OpenGL超級寶典

內(nèi)容概要

　　《OpenGL超級寶典(第5版)》是OpenGL及3D圖形編程最好的入門指南，涵蓋了使用最新版本的OpenGL進(jìn)行編程所需要的主要知識。全書分三部分，共16章，另有3個附錄。第一部分包括第1章到第7章，介紹如何構(gòu)建一個使用OpenGL的程序、如何設(shè)置3D渲染環(huán)境，以及如何創(chuàng)建基本對象和光線并對他們進(jìn)行著色。然后深入研究如何使用OpenGL，并向讀者介紹GLSL，以及如何創(chuàng)建自己的著色器。第二部分包括第8章到第12章，將進(jìn)行更深入的研究，而懂得如何應(yīng)用這些高級特性將使讀者超越業(yè)余3D玩家的水平。這一部分不僅能夠使我們掌握更多的可視化效果，同時也考慮了性能表現(xiàn)。第三部分包括第13章到第16章，著重介紹OpenGL如何支持和連接Windows、Mac OS X、Linux和掌上設(shè)備。附錄部分給出了更多閱讀建議、術(shù)語表和API參考介紹。
　　《OpenGL超級寶典(第5版)》適合希望精通OpenGL以便對圖形編程和3D圖形知識進(jìn)行擴(kuò)展的程序員閱讀，也可以幫助經(jīng)驗豐富的OpenGL程序員學(xué)習(xí)如何移植自己的應(yīng)用程序。本書既可以作為學(xué)習(xí)OpenGL的教材，也可以作為隨時查閱的參考手冊。

作者簡介

Richard S. Wright, Jr.是Software Bisque公司的資深軟件工程師，在這家公司使用OpenGL開發(fā)多媒體宇航和天文軟件。他曾經(jīng)是OpenGL ARB在實時3D領(lǐng)域的代表人物，編寫了大量基于OpenGL的游戲、科學(xué)與醫(yī)學(xué)應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)庫可視化工具和教育軟件。 
Nicholas Haemel在ATI和AMD的8年中引導(dǎo)了3D圖形硬件和軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計與開發(fā)，并對OpenGL的3.0、3.1、3.2和3.3標(biāo)準(zhǔn)作出了貢獻(xiàn)。 
Graham Sellers是AMD的OpenGL小組的一位管理者，領(lǐng)導(dǎo)著一個OpenGL軟件開發(fā)團(tuán)隊，致力于開發(fā)AMD的OpenGL驅(qū)動程序。他是ARB中的AMD代表，并對核心OpenGL 3.2、3.3和4.0規(guī)范作出了貢獻(xiàn)。 
Benjamin Lipchak是蘋果公司的軟件工程主管，領(lǐng)導(dǎo)著一個致力于圖形開發(fā)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)測試程序的團(tuán)隊，并負(fù)責(zé)iPhone和iPod touch的OpenGL ES一致性測試。他曾經(jīng)在AMD管理一個OpenGL ES驅(qū)動程序小組，并領(lǐng)導(dǎo)著Khronos的OpenGL生態(tài)系統(tǒng)小組，在那里他創(chuàng)建了OpenGL SDK和OpenGL Pipeline等刊物。

書籍目錄

第一部分　基本概念
 
第1章　3D圖形和OpenGL簡介　2
1.1　計算機(jī)圖形的簡單歷史回顧　2
1.1.1　進(jìn)入電子時代　3
1.1.2　走向3D　3
1.2　3D圖形技術(shù)和術(shù)語　6
1.2.1　變換(Transformation)和投影(Projection)　6
1.2.2　光柵化(Rasterization)　6
1.2.3　著色　7
1.2.4　紋理貼圖　8
1.2.5　混合　9
1.2.6　將點連接起來　9
1.3　3D圖形的常見用途　9
1.3.1　實時3D　10
1.3.2　非實時3D　12
1.3.3　著色器　12
1.4　3D編程的基本原則　13
1.4.1　并非工具包　13
1.4.2　坐標(biāo)系統(tǒng)　13
1.4.3　投影：從3D到2D　17
1.5　總結(jié)　19
第2章　入門指南　20
2.1　什么是OpenGL?　20
2.1.1　標(biāo)準(zhǔn)的演化　21
2.1.2　OpenGL的未來　24
2.2　使用OpenGL　27
2.2.1　支持陣容　28
2.2.2　OpenGL API特性　29
2.2.3　OpenGL錯誤　31
2.2.4　確認(rèn)版本　31
2.2.5　使用glHint獲取線索　32
2.2.6　 OpenGL狀態(tài)機(jī)　32
2.3　建立Windows項目　33
2.3.1　包含路徑　34
2.3.2　創(chuàng)建項目　35
2.3.3 添加文件　36
2.4　建立Mac OS X項目　38
2.4.1　自定義創(chuàng)建設(shè)置　38
2.4.2　創(chuàng)建新項目　39
2.4.3　框架、頭文件和庫　41
2.5　第一個三角形　43
2.5.1　要包含什么　45
2.5.2　啟動GLUT　45
2.5.3　坐標(biāo)系基礎(chǔ)　47
2.5.4　完成設(shè)置　50
2.5.5　言歸正傳　52
2.6　加點兒活力！　53
2.6.1　特殊按鍵　53
2.6.2　刷新顯示　54
2.6.3　簡單的動畫片　54
2.7　總結(jié)　55
第3章　基礎(chǔ)渲染　56
3.1　基礎(chǔ)圖形管線　57
3.1.1　客戶機(jī)-服務(wù)器　57
3.1.2　著色器　58
3.2　創(chuàng)建坐標(biāo)系　60
3.2.1　正投影　60
3.2.2　透視投影　61
3.3　使用存儲著色器　61
3.3.1　屬性　62
3.3.2　Uniform值　62
3.4　將點連接起來　64
3.4.1　點和線　64
3.4.2　繪制3D三角形　68
3.4.3　單獨的三角形　68
3.4.4　一個簡單批次容器　72
3.4.5　不希望出現(xiàn)的幾何圖形　73
3.4.6　多邊形偏移　78
3.4.7　裁剪　80
3.5　混合　81
3.5.1　組合顏色　81
3.5.2　改變混合方程式　84
3.5.3　抗鋸齒　85
3.5.4　多重采樣　87
3.6　小結(jié)　89
第4章　基礎(chǔ)變換：初識向量/矩陣　90
4.1　本章是令人生畏的數(shù)學(xué)課嗎　90
4.2　3D圖形數(shù)學(xué)速成課　91
4.2.1　向量　91
4.2.2　矩陣　94
4.3　理解變換　95
4.3.1　視覺坐標(biāo)　95
4.3.2　視圖變換　96
4.3.3　模型變換　96
4.3.4　模型視圖的二元性　98
4.3.5　投影變換　98
4.3.6　視口變換　99
4.4　模型視圖矩陣　99
4.4.1　矩陣構(gòu)造　100
4.4.2　運用模型視圖矩陣　103
4.5　更多對象　105
4.5.1　使用三角形批次類　105
4.5.2　創(chuàng)建一個球體　106
4.5.3　創(chuàng)建一個花托　106
4.5.4　創(chuàng)建一個圓柱或圓錐　107
4.5.5　創(chuàng)建一個圓盤　108
4.6　投影矩陣　108
4.6.1　正投影　109
4.6.2　透視投影　110
4.6.3　模型視圖投影矩陣　111
4.7　變換管線　113
4.7.1　使用矩陣堆?！?14
4.7.2　管理管線　115
4.7.3　加點調(diào)料　118
4.8　使用照相機(jī)和角色進(jìn)行移動　119
4.8.1　角色幀　120
4.8.2　歐拉角：“盧克！請使用幀”　121
4.8.3　照相機(jī)管理　121
4.8.4　添加更多角色　123
4.8.5　關(guān)于光線　125
4.9　小結(jié)　126
第5章　基礎(chǔ)紋理　127
5.1　原始圖像數(shù)據(jù)　128
5.1.1　像素包裝　129
5.1.2　像素圖　130
5.1.3　包裝的像素格式　132
5.1.4　保存像素　133
5.1.5　讀取像素　134
5.2　載入紋理　137
5.2.1　使用顏色緩沖區(qū)　138
5.2.2　更新紋理　138
5.2.3　紋理對象　139
5.3　紋理應(yīng)用　140
5.3.1　紋理坐標(biāo)　140
5.3.2　紋理參數(shù)　142
5.3.3　綜合運用　144
5.4　Mip貼圖　148
5.4.1　Mip貼圖過濾　149
5.4.2　生成Mip層　150
5.4.3　活動的Mip貼圖　150
5.5　各向異性過濾　158
5.6　紋理壓縮　160
5.6.1　壓縮紋理　160
5.6.2　加載壓縮紋理　161
5.6.3　最后一個示例　162
5.7　小結(jié)　163
第6章　跳出“盒子”：非存儲著色器　164
6.1　初識OpenGL著色語言　164
6.1.1　變量和數(shù)據(jù)類型　165
6.1.2　存儲限定符　168
6.1.3　真正的著色器　169
6.1.4　編譯、綁定和連接　172
6.1.5　使用著色器　177
6.1.6　Provoking Vertex　178
6.2　著色器統(tǒng)一值　179
6.2.1　尋找統(tǒng)一值　179
6.2.2　設(shè)置標(biāo)量和向量統(tǒng)一值　180
6.2.3　設(shè)置統(tǒng)一數(shù)組　180
6.2.4　設(shè)置統(tǒng)一矩陣　181
6.2.5　平面著色器　182
6.3　內(nèi)建函數(shù)　184
6.3.1　三角函數(shù)　184
6.3.2　指數(shù)函數(shù)　184
6.3.3　幾何函數(shù)　185
6.3.4　矩陣函數(shù)　185
6.3.5　向量相關(guān)函數(shù)　186
6.3.6　常用函數(shù)　187
6.4　模擬光線　189
6.4.1　簡單漫射光　189
6.4.2　點光源漫反射著色器　191
6.4.3　ADS光照模型　194
6.4.4　Phong著色　197
6.5　訪問紋理　199
6.5.1　只有紋理單元　200
6.5.2　照亮紋理單元　201
6.5.3　丟棄片段　203
6.5.4　卡通著色(Cell Shading)——將紋理單元作為光線　205
6.6　小結(jié)　207
第7章　紋理高級知識　208
7.1　矩形紋理　208
7.1.1　加載矩形紋理　209
7.1.2　使用矩形紋理　209
7.2　立方體貼圖　212
7.2.1　加載立方體貼圖　212
7.2.2　創(chuàng)建天空盒　213
7.2.3　創(chuàng)建反射　215
7.3　多重紋理　216
7.3.1　多重紋理坐標(biāo)　217
7.3.2　多重紋理示例　217
7.4　點精靈(點塊紋理)　219
7.4.1　使用點　220
7.4.2　點大小　220
7.4.3　綜合運用　221
7.4.4　點參數(shù)　223
7.4.5　異形點　224
7.4.6　點的旋轉(zhuǎn)　225
7.5　紋理數(shù)組　226
7.5.1　加載2D紋理數(shù)組　226
7.5.2　紋理數(shù)組索引　228
7.5.3　訪問紋理數(shù)組　228
7.6　紋理代理　229
7.7　小結(jié)　230
第二部分　深入探索
 
第8章　緩沖區(qū)對象：存儲盡在掌握　232
8.1　緩沖區(qū)　233
8.1.1　創(chuàng)建自己的緩沖區(qū)　233
8.1.2　填充緩沖區(qū)　234
8.1.3　像素緩沖區(qū)對象　235
8.1.4　緩沖區(qū)對象　241
8.2　幀緩沖區(qū)對象，擺脫窗口的限制　242
8.2.1　如何使用FBO　243
8.2.2　渲染緩沖區(qū)對象　243
8.2.3　繪制緩沖區(qū)　245
8.2.4　幀緩沖區(qū)的完整性　247
8.2.5　在幀緩沖區(qū)中復(fù)制數(shù)據(jù)　250
8.2.6　FBO綜合運用　251
8.3　渲染到紋理　254
8.4　小結(jié)　259
第9章　高級緩沖區(qū)：超越基礎(chǔ)水平　260
9.1　獲得數(shù)據(jù)　260
9.1.1　映射緩沖區(qū)　261
9.1.2　復(fù)制緩沖區(qū)　262
9.2　控制像素著色器表現(xiàn)，映射片段輸出　262
9.3　新一代硬件的新格式　264
9.3.1　浮點——最終的真正精確　264
9.3.2　多重采樣　276
9.3.3　整數(shù)　279
9.3.4　sRGB　280
9.3.5　紋理壓縮　281
9.4　小結(jié)　283
第10章　片段操作：管線的終點　284
10.1　裁剪——將幾何圖形剪切到希望的大小　285
10.2　多重采樣　285
10.2.1　樣本覆蓋　285
10.2.2　樣本遮罩　286
10.2.3　綜合運用　287
10.3　模板操作　290
10.4　深度測試　292
10.4.1　深度截取　292
10.5　進(jìn)行混合　293
10.5.1　混合方程式　293
10.5.2　混合函數(shù)　294
10.5.3　綜合運用　295
10.6　抖動　296
10.7　邏輯操作　297
10.8　遮罩輸出　298
10.8.1　顏色　298
10.8.2　深度　298
10.8.3　模板　298
10.8.4　用途　299
10.9　小結(jié)　299
第11章　高級著色器應(yīng)用　300
11.1　高級頂點著色器　300
11.1.1　在頂點著色器中進(jìn)行物理模擬　301
11.2　幾何著色器　306
11.2.1　直通幾何著色器　306
11.2.2　在應(yīng)用程序中使用幾何著色器　308
11.2.3　在幾何著色器中丟棄幾何圖形　311
11.2.4　在幾何著色器中修改幾何圖形　313
11.2.5　在幾何著色器中生成幾何圖形　314
11.2.6　在幾何著色器中改變圖元類型　317
11.2.7　由幾何著色器引入的新圖元類型　319
11.3　高級片段著色器　321
11.3.1　片段著色器中的后期處理——顏色校正　322
11.3.2　片段著色器中的后期處理——卷積　323
11.3.3　在片段著色器中生成圖像數(shù)據(jù)　326
11.3.4　在片段著色器中丟棄工作　328
11.3.5　逐片段控制深度　329
11.4　更高級的著色器函數(shù)　330
11.4.1　插值和存儲限定符　330
11.4.2　高級內(nèi)建函數(shù)　333
11.5　統(tǒng)一緩沖區(qū)對象　334
11.5.1　建立統(tǒng)一塊　335
11.6　小結(jié)　342
第12章　高級幾何圖形管理　343
12.1　查詢功能——收集OpenGL管線相關(guān)信息　343
12.1.1　準(zhǔn)備查詢　344
12.1.2　發(fā)出查詢　345
12.1.3　取回查詢結(jié)果　345
12.1.4　使用查詢結(jié)果　346
12.1.5　讓OpenGL決定　349
12.1.6　測量執(zhí)行命令所需時間　350
12.2　在GPU內(nèi)存中存儲數(shù)據(jù)　352
12.2.1　使用緩沖區(qū)存儲頂點數(shù)據(jù)　353
12.2.2　在緩沖區(qū)中保存頂點索引　356
12.3　使用頂點數(shù)組對象來組織緩沖區(qū)　358
12.4　高效地繪制大量幾何圖形　359
12.4.1　組合繪制函數(shù)　360
12.4.2　使用圖元重啟對幾何圖形進(jìn)行組合　361
12.4.3　實例渲染　362
12.4.4　自動獲得數(shù)據(jù)　367
12.5　存儲變換的頂點——變換反饋　371
12.5.1　變換反饋　371
12.5.2　關(guān)閉光柵化　376
12.5.3　使用圖元查詢對頂點進(jìn)行計數(shù)　376
12.5.4　使用圖元查詢的結(jié)果　378
12.5.5　變換反饋的應(yīng)用實例　379
12.6　裁剪并確定繪制內(nèi)容　386
12.6.1　裁剪距離——自定義裁剪空間　387
12.7　在OpenGL開始繪制時進(jìn)行同步　389
12.8　小結(jié)　392
第三部分　特定平臺應(yīng)用
 
第13章　Windows上的OpenGL　394
13.1　Windows中的OpenGL實現(xiàn)　395
13.1.1　微軟的OpenGL　395
13.1.2　現(xiàn)代圖形驅(qū)動程序　395
13.1.3　擴(kuò)展OpenGL　396
13.1.4　WGL擴(kuò)展　398
13.2　基本窗口渲染　399
13.2.1　GDI設(shè)備環(huán)境　399
13.2.2　像素格式　400
13.2.3　OpenGL渲染環(huán)境　406
13.3　綜合運用　409
13.3.1　創(chuàng)建窗口　410
13.4　全屏渲染　414
13.5　雙重緩沖　415
13.5.1　消除視覺撕裂　415
13.6　小結(jié)　416
第14章　OS X上的OpenGL　417
14.1　OpenGL在Mac上的4種接口　417
14.2　在OpenGL中使用Cocoa　418
14.2.1　創(chuàng)建一個Cocoa程序　418
14.2.2　綜合運用　423
14.2.3　雙緩沖還是單緩沖　425
14.2.4　球體世界　425
14.3　全屏渲染　429
14.3.1　在Cocoa中進(jìn)行全屏顯示　430
14.4　CGL　435
14.4.1　同步幀速率　435
14.4.2　提高填充性能　436
14.4.3　多線程OpenGL　437
14.5　小結(jié)　437
第15章　Linux上的OpenGL　438
15.1　基礎(chǔ)知識　438
15.1.1　簡史　439
15.1.2　什么是X Window　439
15.2　入門講解　439
15.2.1　檢查OpenGL　440
15.2.2　設(shè)置Mesa　440
15.2.3　設(shè)置Mesa硬件驅(qū)動程序　441
15.2.4　設(shè)置GLUT 和 GLEW　441
15.2.5　創(chuàng)建OpenGL應(yīng)用程序　442
15.3　GLX——X Window的接口　443
15.3.1　顯示和X Window　444
15.3.2　配置管理和顯示效果　444
15.3.3　窗口和渲染表面　447
15.3.4　OpenGL和GLX擴(kuò)展　448
15.3.5　環(huán)境管理　448
15.3.6　同步　451
15.3.7　GLX查詢　452
15.3.8　綜合運用　453
15.4　小結(jié)　455
第16章　OpenGL ES：移動設(shè)備上的OpenGL　456
16.1　精簡的OpenGL　456
16.1.1　ES指什么　457
16.1.2　歷史概述　457
16.2　版本選擇　458
16.2.1　ES 2.0　459
16.3　ES環(huán)境　463
16.3.1　應(yīng)用程序設(shè)計的注意事項　463
16.3.2　有限環(huán)境的處理　464
16.3.3　定點數(shù)學(xué)　464
16.4　EGL: 新的窗口環(huán)境　465
16.4.1　EGL顯示　466
16.4.2　創(chuàng)建窗口　467
16.4.3　環(huán)境管理　470
16.4.4　呈現(xiàn)緩沖區(qū)和渲染同步　471
16.4.5　更多關(guān)于EGL的內(nèi)容　472
16.5　處理嵌入式環(huán)境　473
16.5.1　流行的操作系統(tǒng)　473
16.5.2　供應(yīng)商特定擴(kuò)展　473
16.5.3　個人玩家　473
16.6　蘋果掌上平臺　474
16.6.1　設(shè)置iPhone項目　474
16.6.2　移植到iPhone　477
16.7　小結(jié)　483
附錄A　更多閱讀建議　484
附錄B　詞匯表　486
附錄C　(核心)OpenGL 3.3參考　489

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   事實上，即使我們不懂得那些高深的3D圖形數(shù)學(xué)知識，也不會造成太大的妨礙，就像我們不需要懂得任何關(guān)于汽車結(jié)構(gòu)和內(nèi)燃機(jī)方面的知識也能每天開汽車一樣。但是，我們最好對汽車足夠了解，以便能夠意識到需要時常更換機(jī)油，定期向油箱加油，以及在輪胎花紋磨光時要更換輪胎。這些知識使我們成為一位可靠（還有安全?。┑能囍?。同樣，如果想要成為一位可靠和有能力的OpenGL程序員，也要遵循同樣的標(biāo)準(zhǔn)。至少需要理解那些基礎(chǔ)知識，才知道能做什么，以及哪些工具適合我們要做的工作。如果是初學(xué)者，我們將會發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過一段時間的實踐，就會漸漸理解矩陣和向量，并且培養(yǎng)出一種更為直觀（和強(qiáng)大）的能力，能夠在實踐中充分利用本章所介紹的這些概念。 因此，即使我們還沒有能力在腦海中默算出兩個矩陣的乘法，也要明白矩陣是什么，以及這些矩陣對于OpenGL處理來說意味著什么。但是，在清理線性代數(shù)的老課本（每個人都有，對吧？）之前，不要緊張，GLTools庫中有一個組建叫做Math3d，其中包含了大量好用的與OpenGL一致的3D數(shù)學(xué)例程和數(shù)據(jù)類型。雖然我們不必親自進(jìn)行所有的矩陣和向量操作，我們?nèi)匀恢浪鼈兪鞘裁矗约叭绾螒?yīng)用它們。看，這樣我們就二者兼得了。 4.23D圖形數(shù)學(xué)速成課 關(guān)于3D圖形數(shù)學(xué)的書籍?dāng)?shù)不勝數(shù)，我們發(fā)現(xiàn)了一些非常好的，附錄A中列出了這些書籍。我們并不會做出一副要講完所有需要了解的重要問題的架勢，甚至并不試圖講完所有應(yīng)該了解的問題。在本章，我們只涉及真正需要了解的。如果已經(jīng)是數(shù)學(xué)高手，那么就應(yīng)該跳過這一部分，立即開始學(xué)習(xí)模型視圖矩陣部分。這并不只是因為您已經(jīng)知道了我們將要講解的內(nèi)容，還因為大多數(shù)數(shù)學(xué)高手會因為沒有提供足夠的空間來討論它們喜愛的齊次坐標(biāo)空間特性而感到不快。 想象一下一個我們必須從一大群鱷魚逃脫出來的電視真人秀吧。我們到底要知道多少3D數(shù)學(xué)才能生存？這就是接下來兩部分的內(nèi)容－3D數(shù)學(xué)生存技能。鱷魚才不在乎我們是不是真正懂得齊次坐標(biāo) 空間呢。 4.2.1向量 在第1章和第2章，我們已經(jīng)介紹了頂點和3D笛卡爾坐標(biāo)?；旧?，一個頂點就是XYZ坐標(biāo)空間上的一個位置，而在空間中給定的一個位置恰恰是由一個且只由一個單獨的XYZ三元組定義的。然而， 一組XYZ值還能表示一個向量（實際上，從純粹的數(shù)學(xué)思維上講一個頂點其實同時也是一個向量……這里我們只討論主要問題）。在使用向量來操縱3D幾何圖形時，向量可能就變成了最重要的基本概念了（沒有之一）。這3個值（×、Y和Z）組合起來表示兩個重要的值——一個方向和一個數(shù)量。 如圖4.1所示為空間中（任意選擇）的一個點，以及空間中從坐標(biāo)系原點到這個點坐標(biāo)的一條帶箭頭的線段。在拼接三角形時，這個點可以視為一個頂點，而這個帶箭頭的線段則可以視為一個向量。一個向量首先是空間中從原點指向這個點的方向。在中，我們總是使用向量來表示帶方向的量。例如，X軸就是向量（1，0，0）。在×方向為+1，而在Y方向和Z方向則為0。

編輯推薦

1、作者為OpenGL資深專家 2、內(nèi)容全面，最佳學(xué)習(xí)用書 3、針對OpenGL 3.3全面升級?4、增加OpenGL for iPhone、iPad5、一刀未剪足本6、亞馬遜五星圖書

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