公共函數介紹　461
17．5．1　工具函數文件GLUtil．js　461
17．5．2　obj加載文件LoadObjUtil．js　463
17．5．3　着色器加載文件LoadShaderUtil．js　464
17．5．4　3D物體繪制文件ObjObject．js　465
17．5．5　矩陣操作函數文件MatrixState．js　466
17．6　物體創建及繪制相關函數介紹　467
17．6．1　創建普通物體文件loadObject．js　467
17．6．2　地面繪制文件DrawLandMaps．js　468
17．6．3　普通按鈕繪制文件DrawButton．js　470
17．7　各個功能模塊的實現　470
17．7．1　主界面mainView．html的開發　470
17．7．2　樓房模型界面houseModel．html的實現　475
17．7．3　戶體模型界面roomType．html的開發　477
17．7．4　小區瀏覽界面residentialGarden．html的實現　478
17．8　應用中運用的着色器介紹　481
17．8．1　普通物體着色器　481
17．8．2　不帶光照物體着色器　483
17．8．3　天空盒着色器　483
17．9　應用的優化與改進　484
17．10　小結　484