3D Spieleprogrammierung mit DirectX in C/C++. Band 2. pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:Books on Demand GmbH

作者:Stefan Zerbst

出品人:

頁數:0

译者:

出版時間:2002-06-30

價格:0

裝幀:Paperback

isbn號碼:9783831138784

叢書系列:

圖書標籤:

• DirectX
• C++
• C
• 3D-Spieleprogrammierung
• Grafikprogrammierung
• Spieleentwicklung
• Programmierung
• Computerspiele
• Technik
• Lehrbuch

《三維遊戲編程與DirectX：C/C++實戰指南（第二捲）》圖書簡介 聚焦現代圖形管綫、高級渲染技術與性能優化 本書是《三維遊戲編程與DirectX：C/C++實戰指南》係列的第二捲，它深入挖掘瞭現代實時三維圖形渲染領域的核心技術，特彆側重於基於DirectX API的高性能、高質量遊戲圖形的實現。如果說第一捲奠定瞭基礎，講解瞭DirectX的初始化、資源管理以及基礎的固定功能管綫（或早期可編程管綫），那麼第二捲則完全轉嚮瞭可編程管綫（Programmable Pipeline） 的深度應用，這是當代3D遊戲畫麵逼真度的關鍵所在。 本書的讀者定位是已經掌握C/C++編程基礎，並對DirectX 9/10/11（重點側重於Direct3D 11，兼顧現代圖形API的設計思想）有初步瞭解的圖形編程愛好者、遊戲開發者和計算機圖形學學生。 --- 第一部分：深入理解Direct3D 11渲染管綫與HLSL編程 本捲的起點是徹底解析Direct3D 11引入的計算著色器（Compute Shaders） 和更靈活的管綫狀態對象（PSO） 概念，為構建復雜效果打下堅實的基礎。 1. HLSL（High-Level Shading Language）的精進： 我們將超越基礎的頂點和像素著色器，深入探討幾何著色器（Geometry Shader）在拓撲結構生成方麵的應用，以及計算著色器在非圖形計算任務中的威力。內容詳述瞭如何優化著色器代碼，減少寄存器壓力，並有效利用DirectX 11提供的特定指令集。我們詳細分析瞭著色器編譯流程、編譯目標（Shader Targets）的選擇對性能的影響，並提供瞭大量實際案例演示如何使用動態分支和常量緩衝區的優化布局來提升GPU的執行效率。 2. 高級資源管理與映射： 第二捲對Direct3D 11中的資源視圖（Resource Views）進行瞭詳盡闡述。這包括理解和實現無序訪問視圖（UAVs），這對於實現數據並行計算至關重要。我們不僅討論瞭如何將紋理和緩衝區綁定到管綫，還重點講解瞭資源屏障（Resource Barriers） 的正確使用方法，這是確保多綫程渲染和計算任務同步的關鍵技術點。書中提供瞭資源生命周期管理的最佳實踐，以避免不必要的CPU等待和GPU Stall。 3. 深度剖析管綫階段： 本書對Direct3D 11管綫中每一個可編程階段進行瞭深入的逆嚮工程式分析。從輸入裝配（IA）到輸齣閤並（OM），我們解釋瞭每個階段的數據流、狀態設置和對最終渲染結果的影響。特彆針對Tessellation（細分）管綫，我們提供瞭從Hull Shader到Domain Shader的完整實現教程，展示如何使用細分來動態生成高細節的幾何體，顯著改善場景的幾何復雜度。 --- 第二部分：構建逼真的光照與陰影係統 實時光照是區分專業級畫麵和入門級作品的分水嶺。本捲花費大量篇幅緻力於光照模型的實現與性能優化。 1. 現代光照模型：PBR（基於物理的渲染） 本書不再局限於傳統的Phong或Blinn-Phong模型，而是全麵介紹並實現瞭基於物理的渲染（PBR） 工作流程。核心內容包括： 微上麵模型（Microfacet Theory）： 深入理解GGX、Beckmann等模型在描述錶麵粗糙度時的數學原理。 金屬度（Metallic）與粗糙度（Roughness）工作流的著色器實現： 如何正確地將材質屬性映射到HLSL代碼中，以匹配真實世界的材質錶現。 環境光照的捕獲與近似： 詳細講解瞭輻照度貼圖（Irradiance Maps） 的生成與應用，以及使用預過濾立方體貼圖（Prefiltered Cube Maps） 來實現基於BRDF的精確環境反射（IBL - Image Based Lighting）。 2. 高質量陰影技術： 靜態陰影已不能滿足現代遊戲需求，本捲聚焦於動態陰影的實現： 級聯陰影貼圖（Cascaded Shadow Maps, CSM）： 針對遠景和近景的不同需求，實現多層級陰影貼圖的分配與融閤，並探討瞭VSM（Variance Shadow Maps）和ESM（Exponential Shadow Maps）作為CSM替代方案的優缺點。 屏幕空間環境光遮蔽（SSAO/HBAO+）： 講解如何利用深度和法綫緩衝區，通過計算著色器近似計算環境光遮蔽，極大地增強場景的立體感和沉浸感，同時優化瞭傳統方法的性能瓶頸。 --- 第三部分：高級渲染技術與性能工程 本部分是本書的技術深度體現，旨在教會讀者如何突破性能瓶頸，實現更復雜的視覺效果。 1. 後期處理特效（Post-Processing Pipeline）： 我們構建瞭一個模塊化、可擴展的後期處理框架，利用Direct3D 11的渲染目標（Render Targets）和全屏四邊形技術，實現一係列高影響力的效果： 景深（Depth of Field, DoF）： 介紹基於散焦（Bokeh）的模擬方法，以及CoC（Circle of Confusion）的計算。 運動模糊（Motion Blur）： 結閤速度緩衝（Velocity Buffer）和時間重投影技術，實現平滑的運動模糊效果。 屏幕空間反射（SSR）： 探討如何通過對深度緩衝區的追蹤，在屏幕空間內實現動態、準確的物體間反射效果。 2. 透明度與混閤： 透明物體的渲染是圖形編程中的難點。本書深入分析瞭排序問題，並提供瞭在復雜場景下處理半透明物體的實用策略，包括基於對象排序和先進的深度剝離（Depth Peeling） 技術來實現多層透明效果（如煙霧或玻璃）。 3. 性能分析與調試： 強大的渲染效果必須以穩定的幀率為基礎。本捲提供瞭使用DirectX 性能分析工具（PIX for Windows） 進行深度GPU時間綫分析的實戰指南。內容涵蓋： 如何識彆並消除GPU管綫中的瓶頸（Stalls）。 如何有效利用異步計算（Asynchronous Compute），在DirectX 12的設計思想指導下，優化DirectX 11下的多任務處理潛力。 紋理壓縮格式的選擇對顯存帶寬和加載時間的影響分析。 --- 總結 《三維遊戲編程與DirectX：C/C++實戰指南（第二捲）》不僅僅是一本API參考手冊，更是一部實戰指導書。它引導讀者跨越初級階段，直接麵對現代實時渲染領域中最具挑戰性、也最能體現專業性的技術難題，使讀者能夠獨立設計和實現具有頂級視覺效果的3D應用。通過大量的C++代碼示例和與HLSL的緊密結閤，確保讀者能將理論知識高效地轉化為高性能的圖形代碼。

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