游戏引擎原理与实践 卷1:基础框架

本书着重讲解游戏引擎的基础知识和工作原理，并结合配套的游戏引擎示例和详尽的代码，介绍游戏引擎开发的技术细节。本书是第1卷，主要涉及游戏引擎基础架构。全书共13章，分别介绍游戏引擎原理、引擎和引擎编辑器、底层基础架构、数据结构、数学库、引擎初始化、应用程序架构、对象系统、资源管理、引擎设计的哲学理念、场景管理、静态模型导入和LOD技术。本书未涵盖的游戏引擎话题将在卷2中讲解。本书适合有一定的游戏开发基础和经验并且想要系统学习游戏引擎原理和引擎开发技术的读者阅读。

程东哲，游戏引擎开发工程师，吉林大学计算机硕士，现就职于腾讯公司，曾先后参与了《逆战》《斗战神》《众神争霸》《无尽之剑——命运XBOXONE》《云游戏》《Lucky Night VR》等项目开发。主要负责游戏引擎工作，包括腾讯内部自研May引擎和AGE引擎、修改和移植Unreal商业引擎。

第1章 引擎的纷争1
1.1什么是游戏引擎1
1.2那些年我们认识的引擎3
1.3引擎和游戏.4
第2章 起航6
2.1游戏编程6
2.2游戏引擎的组成7
2.3游戏引擎编辑器的组成8
2.4数学10
2.5空间变换12
2.5.1坐标系12
2.5.2不同空间的转换12
2.63D 流水线.15
2.7OpenGL 和DirectX .16
2.8汇编指令17
2.9引擎工作流17
练习18
第3章 基本系统.19
3.1熟悉开发环境.19
3.2VSSystem 工程20
3.3内存管理25
3.3.1处理内存泄露25
3.3.2Unreal Engine 3 的内存分配.33
3.3.3栈内存管理.51
3.3.4整合.57
3.4静态类型信息判断59
练习62
示例62
第4章 基本数据结构64
4.1基类VSContainer .65
4.2常用数据结构.66
4.3其他数据结构.71
4.4C++代理/委托.72
练习85
示例86
第5章 数学库88
5.1基本数学88
5.2基本数学单元.91
5.3基本图形单元.98
第6章 初始化与销毁103
6.1传统初始化和销毁104
6.2全局内存管理器的初始化和销毁107
6.3非单件类的初始化和销毁108
示例115
第7章 应用程序框架116
7.1程序框架接口117
7.2输入/输出映射.124
练习128
示例129
第8章 对象系统130
8.1智能指针.130
8.2RTTI136
8.3VSObject140
8.4属性反射.146
8.5序列化存储159
8.5.1传统序列化方式159
8.5.2使用属性表进行序列化存储.162
8.6克隆186
8.7属性与UI 绑定* .191
8.7.1基本控件192
8.7.2组合控件与属性196
8.7.3属性绑定208
8.8函数反射.214
8.9复制属性与函数.222
8.9.1对象复制225
8.9.2属性复制225
8.9.3函数复制227
8.9.4小结228
8.10番外篇——Unreal Engine 4 中的
反射*231
练习238
示例239
第9章 资源管理241
9.1资源类型.241
9.2资源代理.247
9.3对象系统——资源251
9.3.1资源的组织形式251
9.3.2外部资源管理.256
9.3.3字符串管理258
9.3.4内部资源管理.260
练习264
第10章 引擎的设计哲学265
10.1世界抽象265
10.2万物的关系.267
10.3引擎层267
10.4世界与引擎.270
10.5垃圾回收275
10.5.1智能指针与垃圾回收276
10.5.2基于对象系统276
10.5.3创建可回收的对象277
10.5.4根对象选择278
10.5.5联系查找.279
10.5.6垃圾回收的时机.287
10.5.7资源的垃圾回收.290
练习295
第11章 场景管理297
11.1根节点与场景298
11.2空间位置的父子关系299
11.2.1变换301
11.2.2包围盒304
11.2.3空间管理结构与更新309
11.3相机与相机裁剪315
11.3.1相机的定义316
11.3.2根据相机裁剪物体321
11.4静态物体与动态物体328
11.4.1采用四叉树管理静态物体.329
11.4.2入口算法简介和潜在的
可见集合*334
11.5光源337
11.5.1间接光338
11.5.2局部光340
11.6相机和光源的更新管理342
11.7番外篇——浅谈Prez、软硬件
遮挡剔除*345
练习346
示例347
第12章 模型与贴图349
12.1法线与切线空间349
12.2引擎中的网格结构.354
12.2.1数据缓冲区、顶点、网格354
12.2.2VSGeometry、VSMeshNode、
VSMeshComponent359
12.2.3一个完整网格的创建过程361
12.3FBX 模型导入与压缩366
12.4纹理.380
12.5给模型添加材质387
12.6番外篇——3D 模型制作流程*388
示例391
第13章 LOD393
13.1模型的DLOD393
13.2模型的CLOD401
13.3地形的DLOD409
13.4地形的CLOD414
13.5番外篇——地形编辑*417
13.5.1基于2D 网格的地形系统.417
13.5.2基于块和悬崖的地形系统421
13.5.3基于体素的地形系统423
练习425
示例425