內容簡介

本書共14章，主要講解遊戲引擎中的動畫、渲染、多執行緒等高級技術。書中的主要內容包括骨骼蒙皮模型與動畫基礎，動畫播放和插槽，動畫混合，變形動畫混合，逆向動力學（IK）與角色，光照渲染的發展史，渲染器介面，材質，流程渲染架構，光照與材質，後期效果，陰影，多執行緒，動態緩衝區和性能分析器。

本書適合遊戲開發人員閱讀。

作者介紹

程東哲，遊戲引擎開發工程師，現就職於騰訊公司，曾先後參與了《逆戰》《鬥戰神》《無盡之劍——命運XBOXONE》《雲遊戲》《Lucky Night VR》等專案的開發。他主要負責遊戲引擎開發工作，包括開發騰訊內部自研的May引擎和AGE引擎，修改和移植商業的Unreal Engine。

第 1 章骨骼蒙皮模型與動畫基礎 1
1.1 蒙皮模型與動畫原理 1
1.1.1 骨骼 1
1.1.2 蒙皮模型 2
1.1.3 動作 3
1.2 蒙皮模型架構 4
1.3 FBX蒙皮模型導入 6
1.3.1 骨架處理 6
1.3.2 蒙皮矩陣 8
1.3.3 拆分模型 9
1.3.4 權重信息 11
1.3.5 計算最終骨骼矩陣 14
1.3.6 計算骨架和骨骼模型的包圍盒 16
1.4 FBX動畫導入 20
1.4.1 遊戲引擎中的動畫資料結構 20
1.4.2 從FBX導入遊戲引擎格式 21
1.4.3 動畫資料壓縮 24
1.4.4 把動畫導入角色動畫集合 29
示例 29

第 2 章動畫播放與插槽 30
2.1 動畫控制 30
2.1.1 控制相機 36
2.1.2 播放動畫 37
2.1.3 根骨動畫 44
2.1.4 根據動畫資料計算骨架包圍盒 47
2.2 插槽 49
練習 52
示例 52

第 3 章動畫混合 54
3.1 動畫樹架構 59
3.2 一個參數的動畫混合 65
3.3 動畫過渡 75
3.4 兩個參數的動畫混合 80
3.5 疊加動畫 85
3.6 部分混合動畫 93
3.7 動畫樹實例詳解 98
練習 103
示例 103

第 4 章變形動畫混合 106
4.1 變形動畫 106
4.2 FBX變形動畫導入引擎 110
4.3 變形動畫樹架構 118
4.4 一個參數的變形動畫混合 126
練習 130
示例 131

第 5 章 IK與角色 132
5.1 IK 132
5.2 多姿多彩的角色 138
練習 139

第 6 章光照渲染的發展史 140
6.1 前向渲染 141
6.2 延遲渲染 141
6.3 延遲光照 142
6.4 基於塊的延遲渲染 143
6.5 前向增強渲染 144
6.6 總結 145
示例 146

第 7 章渲染器介面 147
7.1 渲染資源 147
7.1.1 VSBind 147
7.1.2 VSBlendState 154
7.1.3 VSDepthStencilState 156
7.1.4 VSSamplerState 157
7.1.5 VSRasterizerState 158
7.1.6 VSRenderState 159
7.1.7 VSTexture 161
7.1.8 VSRenderTarget 163
7.1.9 VSDepthStencil 164
7.1.10 VSDataBuffer 165
7.1.11 VSIndexBuffer 166
7.1.12 VSVertexFormat 166
7.1.13 VSVertexBuffer 167
7.1.14 VSShader 172
7.2 渲染器 174
7.2.1 顯卡特性信息 174
7.2.2 初始化與視窗資訊 176
7.2.3 資源設置載入與銷毀 179
7.2.4 渲染介面 187
7.2.5 其他管理介面 191

第 8 章材質 193
8.1 材質與著色器 193
8.1.1 著色器編譯與參數傳遞 194
8.1.2 著色器鍵 201
8.1.3 著色器映射表與著色器緩存 202
8.1.4 基於自訂文件的材質 205
8.1.5 基於節點的材質 207
8.1.6 材質實例 211
8.1.7 渲染通道 213
8.2 材質樹 222
8.2.1 圖形節點運算式組合與拆解 222
8.2.2 圖形節點類 226
8.2.3 生成遍歷圖形節點的代碼 229
8.2.4 著色器組成與剖析 236
8.2.5 圖形節點類型 238
8.2.6 頂點著色器代碼生成 250
8.2.7 圖元著色器代碼生成 262
8.2.8 著色器中自訂變數設置 279
練習 282

第 9 章流程渲染架構 283
9.1 渲染佇列 283
9.2 VSSceneRender 288
9.3 渲染目標和深度範本管理 294
9.4 VSRenderMethod與
VSViewFamily 299

第 10 章光照與材質 318
10.1 VSMaterialSceneRender 318
10.2 VSIndirectRenderPass 321
10.3 VSMaterialPass 326
10.4 自訂光照 342
10.5 光源投射函數 350
練習 362
示例 362

第 11 章後期效果 369
11.1 VSPostEffectSceneRender 369
11.2 後期效果集合 372
11.3 後期材質效果 381
示例 386

第 12 章陰影 389
12.1 引言 390
12.2 陰影映射 393
12.3 CSM 415
12.4 陰影體 417
12.5 投射體陰影 426
12.6 雙剖面陰影映射 439
示例 442

第 13 章多執行緒 444
13.1 作業系統中的PV操作 444
13.2 Windows系統中關於執行緒的API 446
13.3 非同步載入 451
13.4 多執行緒更新 461
13.4.1 遊戲中代碼多執行緒化的常規方法 462
13.4.2 一種渲染用的多執行緒更新架構 463
13.4.3 基於Unreal Engine Command實現多執行緒命令分發 464
13.4.4 多執行緒更新框架 468
13.4.5 封裝組件到多執行緒中 476
13.5 多執行緒渲染 477
13.5.1 多執行緒渲染框架 478
13.5.2 真正要處理的問題 480
13.5.3 封裝渲染命令 485
13.5.4 小結 490
13.6 紋理流式載入 492
13.6.1 執行緒架構 493
13.6.2 最大Mip層級計算 495
13.7 著色器緩存編譯* 496
13.7.1 材質樹編譯 496
13.7.2 自訂檔案格式 498
13.7.3 檢測著色器改變 498
13.7.4 多進程編譯著色器 498
13.8 編輯器資源熱更新 499
練習 504
示例 505

第 14 章動態緩衝區與性能分析器 506
14.1 動態緩衝區 506
14.2 性能分析器 519
練習 526

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