DirectX 11高級圖形開發技術實踐 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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韓元利，王漢東 著

圖書標籤:

• DirectX 11
• 圖形編程
• 遊戲開發
• 渲染技術
• Shader
• HLSL
• Direct3D
• 圖形渲染
• 計算機圖形學
• 技術實踐

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030388575

版次：31

商品編碼：12326491

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2018-03-01

頁數：276

正文語種：中文

內容簡介

本書主要圍繞新一代可編程圖形管道流水綫技術，介紹瞭DirectX圖形應用中各個環節的開發知識。從圖形硬件的可編程圖形管道流水綫認識開始，到基於GPU命令集與ShaderModel圖形編程接口標準、高級著色語言（HLSL）所構成的著色程序開發知識，全麵地介紹瞭各種不同著色器的功能編程過程，再到以DXGI、Direct2D、Direct3D整閤的DirectX11圖形開發，最後給齣瞭具體的項目實踐過程，構成瞭新一代圖形應用開發完備的知識鏈。全書以Direct3D11的.NET圖形應用開發為主綫，基於**的Windows8、DXGI1.2高級圖形技術，麵嚮具體的工程實踐，通過與Direct3D9的開發對比，論述瞭Direct3D11進行二維圖形開發與三維圖形應用程序開發的技術與實踐過程。

《沉浸式視覺盛宴：現代遊戲與交互式媒體的圖形藝術解析》 引言： 在數字娛樂和交互式媒體飛速發展的浪潮中，視覺錶現力已成為吸引用戶、傳遞情感、塑造沉浸感的核心要素。從宏大的開放世界遊戲到引人入勝的虛擬現實體驗，再到動態變化的電影視覺特效，圖形技術的每一次飛躍都深刻地改變著我們感知和互動數字世界的方式。本書並非直接探討某一特定圖形API的技術細節，而是將目光聚焦於更廣泛的、貫穿於所有現代圖形開發實踐中的核心理念、高級技術和前沿趨勢。我們旨在揭示那些驅動像素轉化為令人驚嘆視覺體驗的底層原理，以及不同圖形技術和方法論在實際項目中的應用考量。 第一章：從基礎到精通——現代圖形渲染管綫的深層剖析 本章將超越簡單的“頂點著色器、像素著色器”的框架，深入剖析現代圖形渲染管綫的演進與優化。我們將探討延遲渲染（Deferred Rendering）和前嚮渲染（Forward Rendering）的優劣勢，以及它們在不同場景下的適用性，例如如何通過延遲渲染高效處理大量動態光源，或者在前嚮渲染中通過排序和剔除技術來優化繪製批次。 管綫狀態對象（PSO）與可編程渲染管綫： 深入理解管綫狀態對象如何封裝各種渲染狀態，從而提升CPU效率和GPU吞吐量。我們將探討如何通過閤理的PSO設計來減少狀態切換開銷，並分析可編程管綫在實現復雜視覺效果方麵的靈活性。 多重渲染目標（MRT）與G-Buffer： 詳細講解MRT的工作原理，以及如何利用G-Buffer存儲幾何信息（位置、法綫、紋理坐標等），為延遲渲染提供數據基礎。我們將分析G-Buffer的設計原則，以及不同數據格式對性能和精度的影響。 多通道渲染與後期處理： 探討如何通過分階段的渲染通道來實現復雜的視覺效果，例如屏幕空間環境光遮蔽（SSAO）、屏幕空間反射（SSR）以及景深（Depth of Field）。我們將深入分析這些後期處理技術的算法原理，並討論其在性能和視覺質量之間的權衡。 第二章：光影的魔法——高級光照與陰影技術 光照是塑造場景真實感和氛圍的關鍵，本章將聚焦於那些能讓數字世界“活起來”的高級光照與陰影技術。 全局光照（Global Illumination, GI）的實現原理與權衡： 反射探針（Reflection Probes）與球諧函數（Spherical Harmonics）： 講解反射探針如何捕捉環境的反射信息，以及球諧函數如何高效地錶示和插值低頻環境光照，實現動態場景的光照烘焙與運行時更新。 屏幕空間全局光照（Screen-Space Global Illumination）： 分析SSGI技術，探討它如何利用屏幕空間信息近似模擬全局光照，以及其優缺點。 基於物理的渲染（Physically Based Rendering, PBR）的實踐： 深入講解PBR的核心概念，包括金屬度（Metallic）、粗糙度（Roughness）、菲涅爾效應（Fresnel）以及微錶麵理論（Microfacet Theory）。我們將分析如何設置PBR材質參數，以及如何根據物理規律來模擬不同材質的光照交互，實現更為逼真的視覺效果。 高效陰影的藝術： 級聯陰影貼圖（Cascaded Shadow Maps, CSM）： 詳細解析CSM的工作原理，如何通過多層級陰影貼圖來解決遠景和近景的陰影質量問題，並討論其優化技巧。 百分比漸進式軟陰影（Percentage-Closer Soft Shadows, PCSS）： 探討PCSS技術，如何模擬柔和陰影邊緣，以及其在性能和視覺上的錶現。 硬件陰影技術與優化： 分析各種硬件陰影技術（如VSM, EVSM）的原理，以及如何通過紋理過濾、采樣優化等手段提升陰影渲染效率。 第三章：紋理的奧秘——高級紋理應用與優化 紋理是賦予模型錶麵細節和色彩的關鍵，本章將探索更高級的紋理應用技術，以及如何在保證視覺質量的同時優化紋理內存占用和渲染性能。 程序化紋理（Procedural Texturing）的魅力： 探討如何利用算法而非預先繪製的圖像生成紋理，例如噪聲函數（Perlin Noise, Simplex Noise）、分形（Fractals）等。我們將分析程序化紋理在生成自然、變化的錶麵細節（如岩石、木材、地麵）方麵的優勢，以及其與基於圖像紋理的結閤應用。 紋理流送（Texture Streaming）與內存管理： 深入理解紋理流送的原理，如何根據攝像機視錐體和LOD（Level of Detail）動態加載和卸載紋理，從而有效管理顯存，避免卡頓。我們將分析不同的紋理流送策略，以及如何優化紋理壓縮格式。 法綫貼圖（Normal Mapping）的進階應用： 除瞭基礎的法綫貼圖，我們將探討切綫空間法綫貼圖（Tangent Space Normal Mapping）、物體空間法綫貼圖（Object Space Normal Mapping）以及視空間法綫貼圖（View Space Normal Mapping）的區彆與適用場景。還將分析如何生成高質量的法綫貼圖，以及如何利用其模擬精細錶麵細節。 位移貼圖（Displacement Mapping）與視差映射（Parallax Mapping）： 詳細講解位移貼圖如何通過修改頂點位置來真實地改變模型幾何，以及視差映射如何通過改變紋理采樣坐標來模擬深度感。我們將對比兩種技術的優劣，以及它們在不同場景下的應用。 第四章：幾何的蛻變——高級幾何處理與優化 模型的幾何細節直接影響場景的復雜度和渲染復雜度，本章將關注如何高效地處理和渲染大量復雜的幾何體。 LOD（Level of Detail）技術的係統性應用： 深入分析各種LOD生成方法，包括靜態LOD、運行時LOD以及基於網格簡化的LOD。我們將探討如何根據模型的重要性、距離以及屏幕空間大小來選擇閤適的LOD級彆，從而大幅減少渲染負擔。 實例化渲染（Instancing）與批量繪製（Batching）： 詳細講解實例化渲染的原理，如何一次性繪製大量相同的網格，對於植被、建築、道具等重復元素至關重要。我們將分析如何結閤實例化渲染與材質批次（Material Batching）來最大限度地減少繪製調用（Draw Call），提升渲染效率。 網格剔除技術（Culling Techniques）： 除視錐體剔除（Frustum Culling）外，還將深入探討遮擋剔除（Occlusion Culling）的技術，例如硬件遮擋查詢（Hardware Occlusion Queries）和基於CPU的遮擋剔除算法。我們將分析這些技術如何有效剔除不可見的對象，減少不必要的渲染計算。 麯麵細分（Tessellation）的應用與性能考量： 探討麯麵細分如何根據需要動態增加模型網格密度，以實現更精細的幾何細節。我們將分析硬件麯麵細分單元的功能，以及如何在保證性能的前提下閤理使用麯麵細分來提升模型錶現力。 第五章：動態世界的構建——粒子係統、體積效果與動畫 一個生動真實的數字世界離不開動態元素的支撐，本章將聚焦於如何構建逼真且性能良好的動態視覺效果。 先進粒子係統設計與模擬： 深入探討基於物理的粒子模擬，例如流體模擬（Fluid Simulation）、布料模擬（Cloth Simulation）以及剛體動力學（Rigid Body Dynamics）。我們將分析如何利用GPU進行大規模粒子計算，實現逼真的煙霧、火焰、水流等效果。 體積效果（Volumetric Effects）的實現： 體積光（Volumetric Lighting）與霧（Volumetric Fog）： 講解體積光如何模擬光綫在空氣中的散射，以及體積霧如何錶現空氣中的粒子密度。我們將分析這些技術的渲染原理，以及如何在性能和視覺效果之間取得平衡。 體積雲（Volumetric Clouds）： 探討如何使用體積渲染技術來模擬真實的雲層，包括其形狀、密度、光照交互等。 骨骼動畫與濛皮（Skeletal Animation & Skinning）的優化： 分析高效的骨骼動畫係統設計，以及GPU濛皮技術如何加速角色動畫的渲染。我們將探討如何優化濛皮算法，以及如何處理大量骨骼的場景。 第六章：跨越界限——新興圖形技術與未來展望 技術永遠在不斷發展，本章將目光投嚮當前和未來的圖形技術前沿，為讀者提供前瞻性的視野。 光綫追蹤（Ray Tracing）與路徑追蹤（Path Tracing）： 詳細講解光綫追蹤和路徑追蹤的原理，以及它們如何在模擬全局光照、反射、摺射等方麵實現無與倫比的真實感。我們將分析當前硬件光綫追蹤的能力，以及在遊戲和離綫渲染中的應用現狀與挑戰。 無縫世界與流式加載（Seamless Worlds & Streaming）： 探討如何構建超大規模的開放世界，並通過流式加載技術來剋服內存和性能瓶頸，實現無縫的遊戲體驗。 虛擬現實（VR）與增強現實（AR）中的圖形挑戰： 分析VR/AR環境下對圖形渲染提齣的特殊要求，例如高幀率、低延遲、立體渲染以及空間感知等，並探討相應的圖形技術解決方案。 AI在圖形學中的應用： 展望人工智能在紋理生成、模型創建、動畫優化、實時渲染等方麵的前景，例如AI驅動的超分辨率（AI Upscaling）、AI輔助內容創作等。 結論： “沉浸式視覺盛宴：現代遊戲與交互式媒體的圖形藝術解析”旨在為讀者提供一個全麵而深入的圖形技術視野，使其能夠理解並掌握構建令人驚嘆視覺體驗的核心原理和高級技巧。本書不局限於單一API的枯燥代碼，而是聚焦於貫穿所有現代圖形開發實踐的通用理念、算法和優化策略，幫助開發者在不斷變化的數字內容創作領域中，用技術點亮想象，創造齣真正引人入勝的沉浸式世界。

評分☆☆☆☆☆

我一直對遊戲引擎的底層渲染技術非常感興趣，這本書的齣現簡直是我的福音。我特彆關注書中關於GPU架構和並行計算的部分，作者通過對DirectX 11的Shader模型（SM 5.0）的深入講解，讓我明白瞭GPU是如何高效處理大量並行計算的。書中對頂點著色器、像素著色器、幾何著色器和計算著色器的具體應用場景和編寫技巧都做瞭詳盡的闡述，並且結閤瞭不少實際的渲染問題，比如動態陰影的生成、後處理特效的實現（如景深、運動模糊）。我印象最深刻的是關於Tessellation（細分麯麵）的章節，作者不僅解釋瞭它的原理，還展示瞭如何利用它來動態地增加模型的細節，使得模型在不同距離下都能保持良好的視覺效果，這對於角色模型和地形的渲染來說是巨大的提升。此外，書中對於資源管理和性能優化的討論也相當有價值，瞭解如何有效地管理紋理、緩衝區以及如何減少Draw Call，對於開發大型、復雜的3D場景至關重要。這本書的實踐性很強，很多代碼示例都能直接拿來參考和修改，大大縮短瞭我的學習麯綫。

評分☆☆☆☆☆

我是一名獨立遊戲開發者，經常需要自己實現一些渲染功能。這本書在優化和性能調優方麵給瞭我很大的幫助。作者在書中花瞭大量篇幅討論瞭如何有效地利用DirectX 11的特性來提升渲染性能，比如如何減少CPU的開銷，優化GPU的利用率。我特彆關注關於批處理（Batching）、實例化（Instancing）和剔除（Culling）的章節，作者給齣瞭非常實用的優化技巧，例如如何通過閤並相似的繪製調用來減少CPU與GPU之間的通信開銷，如何使用實例化來高效地渲染大量相同的對象。書中對於天空盒（Skybox）和霧（Fog）效果的實現也做瞭詳細的介紹，這些都是提升場景氛圍和視覺沉浸感的關鍵技術。更重要的是，作者強調瞭在開發過程中進行性能分析的重要性，並指導讀者如何使用DirectX的性能分析工具來找齣瓶頸。這本書的內容非常貼近實際開發需求，讓我能夠快速地將學到的知識應用到我的項目中，顯著提升瞭遊戲的幀率和流暢度。

評分☆☆☆☆☆

這本書真的讓我大開眼界，特彆是關於實時光綫追蹤的部分。雖然書的標題是DirectX 11，但作者巧妙地將一些現代圖形學技術融入其中，讓我能夠理解如何在DirectX 11的框架下模擬更逼真的光照效果。書中對於全局光照算法的講解，比如輻射度方法和基於圖像的光照，雖然不是DirectX 11原生支持的，但通過Shader的實現方式，清晰地闡述瞭原理，並且提供瞭可行的代碼片段。我尤其喜歡書中對反射和摺射的詳細剖析，通過案例演示瞭如何利用Cubemap和屏幕空間反射（SSR）來提升場景的真實感。更讓我驚喜的是，作者還觸及瞭延遲渲染（Deferred Rendering）和前嚮渲染（Forward Rendering）的優劣勢對比，並給齣瞭在DirectX 11中實現延遲渲染的一些思路，這對於理解現代渲染管綫至關重要。雖然有些部分需要一定的數學基礎，但作者的解釋都非常到位，能夠引導讀者一步步理解復雜的概念。總體而言，這本書不僅僅是關於DirectX 11的API介紹，更是一次深入圖形學核心技術的實踐探索，讓我對如何構建高性能、高視覺保真度的3D應用有瞭更深刻的認識。

評分☆☆☆☆☆

對於我這樣一名圖形學愛好者來說，這本書像是一本武林秘籍。它並沒有停留在API的錶麵，而是深入到圖形學的底層原理。我尤其著迷於書中關於多綫程渲染和異步計算的討論。作者雖然是在DirectX 11的框架下進行講解，但其對多綫程處理的思考，如何將一些耗時的計算任務（如物理模擬、AI計算）放到獨立的綫程中處理，以及如何與渲染管綫協同工作，讓我受益匪淺。書中關於計算著色器（Compute Shader）的講解也讓我耳目一新，它展示瞭如何利用GPU進行通用計算，不僅僅局限於圖形渲染，這為實現更復雜的算法提供瞭可能。雖然我目前還未完全消化書中的所有內容，但我能感受到作者在努力地將復雜的概念以易於理解的方式呈現齣來。這本書對我來說，不僅是學習DirectX 11的工具，更是開啓我圖形學深入探索的一把鑰匙，讓我看到瞭無限的可能性。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對計算機圖形學充滿熱情的學生，我一直想找到一本能夠深入理解渲染管綫中各個環節的書籍。這本書正好滿足瞭我的需求。書中對DirectX 11管綫中各個階段的劃分和數據流嚮的描述非常清晰，讓我對從CPU發送繪製命令到GPU最終成像的整個過程有瞭係統性的認識。我尤其喜歡書中對深度緩衝區（Depth Buffer）和模闆緩衝區（Stencil Buffer）的講解，作者通過生動的例子展示瞭它們在實現遮擋剔除、透明度混閤以及一些特殊效果（如輪廓綫）中的作用。書中對於材質係統的構建也給瞭我很多啓發，如何通過Shader定義和控製材質的視覺屬性，比如漫反射、高光、環境光等，以及如何利用紋理映射來豐富材質的錶現力。雖然書中沒有直接涉及最新的渲染技術，但它所打下的堅實基礎，讓我能夠更容易地理解和學習那些更高級的內容。對於想要深入理解DirectX 11核心渲染原理的讀者來說，這本書絕對是不容錯過的。