C++和OpenGL实现3D游戏编程【章节目录一】

欢迎来到zhooyu的专栏。主页网址【zhooyu】专栏网址【C和OpenGL实现3D游戏编程】专栏目录【C和OpenGL实现3D游戏编程】【总览目录】这里将通过一个OpenGL实现3D游戏编程实例教程带大家深入学习OpenGL知识。知识无穷而人力有穷希望能对您有所帮助。该教程为系列教程每一步都有详细的教学和实例推荐大家通过下边的【目录】系统性的了解开发过程了解怎样一步一步从简单入手借助C和OpenGL实现强大的3D效果。同时您可以在QQ群群号739903792中与大家进行沟通交流共同解决编程过程中的困惑。添加窗口控件勇敢的冒险者添加树木模型MeshCompoment演示本专栏内容我们从游戏的角度出发用C去了解一下游戏中的功能都是怎么实现的。这一切还是要从自己玩游戏开始说起此前就玩过一下3D游戏当时就被游戏里的一些画面和设置深深的吸引了同时游戏里还有很多很有趣的设定比如玩家的视角是怎么移动的崎岖不平的地图是怎样制作的人物和物体、地面的碰撞是怎样检测的鼠标是怎样选中眼前的物体的魔法技能是怎样释放的不用加载进度条的无缝世界地图是怎么实现的带着这些疑问我们走进了一个OpenGL世界的3D世界。一、专栏思维导图本专栏思维导图以下内容是本专题所涉及的部分问题仅仅为内容概要展示文章将根据需要会有顺序上的改变后期也会继续补充、添加更多内容。为了实现以上游戏丰富多彩的内容我们需要对相应的游戏内容实现进行探索从一开始的准备工作游戏库文件的准备第一个游戏窗口的创建运用OpenGL画出基本的3D物体文字的显示贴图纹理的使用视角的变化点在三维世界的位置转换三维世界顶点在二维屏幕的投影位置鼠标怎样选中物体贝塞尔曲线和曲面的应用光照贴图蒙皮动画等等一系列的问题进行研究逐步模仿实现游戏世界的内容。虽然有很多内容网上都只言片语的提到过但很少有系统来说的这里我就我自己编程中遇到的问题和解决的办法汇总出来仅供参考。二、专栏文章内容目录一、OpenGL基础功能的实现1、初探3D世界附源码我们想制作一个游戏首先必须得创建一个WINDOWS的窗口我们先用VC创建一个最简单的窗口。就好比在学各种编程语言的时候都会创建一个基本的hello world示例程序一样这样可以给我们的编程从感觉上带来简单容易上手的良好效果。2、了解并创建3D空间模型附源码上一节我们创建一个简单的窗口本节我们需要了解一下细节内容同时为了方便观看我们需要显示一个世界坐标轴建立一个直观的三维空间。3、3D空间模型光照初步附源码上一节课我们建立了简单的坐标系同时也显示了一个正方体但正方体的颜色为纯红色好像一个平面物体一样我们这节课就可以加一些光照并创建更多的模型使这些物体变得更加立体一些。4、纹理加载的三种方式附源码如果我们想让物体更加真实就得有足够多的顶点且指定足够多的颜色这样会产生很多额外开销因为每个模型需要很多顶点而每个顶点又需要颜色属性。为了方便且减少开销我们更习惯使用纹理来绘制更多的模型纹理就像一张2D的贴图把它贴在图像或模型上来增加物体的细节。这样物体细节取决于设计师的美工而程序员则不必指定更多的顶点。5、纹理坐标、纹理贴图附源码在OpenGL中纹理是一种常用的技术用于将图像或图案映射到3D模型的表面上以增加图形的细节和真实感。那么我们上一节已经做好了纹理的准备工作将需要的纹理图片加载并绑定到了纹理编号中我们这一节就探讨一下怎样将对应的纹理图片显示到我们的程序中去特别是将纹理映射到圆形或三维球体等复杂图形上下图就是一个三维球体的纹理贴图实例。6、不规则图形的纹理贴图附源码上一节我们讨论了纹理贴图的相关基础操作但上一节的纹理贴图操作基本上都是规则图形包括圆形和球形虽然复杂一点但是它也是规则的。这一节课我们要讨论一下怎么在不规则图形上纹理贴图就比如文章下图的心形纹理贴图以及纹理的平移、旋转、放大缩小功能。7、文字和汉字的显示附源码上一节我们讨论了纹理在二维平面内不规则图形贴图的相关基础操作本节我们开始了解游戏里文字以及汉字的显示方法。本节课我们将从基本的ASCII字符显示拓展到中文字符的显示最后再讲到纹理字符的显示并对各种文字显示方法的优缺点和使用场景进行分析这节课将使用到显示列表等操作我们还将制作一个显示文字坠落的动画效果。8、纹理文字的实现与优化附源码上一节课我们介绍了在opengl中文字的显示方法但显示出来的文字无法旋转在某些特定游戏要求下文字是需要进行旋转的那么这一节课我们介绍一下纹理文字的高级使用方法将文字生成纹理达到文字旋转的效果。9、镂空纹理的实现附源码前面的课程中我们学会了加载纹理并显示纹理图案但是纹理的图案都是长方形的图片图片就会有白色或黑色背景那么在游戏设计过程中我们经常不需要显示图片的背景部分那么这节课我们就来讨论一下如何实现剔除白色或黑色背景后的镂空图像下图就是将树的图片白色背景去除后显示的效果。10、纹理的半透明显示附源码上一节课我们讲到了图片的镂空显示它能在显示图片时去除指定颜色的背景那么这节课我们来说一下图片的半透明显示效果半透明效果能给画面带来更高质量的提升使图片显示的更自然产生更真实的效果。下面是一个气泡向上漂浮的效果。11、光照效果进阶附源码我们在前面的章节里内容简单的介绍了一下光照随着后期对纹理内容的增加我们需要了解更多的光照知识本节我们回顾一下光照相关内容并了解一下怎样实现纹理的光照效果。下面这个图就是我们借助于纹理文字产生的半透明光照效果。12、声音的基本控制附源码前面我们实现了图片纹理的显示功能是不是感觉到非常的简单。那么今天我们就继续说下游戏声音的实现。音效也是游戏的灵魂只有搭配了美妙动听的音效以后游戏才能令人耳目一新与玩家产生良好的效果。13、多重纹理混合详解附源码前面说过纹理贴图能够大幅提升游戏画面质量但纹理贴图是没有叠加的。在一些游戏场景中要求将非常不同的多个纹理如泥泞的褐色地面、绿草植密布的地面、碎石遍布的地面叠加混合起来显示实现纹理间能够自然过渡产生看不出明显的边缘的连续场景由此多纹理混合技术应运而生在地形渲染中用得非常广泛。例如你可以用3个纹理来渲染一片庄园的地面有的地方长满了绿草、有的地方裸露着泥土、而有的地方还存在砂石各个场景之间没有明显的过渡痕迹带来更加逼真的环境效果。14、VBO、VAO和EBO应用附源码我们从一开始学OpenGL到现在OpenGL的图形绘图必须在glBegin()和glEnd()函数之间完成在此基础之上才能进行后续操作功能。但是我们今天要讨论一下OpenGL图形绘制的模式从之前的立即渲染模式开始转向核心模式从而大幅提升显示性能。下图就是通过VBO、VAO和EBO应用画出的矩形矩形虽然简单但它的意义却不凡。15、着色器初步附源码上一节我们介绍了通过VBO、VAO和EBO怎样将顶点发送到GPU显存利用GPU与显存之间的高效处理速度来提高我们的图形渲染效率。那么在此过程中我们又可以通过着色器shader进行可编程管线操作极大的增加了编程自由度那么我们就来了解一下相关知识并通过模型视图矩阵以及投影矩阵进行顶点变换完成首次MVP操作。下图就是一个通过着色器shader显示的立方体。16、详解三维坐标转二维屏幕坐标向量和矩阵操作实战附源码在上一课我们了解了着色器了解了部分核心模式编程内容从中接触到了线性代数中向量和矩阵相关知识我们已经能够感受到向量和矩阵在OpenGL编程中的重要性。特别是后期用去了解融合、光照效果构建自己的三维世界都需要大量向量和矩阵的相关知识。本节会就一些线性代数的基础知识进行了解和应用并实现三维坐标向二维屏幕坐标的转换这是后期实现鼠标选中物体功能的铺垫。但本文并非对线性代数进行专业的介绍而是学习计算机图形学必备知识的了解及实战应用。17、着色器进阶附源码在前面着色器初步一节我们了解了着色器的一些初步知识通过顶点着色器和片段着色器显示出了一个彩色的立方体。我们这节课就来了解一些在着色器中显示纹理等一系列实用操作同时了解一些进阶的图像渲染技术比如图像的灰度化处理像游戏中灵魂状态下世界进行灰度化处理后的效果。使用GLSL渲染纹理是一种非常有用的技术可以实现高效的图形处理和渲染并且可以根据具体的应用场景和需求进行更复杂的渲染操作。18、建模模型obj文件的加载应用以前我们加载过立方体木箱立方体的顶点数据都是在程序运行时临时定义的。但后期如果模型数量增多模型逐步复杂我们就必须加载外部模型文件。这节课我们就先了解一下加载OBJ模型文件的方法这样可以让编程和设计进行分工合作极大丰富我们游戏效果下边是我们通过OBJ文件加载的一个模型。19、着色器光照初步平行光我们在前期的教程中讨论了在即时渲染模式下的光照内容。那么在我们后期使用着色器的核心模式下会经常在着色器中使光照我们这里就讨论一下着色期光照同时为后期的阴影效果做一些知识铺垫。我们首先讨论定向光(directional light)的使用光照包括环境光、漫反射光和镜面反射光在下边这个例子中我们可以直观地感受到这些光的合成效果。更多内容持续更新中……更多专栏1、C和OpenGL实现3D游戏编程【总览目录】2、C消灭星星游戏编程【总览目录】