OpenGL ES 2.0游戲開發(fā)：基礎(chǔ)技術(shù)和典型案例（上卷）

目　錄
第1章　初識(shí)廬山真面目——Android概覽　1
1．1　智能手機(jī)市場(chǎng)現(xiàn)狀　1
1．1．1　5大智能手機(jī)操作系統(tǒng)　1
1．1．2　智能手機(jī)市場(chǎng)的新星　1
1．2　Android平臺(tái)的特點(diǎn)及未來的趨勢(shì)　2
1．2．1　全新理念帶來的體驗(yàn)風(fēng)暴　2
1．2．2　中國(guó)手機(jī)市場(chǎng)的主導(dǎo)性作用　2
1．2．3　手機(jī)3D游戲和應(yīng)用增長(zhǎng)迅速　3
1．3　如何搭建Android開發(fā)環(huán)境　3
1．3．1　JDK的安裝及環(huán)境配置　3
1．3．2　Eclipse集成開發(fā)環(huán)境的搭建　5
1．3．3　創(chuàng)建并啟動(dòng)模擬器　6
1．4　Hello Android應(yīng)用程序的開發(fā)　9
1．4．1　第一個(gè)Android應(yīng)用程序　9
1．4．2　Android應(yīng)用程序的項(xiàng)目結(jié)構(gòu)　12
1．4．3　Android應(yīng)用程序的調(diào)試　13
1．4．4　實(shí)際設(shè)備的聯(lián)機(jī)調(diào)試　15
1．5　已有Android項(xiàng)目的導(dǎo)入和運(yùn)行　15
1．5．1　項(xiàng)目的導(dǎo)入　15
1．5．2　應(yīng)用程序的運(yùn)行　16
1．6　Android應(yīng)用程序運(yùn)行的機(jī)制　16
1．6．1　應(yīng)用程序的系統(tǒng)架構(gòu)　17
1．6．2　應(yīng)用程序框架　17
1．6．3　Android運(yùn)行時(shí)　18
1．6．4　系統(tǒng)庫(kù)　18
1．6．5　底層Linux內(nèi)核　19
1．7　本章小結(jié)　19
第2章　游戲開發(fā)相關(guān)Android知識(shí)——音效、存儲(chǔ)、藍(lán)牙等　20
2．1　游戲中的音效　20
2．1．1　游戲中的即時(shí)音效　20
2．1．2　即時(shí)音效的一個(gè)案例　21
2．1．3　背景音樂播放技術(shù)　23
2．1．4　簡(jiǎn)易音樂播放器的實(shí)現(xiàn)　25
2．2　簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)——Preferences　28
2．2．1　Preferences簡(jiǎn)介　28
2．2．2　Preferences實(shí)現(xiàn)訪問時(shí)間的記錄　28
2．3　手機(jī)自帶數(shù)據(jù)庫(kù)——SQLite　29
2．3．1　初識(shí)SQLite　29
2．3．2　SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)的基本操作　30
2．3．3　SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)的簡(jiǎn)單案例　31
2．3．4　使用ContentProvider組件共享數(shù)據(jù)　34
2．3．5　使用ContentResolver獲取分享數(shù)據(jù)　35
2．4　文件I/O　37
2．4．1　訪問SD卡中的文件　37
2．4．2　訪問手機(jī)中的文件夾　38
2．4．3　讀取assets文件夾下的內(nèi)容　40
2．5　2D動(dòng)畫的開發(fā)　41
2．5．1　SurfaceView用法簡(jiǎn)介　42
2．5．2　使用SurfaceView實(shí)現(xiàn)2D動(dòng)畫　42
2．6　Socket網(wǎng)絡(luò)通信　47
2．6．1　Socket開發(fā)基本知識(shí)　47
2．6．2　服務(wù)器端　47
2．6．3　客戶端　48
2．7　藍(lán)牙通信　49
2．7．1　藍(lán)牙通信的基本知識(shí)　49
2．7．2　聊天案例概覽　50
2．7．3　聊天案例的開發(fā)過程　51
2．8　本章小結(jié)　62
第3章　初識(shí)OpenGL ES 2．0　63
3．1　OpenGL ES 2．0概述　63
3．1．1　OpenGL ES 2．0簡(jiǎn)介　63
3．1．2　初識(shí)OpenGL ES 2．0應(yīng)用程序　66
3．2　著色器與渲染管線　74
3．2．1　OpenGL ES 1．x的渲染管線　74
3．2．2　OpenGL ES 2．0的渲染管線　78
3．2．3　OpenGL ES中立體物體的構(gòu)建　81
3．3　主流Android手機(jī)GPU大比拼　82
3．3．1　手機(jī)GPU四大家族對(duì)比　82
3．3．2　主流GPU的性能參數(shù)比較　86
3．4　本章小結(jié)　87
第4章　著色語言　88
4．1　著色語言(Shading Language)概述　88
4．2　著色語言基礎(chǔ)　88
4．2．1　數(shù)據(jù)類型概述　89
4．2．2　數(shù)據(jù)類型的基本使用　93
4．2．3　運(yùn)算符　94
4．2．4　類型轉(zhuǎn)換　96
4．2．5　限定符　97
4．2．6　流程控制　100
4．2．7　函數(shù)的聲明與使用　102
4．2．8　片元著色器中浮點(diǎn)變量精度的指定　103
4．2．9　程序的基本結(jié)構(gòu)　103
4．3　特殊的內(nèi)建變量　104
4．3．1　頂點(diǎn)著色器中的內(nèi)建變量　104
4．3．2　片元著色器中的內(nèi)建變量　104
4．4　著色語言的內(nèi)置函數(shù)　105
4．4．1　角度轉(zhuǎn)換與三角函數(shù)　106
4．4．2　指數(shù)函數(shù)　106
4．4．3　常見函數(shù)　107
4．4．4　幾何函數(shù)　110
4．4．5　矩陣函數(shù)　111
4．4．6　向量關(guān)系函數(shù)　112
4．4．7　紋理采樣函數(shù)　112
4．4．8　微分函數(shù)　113
4．5　用invariant修飾符避免值變問題　114
4．6　本章小結(jié)　115
第5章　必知必會(huì)的3D開發(fā)知識(shí)——投影及各種變換　116
5．1　攝像機(jī)的設(shè)置　116
5．2　兩種投影方式　117
5．2．1　正交投影　117
5．2．2　透視投影　123
5．3　各種變換　126
5．3．1　基本變換的相關(guān)數(shù)學(xué)知識(shí)　126
5．3．2　平移變換　126
5．3．3　旋轉(zhuǎn)變換　129
5．3．4　縮放變換　130
5．3．5　基本變換的實(shí)質(zhì)　131
5．4　所有變換的完整流程　132
5．5　繪制方式　135
5．5．1　各種繪制方式概覽　135
5．5．2　點(diǎn)與線段繪制方式　137
5．5．3　三角形條帶與扇面繪制方式　138
5．5．4　頂點(diǎn)法與索引法　142
5．6　設(shè)置合理的視角　144
5．7　卷繞和背面剪裁　149
5．7．1　基本知識(shí)　149
5．7．2　一個(gè)簡(jiǎn)單的案例　150
5．8　本章小結(jié)　152
第6章　讓場(chǎng)景更逼真——光照效果　153
6．1　曲面物體的構(gòu)建　153
6．1．1　球體構(gòu)建的基本原理　153
6．1．2　案例效果概覽　154
6．1．3　開發(fā)步驟　154
6．2　基本光照效果　157
6．2．1　光照的基本模型　157
6．2．2　環(huán)境光　158
6．2．3　散射光　159
6．2．4　鏡面光　163
6．2．5　三種光照通道的合成　167
6．3　定位光與定向光　168
6．4　點(diǎn)法向量和面法向量　171
6．5　光照的每頂點(diǎn)計(jì)算與每片元計(jì)算　173
6．6　本章小結(jié)　175
第7章　更加酷炫的3D效果——紋理映射　176
7．1　初識(shí)紋理映射　176
7．1．1　基本原理　176
7．1．2　紋理映射的簡(jiǎn)單案例　177
7．2　紋理拉伸　182
7．2．1　兩種拉伸方式概覽　182
7．2．2　不同拉伸方式的案例　183
7．3　紋理采樣　186
7．3．1　紋理采樣概述　186
7．3．2　最近點(diǎn)采樣　186
7．3．3　線性紋理采樣　187
7．3．4　MIN與MAG采樣　189
7．3．5　不同紋理采樣方式的案例　189
7．4　mipmap紋理技術(shù)　193
7．5　多重紋理與過程紋理　194
7．5．1　案例概覽　194
7．5．2　將2D紋理映射到球面上的策略　195
7．5．3　案例的場(chǎng)景結(jié)構(gòu)　196
7．5．4　開發(fā)過程　197
7．6　壓縮紋理的使用　203
7．7　本章小結(jié)　205
第8章　豐富的立體形狀——3D基本形狀的構(gòu)建　206
8．1　圓柱體　206
8．1．1　頂點(diǎn)原始位置的生成　206
8．1．2　案例的開發(fā)　208
8．2　圓錐體　210
8．2．1　頂點(diǎn)原始位置的生成　210
8．2．2　案例的開發(fā)　212
8．3　圓環(huán)體　213
8．3．1　頂點(diǎn)原始位置的生成　213
8．3．2　案例的開發(fā)　214
8．4　螺旋管　216
8．4．1　頂點(diǎn)原始位置的生成　216
8．4．2　案例的開發(fā)　217
8．5　幾何球　218
8．5．1　頂點(diǎn)原始位置的生成　218
8．5．2　案例的開發(fā)　220
8．6　足球碳分子模型的搭建　224
8．6．1　搭建的基本原理　225
8．6．2　案例的開發(fā)　227
8．7　貝塞爾曲線及旋轉(zhuǎn)面　229
8．7．1　三維旋轉(zhuǎn)曲面的生成　230
8．7．2　貝塞爾曲線　230
8．7．3　Bezier曲線生成工具　231
8．7．4　印度古典建筑場(chǎng)景的開發(fā)　233
8．8　本章小結(jié)　234
第9章　更逼真的游戲場(chǎng)景——3D模型加載　235
9．1　obj模型文件概述　235
9．1．1　obj文件的格式　235
9．1．2　用3ds Max設(shè)計(jì)3D模型　236
9．2　加載obj文件　237
9．2．1　加載僅有頂點(diǎn)坐標(biāo)與面數(shù)據(jù)的obj文件　237
9．2．2　加載后自動(dòng)計(jì)算面法向量　240
9．2．3　加載后自動(dòng)計(jì)算平均法向量　242
9．2．4　加載紋理坐標(biāo)　245
9．3　本章小結(jié)　247
第10章　獨(dú)特的場(chǎng)景渲染技術(shù)——混合與霧　248
10．1　混合技術(shù)　248
10．1．1　混合基本知識(shí)　248
10．1．2　源因子和目標(biāo)因子　249
10．1．3　簡(jiǎn)單混合效果案例　250
10．2　地月系云層效果的實(shí)現(xiàn)　252
10．3　霧　254
10．3．1　霧的原理與優(yōu)勢(shì)　254
10．3．2　霧的簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)　255
10．4　本章小結(jié)　257
第11章　常用的3D開發(fā)技巧——標(biāo)志板、天空盒、鏡像繪制等　258
11．1　標(biāo)志板　258
11．1．1　案例效果與基本原理　258
11．1．2　開發(fā)步驟　259
11．2　灰度圖地形　262
11．2．1　基本原理　263
11．2．2　普通灰度圖地形　263
11．2．3　過程紋理地形　265
11．2．4　MipMap地形　268
11．3　用粒子沉積算法構(gòu)建地形　269
11．3．1　粒子沉積法基本原理　269
11．3．2　地形設(shè)計(jì)器的使用　271
11．3．3　粒子沉積的核心算法類　272
11．4　天空盒與天空穹　274
11．4．1　天空盒　274
11．4．2　天空穹　275
11．4．3　天空盒與天空穹的使用技巧　277
11．5　鏡像技術(shù)　277
11．5．1　鏡像基本原理　277
11．5．2　基本效果案例　277
11．5．3　升級(jí)效果案例　280
11．6　動(dòng)態(tài)文本輸出　281
11．6．1　案例效果與基本原理　281
11．6．2　具體開發(fā)步驟　282
11．7　非真實(shí)感繪制　283
11．7．1　案例效果與基本原理　284
11．7．2　具體開發(fā)步驟　284
11．8　本章小結(jié)　286
第12章　渲染出更加酷炫的3D場(chǎng)景——剪裁測(cè)試　287
12．1　剪裁測(cè)試　287
12．1．1　基本原理與核心代碼　287
12．1．2　一個(gè)主次視角的簡(jiǎn)單案例　287
12．2　Alpha測(cè)試　288
12．2．1　Alpha測(cè)試基本原理　289
12．2．2　一個(gè)橢圓窗口的案例　289
12．3　模板測(cè)試　290
12．3．1　基本原理　291
12．3．2　一個(gè)簡(jiǎn)單的案例　293
12．4　任意剪裁平面　294
12．4．1　基本原理　294
12．4．2　茶壺被任意平面剪裁的案例　294
12．5　本章小結(jié)　296
第13章　引人入勝的游戲特性——傳感器應(yīng)用開發(fā)　297
13．1　基本的開發(fā)流程　297
13．2　加速度傳感器　299
13．2．1　加速度傳感器簡(jiǎn)介　299
13．2．2　案例的開發(fā)　300
13．3　磁場(chǎng)傳感器　301
13．3．1　磁場(chǎng)傳感器簡(jiǎn)介　301
13．3．2　案例的開發(fā)　301
13．4　陀螺儀傳感器　302
13．4．1　陀螺儀傳感器簡(jiǎn)介　302
13．4．2　案例的開發(fā)　302
13．5　光傳感器　304
13．5．1　光傳感器簡(jiǎn)介　304
13．5．2　案例的開發(fā)　304
13．6　溫度傳感器　305
13．6．1　溫度傳感器簡(jiǎn)介　305
13．6．2　案例的開發(fā)　305
13．7　接近傳感器　306
13．7．1　接近傳感器簡(jiǎn)介　306
13．7．2　案例的開發(fā)　307
13．8　姿態(tài)傳感器　308
13．8．1　姿態(tài)傳感器簡(jiǎn)介　308
13．8．2　案例的開發(fā)　310
13．9　加速度傳感器綜合案例　311
13．10 傳感器的坐標(biāo)軸問題　313
13．11　本章小結(jié)　316
第14章　移動(dòng)開發(fā)平臺(tái)上的主角——Android NDK及iOS平臺(tái)下的OpenGL ES開發(fā)　317
14．1　使用Android NDK進(jìn)行OpenGL ES開發(fā)　317
14．1．1　Android NDK開發(fā)環(huán)境的下載及配置　317
14．1．2　Android NDK在Eclipse中的配置　320
14．1．3　使用Android NDK開發(fā)簡(jiǎn)單的OpenGL ES 2．0程序　322
14．2　使用Android NDK開發(fā)山地地形場(chǎng)景　328
14．2．1　案例效果及山地繪制類的開發(fā)　329
14．2．2　NDK端渲染函數(shù)的開發(fā)　331
14．3　基于iOS平臺(tái)開發(fā)OpenGL ES 2．0程序　332
14．3．1　案例運(yùn)行效果及Xcode項(xiàng)目的創(chuàng)建　332
14．3．2　案例的開發(fā)過程　334
14．4　基于iOS平臺(tái)的地月系場(chǎng)景案例　337
14．4．1　案例運(yùn)行效果及GLView的開發(fā)　337
14．4．2　其他部分的開發(fā)　338
14．5　本章小節(jié)　340
第15章　Web端3D游戲開發(fā)——WebGL 3D應(yīng)用開發(fā)　341
15．1　WebGL概覽　341
15．1．1　WebGL簡(jiǎn)介　341
15．1．2　WebGL效果展示　341
15．2　初識(shí)WebGL應(yīng)用　342
15．2．1　Obj模型加載工具簡(jiǎn)介　342
15．2．2　簡(jiǎn)單渲染3D模型案例的開發(fā)　344
15．3　加入光照效果的WebGL案例　349
15．3．1　生成帶有法向量數(shù)據(jù)的JavaScript腳本文件　349
15．3．2　案例的具體開發(fā)　350
15．4　帶有紋理貼圖的WebGL案例　351
15．4．1　生成帶有法向量和紋理坐標(biāo)數(shù)據(jù)的JavaScript腳本文件　351
15．4．2　案例的開發(fā)　351
15．4．3　WebGL版的地月系案例　353
15．5　本章小節(jié)　354
第16章　綜合案例一——夜鷹行動(dòng)　355
16．1　游戲背景及功能概述　355
16．1．1　游戲開發(fā)的背景概述　355
16．1．2　游戲功能介紹　355
16．2　游戲的策劃及準(zhǔn)備工作　358
16．2．1　游戲的策劃　358
16．2．2　Android平臺(tái)下游戲開發(fā)的準(zhǔn)備工作　359
16．3　游戲的架構(gòu)　362
16．3．1　各個(gè)類的簡(jiǎn)要介紹　362
16．3．2　游戲框架簡(jiǎn)介　365
16．4　公共類Aircraft_Activity　366
16．5　游戲相關(guān)類　368
16．5．1　游戲界面繪制類(GLGameView)　369
16．5．2　游戲線程類(KeyThread)　380
16．5．3　子彈類(BulletForControl)　391
16．5．4　坦克類(TanKe)　395
16．5．5　山地繪制類(LandForm)　399
16．5．6　顏色圓面類(CircleForDraw)　400
16．5．7　星空類(SkyNight)　402
16．5．8　爆炸效果繪制類(DrawBomb)　403
16．5．9　數(shù)字繪制類(NumberForDraw)　404
16．6　該游戲中的著色器　405
16．6 ．1　加載界面著色器　405
16．6．2　地形著色器　405
16．6．3　按鈕著色器　407
16．6．4　星空著色器　407
16．6．5　生命值矩形著色器　408
16．6．6　顏色圓面著色器　408
16．7　游戲的優(yōu)化與改進(jìn)　408
第17章　綜合案例二——BN賽艇　410
17．1　游戲背景及功能概述　410
17．1．1　游戲開發(fā)的背景概述　410
17．1．2　游戲功能介紹　410
17．2　游戲的策劃及準(zhǔn)備工作　412
17．2．1　游戲的策劃　412
17．2．2　Android平臺(tái)下游戲的準(zhǔn)備工作　413
17．3　游戲的架構(gòu)　416
17．3．1　各個(gè)類簡(jiǎn)要介紹　417
17．3．2　游戲框架簡(jiǎn)介　421
17．4　主控制類(MyActivity)　423
17．5　2D界面相關(guān)類　426
17．5．1　歡迎界面類(WelcomeView)　426
17．5．2　2D界面父類(MySFView)　427
17．5．3　主菜單類(MenuView)　427
17．5．4　2D界面繪制類(ViewForDraw)　428
17．5．5　數(shù)據(jù)庫(kù)工具類(DBUtil)　429
17．5．6　Android系統(tǒng)版本對(duì)話框(AndroidVersionDialog)　431
17．6　選船界面相關(guān)類　431
17．6．1　著色器管理類(ShaderManager)　432
17．6．2　圍墻類(ColorLightRect)　432
17．6．3　選船房間類(HouseForDraw)　433
17．6．4　展臺(tái)類(DisplayStation)　435
17．6．5　賽艇類(Boat)　436
17．6．6　選船界面(XCSurfaceView)　436
17．7　游戲界面相關(guān)類　441
17．7．1　進(jìn)度條類(Process)　441
17．7．2　3D物體父類(BNDrawer)　442
17．7．3　3D物體控制類(TDObjectForControl)　442
17．7．4　賽艇類(Boat)　443
17．7．5　可碰撞物體父類(KZBJDrawer)　444
17．7．6　可碰撞物體控制類(KZBJForControl)　444
17．7．7　賽艇與可碰撞物體檢測(cè)碰撞線程(ThreadColl)　446
17．7．8　可吃物體父類(SpeedForEat)　446
17．7．9　可吃物體控制類(SpeedForControl)　447
17．7．10　晶體旋轉(zhuǎn)線程(RotateThread)　448
17．7．11　賽艇與晶體碰撞檢測(cè)線程(ThreadForEat)　449
17．7．12　比較兩灌木距離攝像機(jī)距離類(MyComparable)　449
17．7．13　單個(gè)灌木類(SingleShrub)　450
17．7．14　灌木控制類(ShrubForControl)　451
17．7．15　賽艇賽道類(RaceTrack)　451
17．7．16　賽艇與橋碰撞檢測(cè)類(PZZ)　453
17．7．17　賽艇運(yùn)動(dòng)路徑工具類(PathUtil)　453
17．7．18　尾浪類(WeiLang)　454
17．7．19　水面類(Water)　455
17．7．20　游戲界面類(MyGLSurfaceView)　456
17．7．21　運(yùn)動(dòng)監(jiān)聽線程(KeyThread)　463
17．8　該游戲中的著色器　465
17．9　游戲的優(yōu)化與改進(jìn)　467