3d Game Programming with C++

3d Game Programming with C++ pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Oreilly & Associates Inc
作者:De Goes, John
出品人:
页数:816
译者:
出版时间:
价格:0.00 元
装帧:Pap
isbn号码:9781932111323
丛书系列:
图书标签:
  • C++
  • 游戏开发
  • 3D游戏
  • 游戏编程
  • 图形学
  • DirectX
  • OpenGL
  • 游戏引擎
  • 计算机图形学
  • 游戏设计
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具体描述

《现代游戏开发实战指南:从零构建高性能2D/3D引擎》 --- 前言:驾驭复杂性,构建属于你的游戏世界 在数字娱乐日益繁荣的今天,游戏已不再仅仅是娱乐消遣,它成为了技术创新、艺术表达和复杂系统工程的集大成者。无论你是一名渴望深入底层、掌控渲染管线的资深开发者,还是一位刚刚踏入游戏编程领域,希望系统学习现代游戏引擎架构的新人,本书都将成为你手中最可靠的蓝图。 本书聚焦于现代游戏开发的核心原理、架构设计与性能优化,旨在提供一个全面、深入且实战驱动的学习路径,帮助读者超越现成引擎的黑箱限制,真正理解和构建高性能、可扩展的游戏引擎框架。我们避开特定商业引擎的API细节,转而深入探讨支撑所有一流引擎的通用性、跨平台技术基础。 第一部分:引擎基础与核心架构(Foundation & Architecture) 本部分将奠定坚实的理论基础,探讨构建任何复杂软件系统——尤其是对实时性要求极高的游戏引擎——所需的架构思维。 第一章:高性能系统设计的哲学 我们将探讨实时系统对资源管理的苛刻要求。内容涵盖内存访问模式优化(Cache-Consciousness)、数据导向设计(Data-Oriented Design, DOD)与面向对象(OOP)的权衡,以及如何通过合理的架构设计来应对多核处理器的挑战。重点分析如何设计模块化、可插拔的引擎子系统。 第二章:跨平台抽象与底层API 现代游戏必须在PC、主机和移动设备上运行。本章详细讲解如何设计一个健壮的平台抽象层(Platform Abstraction Layer, PAL)。我们将深入研究图形API(如Vulkan、DirectX 12、Metal)的底层概念,包括命令缓冲区的管理、同步原语(Fences, Semaphores)的使用,以及如何封装这些复杂接口,为上层渲染管线提供一致的视图。 第三章:高效资源管理系统 游戏资源(纹理、网格、音频、Shader)的管理是性能瓶颈的常见来源。本章构建一个定制的资源加载、卸载和流式传输系统。探讨异步加载机制的设计,如何使用内存池(Memory Pools)和自定义分配器来避免碎片化和系统调用开销,并实现资源的运行时热替换(Hot Reloading)能力。 第二部分:沉浸式渲染管线精通(Mastering the Rendering Pipeline) 渲染是游戏引擎中最具挑战性和回报的领域之一。本部分将带你手把手构建一个现代化的、基于物理的渲染(PBR)管线。 第四章:现代图形API与渲染管线重构 深入Vulkan/DirectX 12/Metal的管道状态对象(PSO)概念。我们将详细解析渲染流程的各个阶段:从几何体输入、顶点处理到片段着色,并重点讨论如何管理描述符集(Descriptor Sets)和绑定模型,以最大化GPU的吞吐量。 第五章:深度解析物理渲染(PBR) 告别经验主义的着色器,转向基于物理的真实感渲染。本章详细讲解金属度(Metalness)、粗糙度(Roughness)、菲涅尔效应(Fresnel Effect)和基于微表面模型(Microfacet Models)的BRDF(双向反射分布函数)实现。我们将构建一个包含环境光遮蔽(IBL)和全局光照基础概念的PBR着色器。 第六章:先进的渲染技术与优化 高效的渲染需要超越基础的向前渲染(Forward Rendering)。本章探索延迟渲染(Deferred Shading)的架构优势与挑战,深入屏幕空间技术,如屏幕空间环境光遮蔽(SSAO)、屏幕空间反射(SSR)的数学原理与高效实现。同时,介绍如何使用计算着色器(Compute Shaders)来并行处理后处理效果或加速Culling过程。 第七章:高效几何体处理与剔除 面对海量场景数据,剔除策略至关重要。本章探讨视锥体剔除(Frustum Culling)、遮挡剔除(Occlusion Culling)的算法实现,并引入层次化剔除结构,如BSP树、四叉树(Quadtrees)和八叉树(Octrees),以及如何利用GPU进行大规模的实例化渲染(Instancing)以减少Draw Call。 第三部分:核心系统与仿真(Core Systems & Simulation) 一个成功的游戏引擎需要稳定、可预测的模拟系统。 第八章:鲁棒的物理模拟集成 本章不侧重于特定物理库的使用,而是探讨如何设计一个与渲染解耦的物理世界抽象层。讨论刚体动力学(Rigid Body Dynamics)的基本方程,如何实现世界步进(World Stepping),以及处理碰撞检测(Broad Phase/Narrow Phase)和响应的同步机制。 第九章:场景图与场景管理 如何有效地组织和遍历庞大的游戏世界?本章构建一个高效的场景图(Scene Graph)结构,讨论如何管理节点变换、父子关系,并实现场景的动态加载与卸载。分析遍历优化技术,如基于距离或可见性的动态层次结构更新。 第十章:跨线程通信与游戏循环 现代游戏引擎是高度并行的。本章聚焦于构建一个健壮的主循环(Game Loop),并详细介绍线程模型:主线程、渲染线程、模拟线程之间的安全数据交换。深入探讨生产者-消费者模型、原子操作(Atomics)以及无锁数据结构在游戏系统中的应用,以实现零锁或最小锁竞争的性能目标。 第四部分:工具链与未来展望(Tooling & Future Proofing) 第十一章:调试与性能分析工具链 构建强大的引擎需要强大的工具。本章指导读者如何设计和集成实时的性能分析器(Profiler),用以追踪CPU/GPU时间消耗、内存分配热点和线程同步等待。讨论如何实现引擎日志的层次化管理和远程调试接口。 第十二章:构建可扩展的脚本与热更新系统 为了提高迭代速度,脚本层是不可或缺的。本章探讨如何设计一个可嵌入的脚本宿主环境(如Lua或特定VM),并安全地暴露底层C++引擎API给脚本层。讨论数据序列化(Serialization)的通用方案,确保数据与代码的解耦和版本兼容性。 --- 本书的目标读者 本书面向具有扎实C++基础和一定计算机图形学知识的开发者。它假定读者已经熟悉基本的数据结构和算法,并渴望将这些知识应用于构建一个完整、可工作、且具备高工程质量的实时图形系统。你将学会的,是“如何思考一个高性能引擎的构建方式”,而非仅仅是“如何调用某个引擎的API”。通过本书的学习,你将能够自信地设计、实现和优化任何定制化的游戏引擎框架。

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目录信息

读后感

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用户评价

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我一直认为,深入理解一门技术,必须从它的底层原理入手。这本书恰恰做到了这一点。它从最基础的计算机图形学原理讲起,一步步引导读者理解 3D 图形渲染的整个流程。我特别钦佩作者在讲解 OpenGL 或 DirectX 的 API 调用时所展现出的清晰度和准确性。它并没有仅仅停留在 API 的调用层面,而是深入分析了这些 API 背后所对应的图形硬件操作。书中的 C++ 代码,虽然技术性很强,但作者的解释非常有条理,让我能够一步步地理解代码的逻辑。我尝试着根据书中的讲解,手动实现一个简单的 3D 渲染器,这个过程虽然充满了挑战,但也让我对图形管线有了前所未有的深刻认识。书中关于光照和阴影的讲解也让我大开眼界,它让我理解了如何通过复杂的数学计算,模拟现实世界中的光影效果,从而为游戏画面增添深度和真实感。我必须承认,这本书的内容对我来说是相当有难度的,但正是这种挑战,激发了我学习的斗志。

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一本游戏开发入门的优秀读物,即使是像我这样之前只接触过一些基础编程概念的菜鸟,也能在它清晰的指导下逐渐理解 3D 游戏编程的奥秘。书中最让我印象深刻的是它循序渐进的讲解方式,从最基本的概念,比如什么是顶点、什么是纹理,一步步引导读者理解更复杂的 3D 图形管线。作者并没有一开始就抛出大量的数学公式,而是巧妙地将数学知识融入到实际的代码示例中,让读者在实践中学习,而不是枯燥地记忆。我特别喜欢它关于摄像机和场景管理的那几章,让我对如何在虚拟世界中构建和导航有了全新的认识。那些关于矩阵变换和四元数的解释,虽然一开始听起来有些唬人,但在作者的耐心讲解和丰富的图示辅助下,我竟然真的理解了它们是如何控制物体在三维空间中的旋转和缩放的。而且,这本书的代码示例非常实用,不仅仅是理论上的讲解,而是真正能够运行并产生效果的代码。我跟着书中的例子,自己动手实现了第一个简单的 3D 模型渲染,那种成就感是难以言喻的。它还涵盖了碰撞检测、光照模型等一些核心的游戏逻辑,虽然这些部分的内容相对深入一些,但我相信通过反复阅读和实践,最终能够掌握。总的来说,这本书为我打开了 3D 游戏开发的大门,让我对这个领域充满了好奇和探索的动力。我迫不及待地想继续学习书中的其他章节,看看还能创造出怎样令人惊叹的游戏世界。

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对于那些想要将自己的游戏创意变为现实的独立开发者来说,这本书无疑是他们手中最重要的工具之一。它不仅提供了扎实的 3D 游戏编程基础知识,更重要的是,它教会了读者如何将这些知识融会贯通,构建自己的游戏引擎。我特别欣赏书中关于游戏循环(game loop)和状态机(state machine)的讲解,这让我明白了如何有效地组织和管理游戏的各个部分。书中提供的代码示例,不仅功能齐全,而且具有很高的复用性,这对于独立开发者来说,可以极大地节省开发时间。我尝试着将书中的一些游戏循环和状态机设计理念应用到我个人的小项目中,发现游戏的结构变得更加清晰,代码也更容易维护。此外,书中对游戏 AI 的初步探讨,也为我打开了新的思路,让我思考如何在游戏中创造出更智能的敌人和 NPC。这本书让我意识到,3D 游戏编程并非遥不可及,只要有热情和毅力,任何人都可以成为一名游戏开发者。

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这是一本能够真正帮助你理解 3D 游戏编程“为何”以及“如何”的书。它不仅仅是代码的堆砌,更包含着作者对游戏开发艺术的深刻理解。我尤其喜欢书中关于场景管理和优化策略的讨论,它让我明白了如何在追求视觉效果的同时,确保游戏的流畅运行。书中的 C++ 代码,不仅功能强大,而且设计精良,很多地方都体现了作者对性能和可扩展性的深思熟虑。我尝试着根据书中的讲解,对一个已经存在的 3D 模型进行优化,显著提升了其渲染效率。书中对各种 3D 图形算法的介绍,虽然有些部分需要反复琢磨,但每一次理解,都会带来一种豁然开朗的感觉。我特别欣赏书中对数学在 3D 图形学中作用的强调,它让我意识到,强大的数学功底是深入理解 3D 游戏编程的关键。这本书不仅教会了我技术,更重要的是,它激发了我对游戏开发更深层次的思考,让我看到了这个领域无限的可能性。

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我是一名有着几年 C++ 开发经验的程序员,一直对游戏开发充满兴趣,但苦于没有系统性的学习资料。这本书的出现,简直是为我量身定做的。它并没有停留在表面,而是深入探讨了 3D 游戏编程的核心技术和原理。从渲染管线的每一个阶段,到各种高级的图形技术,作者都进行了细致的剖析。尤其是关于着色器(shaders)的那几章,让我对如何在 GPU 上实现复杂的视觉效果有了更深刻的理解。书中的 C++ 代码清晰、高效,并且遵循了良好的编程实践,这对于我这样的开发者来说,是非常宝贵的学习资源。我特别喜欢它对数学在 3D 图形学中作用的解释,它并不是简单地罗列公式,而是解释了这些数学概念是如何映射到实际的图形变换和计算中的。例如,理解了向量和矩阵是如何表示空间中的点、方向和变换,就更容易理解相机视角、物体移动和旋转的实现原理。此外,书中对性能优化的探讨也很有价值,它提醒我在追求视觉效果的同时,也要考虑游戏的流畅度。学习过程中,我尝试着将书中的一些技术应用到我自己的一个小项目中,发现代码的复用性和可扩展性都得到了很大的提升。这本书不仅教会了我“怎么做”,更教会了我“为什么这么做”,这对于真正掌握一门技术至关重要。

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作为一名对游戏开发怀有梦想的大学生,我一直在寻找一本能够真正指导我入门 3D 游戏编程的教材。这本书恰好满足了我的需求。它从零开始,以一种非常易于理解的方式介绍 3D 图形学的基本概念。我特别喜欢书中关于模型加载和动画的那几章,让我明白了如何将 3D 模型导入到游戏中,以及如何让角色动起来。作者并没有回避技术细节,而是将复杂的知识分解成易于消化的部分。例如,关于骨骼动画的讲解,虽然一开始听起来有点技术性,但通过书中详细的图解和代码演示,我逐渐理解了它背后的原理。此外,书中对内存管理和资源加载的讨论也让我受益匪浅,这对于避免游戏出现性能瓶颈非常重要。我认真地学习了书中的每一个代码示例,并且尝试着对其进行修改和扩展,这让我对 C++ 在游戏开发中的应用有了更直观的认识。这本书不仅让我掌握了 3D 游戏编程的基本技能,更重要的是,它点燃了我对游戏开发的激情,让我看到了将创意变成现实的可能性。我计划在学习完这本书后,继续深入研究游戏引擎的设计和开发。

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这本书给我带来的最大价值,在于它打破了我对 3D 游戏编程的畏难情绪。我曾经以为这是一个极其复杂的领域,需要深厚的数学功底和精湛的编程技巧。但这本书用一种非常友好和循序渐进的方式,将这个过程变得触手可及。它不仅仅是一本技术手册,更像是一位经验丰富的导师,耐心地引导我一步步探索。我对书中关于材质和纹理映射的讲解印象尤为深刻,它让我理解了如何通过简单的纹理图像,为 3D 模型赋予丰富的色彩和细节,极大地提升了视觉表现力。书中提供了大量的代码片段,这些代码不仅仅是展示,更包含了作者对设计模式和优化技巧的思考,学习这些内容,有助于我养成良好的编程习惯。我尝试着按照书中的指导,为我之前创建的一个简单的立方体添加不同的纹理,看到它瞬间变得栩栩如生,那种感觉非常棒。书中的一些进阶内容,比如后处理效果,也让我大开眼界,了解了如何通过后期处理技术,为游戏画面增添更丰富的艺术风格。我非常期待在后续的学习中,能够掌握这些更高级的技术,创造出更具视觉冲击力的游戏。

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这本书的内容深度和广度都相当令人满意,对于想要深入了解 3D 游戏编程的读者来说,绝对是一个不容错过的选择。它不像一些入门教程那样浅尝辄止,而是系统地讲解了从底层渲染原理到上层游戏逻辑的方方面面。我尤其欣赏作者在处理一些复杂概念时所展现出的耐心和清晰度。例如,关于多线程编程在游戏引擎中的应用,书中不仅介绍了基本概念,还给出了具体的实现示例,这对于我理解如何提高游戏性能非常有帮助。书中对物理引擎的介绍也十分精彩,它不仅讲解了牛顿运动定律的基本原理,还通过代码示例展示了如何模拟现实世界的物体碰撞和运动,让我对游戏的真实感有了更深的体会。我尝试着跟着书中的例子,实现了一个简单的物理模拟场景,看着各种物体在虚拟世界中自由落体、相互碰撞,感觉非常奇妙。书中的插图和图示也为理解抽象概念提供了极大的帮助,比如对光照模型的解释,通过生动的图示,我能够直观地理解漫反射、镜面反射等概念是如何影响物体表面的光影效果的。这本书真正做到了理论与实践相结合,让我不再只是纸上谈兵,而是能够动手实现自己心中的游戏世界。

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这本书的叙述风格非常引人入胜,它不像传统的教科书那样枯燥乏味,而是充满了热情和对游戏开发的真挚情感。作者在讲解每一个技术点时,都能够结合实际的游戏开发场景,让读者更容易理解其应用价值。我特别喜欢书中关于粒子系统和粒子效果的讲解,它让我明白了如何利用粒子来模拟火焰、烟雾、爆炸等各种动态效果,为游戏增添活力。书中提供的代码示例,不仅能够直接运行,而且包含了许多实用的技巧和最佳实践,让我受益匪浅。我尝试着模仿书中的例子,自己动手制作了一个简单的粒子发射器,看到一个个粒子在屏幕上飞舞,感觉非常有趣。此外,书中对游戏物理的讲解也让我印象深刻,它通过详细的公式推导和代码实现,让我理解了如何模拟物体的碰撞、摩擦和重力等物理现象,从而提升游戏的真实感。这本书让我认识到,3D 游戏编程是一个充满创造力和想象力的领域,我被它深深地吸引住了。

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对于已经有一些游戏开发经验,但希望在 3D 领域更进一步的开发者来说,这本书绝对是一个宝藏。它并没有停留在基础知识的复述,而是深入探讨了 3D 游戏引擎的设计和实现。我特别欣赏书中对数据结构和算法在游戏开发中的应用分析,它让我明白了如何用更高效的方式来管理游戏中的各种数据,从而提升游戏的性能。关于场景图(scene graph)的介绍,对我理解如何组织和管理大型 3D 场景非常有启发。书中提供的代码示例,不仅功能完整,而且结构清晰,可读性很强,这对于我这样的开发者来说,是非常有价值的学习资料。我尝试着将书中的一些场景管理和渲染优化技巧应用到我现有的项目中,效果非常显著,游戏的帧率得到了明显的提升。书中对性能分析和优化的讨论也给了我很多实用的建议,让我知道如何在开发过程中就避免潜在的性能问题。这本书让我认识到,3D 游戏编程不仅仅是图形渲染,更是一个涉及多个方面的综合性工程。我非常有信心,通过这本书的学习,能够将我的游戏开发能力提升到一个新的水平。

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