游戏开发物理学(第2版)

作者:[美]David M Bourg 布尔格

出版社: 人民邮电出版社

出版时间: 2015-5

定价: 89.00

页数: 466

ISBN: 9787115384706

内容简介

    游戏开发领域经典之作,让你的游戏变得更具真实感

    游戏设计和开发涉及到大量的物理和数学知识的实践和应用。利用这些知识,游戏可以更加具有真实感,吸引更多的玩家。因此,该领域也备受业界的重视。此专题类的图书相对比较稀缺,市场空白大。

    本书的第1版完全专注于机械学。在第1版出版十多年后,拓展了对于游戏物理学的定义——将数码物理学(digital physics)包含了进来。 随着越来越多的诸如Wii、PlayStation、Xbox和智能手机等平台的面世和发展,数码物理学读者关注和期望了解的一个知识领域。

    本书详细介绍了在游戏开发中所应用的物理学的思想和原理,帮助读者通过正确地应用物理规律增加游戏的物理真实度。

    全书分为四部分,共26章。每个部分都基于前一部分所涵盖的内容而讲述。第一部分介绍基础物理知识,第二部分介绍刚体动力学,第三部分介绍物理模型,第四部分介绍数码物理学。本书介绍了相关的概念和技术背景,给出了公式和一些代码示例,展示了如何针对一系列问题开发出相应的解决方案。你将在书中学到碰撞、爆炸、声音、抛体以及其他游戏效果的原理和实现,进而可以将其用于Wii、PlayStation、Xbox、智能手机或平板电脑上的游戏之中。

    本书适合那些想增加游戏真实的物理效果的游戏开发人员阅读,尤其适合缺乏扎实的物理或机械基础的游戏开发者。

作者简介

    David Bourg,MiNO Marine的创始人。MiNO Marine是一家从事海军建筑和海运专业服务的公司。他在20世纪90年代创建了一家开发儿童游戏、卡牌游戏以及进行PC到Mac软件移植的公司。他也是《AI for Game Programmers》一书的合著者。

    Bryan Bywalec是MiNO Marine的一名架构师,他每天的工作是精确地模拟物理世界。由于对物理的热情,他偏爱那些重视物理效果的游戏,如《Kerble Space Program》。

目录

        第一部分 基础 1
        第1章 基本概念 3
        1.1 牛顿运动定律 3
        1.2 单位和度量 4
        1.3 坐标系 6
        1.4 向量 7
        1.5 微分和积分 7
        1.6 质量、质心和转动惯量 8
        1.7 牛顿第二运动定律 17
        1.8 惯性张量 21
        1.9 相对论时间 26
        第2章 运动学 30
        2.1 速度和加速度 31
        2.2 恒定加速度 33
        2.3 非恒定加速度 35
        2.4 2D粒子运动学 36
        2.5 3D粒子运动学 39
        2.5.1 x分量 40
        2.5.2 y分量 41
        2.5.3 z分量 42
        2.5.4 向量 42
        2.5.5 击中目标 42
        2.6 运动粒子爆炸 47
        2.7 刚体运动学 53
        2.8 局部坐标轴 54
        2.9 角速度和角加速度 54
        第3章 力 61
        3.1 力 61
        3.2 力场 62
        3.3 摩擦力 63
        3.4 流体动力阻力 64
        3.5 压力 65
        3.6 浮力 66
        3.7 弹簧和阻尼器 68
        3.8 力和转矩 69
        3.9 总结 71
        第4章 动理学 72
        4.1 2D粒子动理学 73
        4.2 3D粒子动理学 78
        4.2.1 x分量 79
        4.2.2 y分量 80
        4.2.3 z分量 81
        4.2.4 大炮修订版 81
        4.3 刚体动理学 84
        第5章 碰撞 88
        5.1 冲量-动量原理 89
        5.2 碰撞 90
        5.3 线性冲量和角冲量 95
        5.4 摩擦力 98
        第6章 抛体 101
        6.1 简单轨迹 102
        6.2 阻力 106
        6.3 马格努斯效应 113
        6.4 质量变化 118
        第二部分 刚体动力学 119
        第7章 实时仿真 121
        7.1 对运动方程进行积分 121
        7.2 欧拉方法 123
        7.3 更好的方法 129
        7.4 总结 134
        第8章 粒子 135
        8.1 简单粒子建模 139
        8.1.1 积分器 141
        8.1.2 渲染 141
        8.2 基本仿真器 142
        8.3 实现外部力 144
        8.4 实现碰撞 146
        8.4.1 粒子撞击地面 146
        8.4.2 粒子和障碍物之间的碰撞 152
        8.5 调节 156
        第9章 2D刚体仿真器 158
        9.1 模型 159
        9.1.1 转换坐标 165
        9.1.2 积分器 166
        9.1.3 渲染 168
        9.2 基本仿真器 168
        9.3 调节 171
        第10章 实现碰撞响应 173
        10.1 直线碰撞响应 174
        10.2 角度因素 180
        第11章 3D刚体仿真中的转动 193
        11.1 旋转矩阵 194
        11.2 四元数 197
        11.3 3D仿真中的四元数 204
        第12章 3D刚体仿真 207
        12.1 建模 207
        12.2 积分 211
        12.3 飞行控制 214
        第13章 连接物体 219
        13.1 弹簧和阻尼器 220
        13.2 连接粒子 221
        13.3 连接刚体 227
        第14章 物理引擎 241
        14.1 创建你自己的物理引擎 241
        14.1.1 物理模型 243
        14.1.2 模拟对象管理器 244
        14.1.3 碰撞检测 245
        14.1.4 碰撞响应 246
        14.1.5 力效应器 247
        14.1.6 数值积分 248
        第三部分 物理模型 249
        第15章 飞机 251
        15.1 几何结构 252
        15.2 升力和阻力 254
        15.3 其他的力 259
        15.4 控制 260
        15.5 建模 261
        第16章 船舶 275
        16.1 稳定性和沉没 276
        16.1.1 稳定性 277
        16.1.2 沉没 278
        16.2 船舶运动 280
        16.2.1 起伏 280
        16.2.2 侧倾 281
        16.2.3 俯仰 281
        16.2.4 相关运动 281
        16.3 阻力和推进 281
        16.3.1 通用阻力 281
        16.3.2 推进 286
        16.4 机动性 287
        第17章 汽车和气垫船 290
        17.1 汽车 290
        17.1.1 阻力 290
        17.1.2 功率 291
        17.1.3 刹车距离 292
        17.1.4 控制方向 292
        17.2 气垫船 295
        17.2.1 气垫船如何工作 295
        17.2.2 阻力 297
        17.2.3 转向 299
        第18章 枪支和爆炸 301
        18.1 弹丸运动 301
        18.2 瞄准 302
        18.2.1 归零准星 304
        18.2.2 呼吸和身体位置 306
        18.3 后坐力和碰撞 308
        18.4 爆炸 308
        18.4.1 粒子爆炸 309
        18.4.2 多边形爆炸 312
        第19章 运动 315
        19.1 高尔夫挥杆建模 316
        19.2 台球 324
        19.2.1 实现 326
        19.2.2 执行初始化 328
        19.2.3 步入仿真 331
        19.2.4 计算力 333
        19.2.5 处理碰撞 338
        第四部分 数码物理学 347
        第20章 触摸屏 349
        20.1 触摸屏类型 349
        20.1.1 电阻式 349
        20.1.2 电容式 349
        20.1.3 红外和光学成像 350
        20.1.4 奇特的:色散信号和表面声波 350
        20.2 物理入门 350
        20.2.1 电阻式触摸屏 350
        20.2.2 电容式触摸屏 354
        20.3 示例程序 355
        20.4 其他注意事项 356
        20.4.1 触觉反馈 356
        20.4.2 游戏中的触摸屏建模 357
        20.4.3 与鼠标输入的差异 357
        20.4.4 自定义手势 358
        第21章 加速度计 359
        21.1 加速度理论 360
        21.1.1 加速度计 361
        21.1.2 通用加速度计技术规范 362
        21.1.3 数据裁剪 363
        21.2 感应方向 364
        21.3 感应倾斜 365
        21.3.1 用倾斜来控制一个动画精灵 365
        21.3.2 两个自由度 366
        第22章 从这里到那里的游戏 372
        22.1 基于地理的游戏 372
        22.1.1 地理藏宝和反向地理藏宝 372
        22.1.2 混合现实 373
        22.1.3 街头游戏 373
        22.2 现在什么时候了? 373
        22.3 地点、地点、地点 377
        22.3.1 距离 377
        22.3.2 大圆航向 379
        22.3.3 恒向线 380
        第23章 压力传感器和称重传感器 383
        23.1 在压强之下 383
        23.2 粉碎按钮 385
        23.3 气压计 390
        第24章 3D显示 393
        24.1 双目视线 393
        24.2 立体感基本概念 395
        24.3 显示的类型 399
        24.3.1 补充色立体 399
        24.3.2 线偏振和圆偏振 400
        24.3.3 液晶等离子 402
        24.3.4 裸眼立体效果 403
        24.3.5 高级技术 405
        24.4 编程方面的考虑 406
        24.4.1 主动立体化 406
        24.4.2 被动立体化 409
        第25章 光学追踪 410
        25.1 传感器和SDK 411
        25.1.1 Kinect 411
        25.1.2 OpenCV 412
        25.2数值微分 413
        第26章 声音 416
        26.1 声音是什么? 416
        26.2 声波的特点和行为 419
        26.2.1 谐波 420
        26.2.2 叠加 421
        26.2.3 音速 422
        26.2.4 衰减 423
        26.2.5 反射 424
        26.2.6 多普勒效应 425
        26.3 3D音效 426
        26.3.1 如何感受到3D音效 426
        26.3.2 一个简单的例子 428
        附录A 向量运算 431
        附录B 附录B 矩阵运算 440
        附录C 附录C 四元数运算 448
        参考文献 459
     · · · · · ·     (收起)

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