本书使用OpenGL和C ，教授现代3D图形着色器编程。本书从图形编程的基础和准备工作始，介绍了着色器的各个阶段，包括建模、光照、纹理等基础知识，以及曲面细分、柔和阴影、生成逼真的材质和环境等高级技术实现。 本书为读者提供丰富的学习素材，包括书中使用的所有源代码、模型、纹理、天空盒以及法线贴图，既适合作为高等院校计算机相关专业的计算机图形编程课程的教材或辅导书，也适合对计算机图形编程感兴趣的读者自学。 本书具有以下特色： ● 覆盖C 中的现代OpenGL 4.0 着色器编程； ● 使用可运行的代码示例讲解所有技术，提供完整的源代码以及详细的讲解。 ● 详细讲解每个GLSL可编程管线阶段（顶阶段、曲面细分阶段、几何阶段以及片段阶段）。 ● 研究有关建模、光照、阴影（包括柔和阴影）、地形以及3D材质（例如木材和大理石）的实例。 ● 介绍现代发工具（如NVIDIA Nsight调试器），以及如何用其优化代码、提高性能。 ● 提供书中使用的所有源代码、模型、图表、纹理、天空盒、天空穹顶、高度贴图和法线贴图。 ● 本书为授课教师提供PPT、习题解答、课程大纲等教学辅助资源，请通过contact@epubit.com.cn联系获取。
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版权
内容提要
前 言
作者简介
资源与支持
第1章 入门
1.1 语言和库
1.1.1 C++
1.1.2 OpenGL / GLSL
1.1.3 窗口管理
1.1.4 扩展库
1.1.5 数学库
1.1.6 纹理管理
1.1.7 可选库
1.2 安装和配置
参考资料
第2章 OpenGL图像管线
2.1 OpenGL管线
2.1.1 C++/OpenGL应用程序
2.1.2 顶点着色器和片段着色器
2.1.3 曲面细分着色器
2.1.4 几何着色器
2.1.5 光栅化
2.1.6 片段着色器
2.1.7 像素操作
2.2 检测OpenGL和GLSL错误
2.3 从文件读取GLSL源代码
2.4 从顶点构建对象
2.5 场景动画
2.6 C++代码文件结构
补充说明
习题
参考资料
第3章 数学基础
3.1 3D坐标系统
3.2 点
3.3 矩阵
3.4 变换矩阵
3.4.1 平移矩阵
3.4.2 缩放矩阵
3.4.3 旋转矩阵
3.5 向量
3.5.1 点积的应用
3.5.2 叉积的应用
3.6 局部和世界空间
3.7 视觉空间和合成相机
3.8 投影矩阵
3.8.1 透视投影矩阵
3.8.2 正射投影矩阵
3.9 LookAt矩阵
3.10 用来构建矩阵变换的GLSL函数
补充说明
习题
参考资料
第4章 管理3D图形数据
4.1 缓冲区和顶点属性
4.2 统一变量
4.3 顶点属性插值
4.4 模型-视图和透视矩阵
4.5 我们的第一个3D程序—— 一个3D立方体
4.6 渲染一个对象的多个副本
实例化
4.7 在同一个场景中渲染多个不同模型
4.8 矩阵堆栈
4.9 应对“Z冲突”伪影
4.10 图元的其他选项
4.11 性能优先的编程方法
4.11.1 尽量减少动态内存空间分配
4.11.2 预先计算透视矩阵
4.11.3 背面剔除
补充说明
习题
参考资料
第5章 纹理贴图
5.1 加载纹理图像文件
5.2 纹理坐标
5.3 创建纹理对象
5.4 构建纹理坐标
5.5 将纹理坐标载入缓冲区
5.6 在着色器中使用纹理：采样器变量和纹理单元
5.7 纹理贴图：示例程序
5.8 多级渐远纹理贴图
5.9 各向异性过滤
5.10 环绕和平铺
5.11 透视变形
5.12 材质——更多OpenGL细节
补充说明
习题
参考资料
第6章 3D模型
6.1 程序构建模型——构建一个球体
6.2 OpenGL索引——构建一个环面
6.2.1 环面
6.2.2 OpenGL中的索引
6.3 加载外部构建的模型
补充说明
习题
参考资料
第7章 光照
7.1 光照模型
7.2 光源
7.3 材质
7.4 ADS光照计算
7.5 实现ADS光照
7.5.1 Gouraud着色（双线性光强插值法）
7.5.2 Phong着色
7.6 结合光照与纹理
补充说明
历史记录
习题
参考资料
第8章 阴影
8.1 阴影的重要性
8.2 投影阴影
8.3 阴影体
8.4 阴影贴图
8.4.1 阴影贴图（第1轮）——从光源位置“绘制”物体
8.4.2 阴影贴图（中间步骤）——将Z缓冲区复制到纹理
8.4.3 阴影贴图（第2轮）——渲染带阴影的场景
8.5 阴影贴图示例
8.6 阴影贴图的伪影
8.7 柔和阴影
8.7.1 现实世界中的柔和阴影
8.7.2 生成柔和阴影——百分比邻近滤波（PCF）
8.7.3 柔和阴影/PCF程序
补充说明
习题
参考资料
第9章 天空和背景
9.1 天空盒
9.2 天空穹顶
9.3 实现天空盒
9.3.1 从头开始构建天空盒
9.3.2 使用OpenGL立方体贴图
9.4 环境贴图
补充说明
习题
参考资料
第10章 增强表面细节
10.1 凹凸贴图
10.2 法线贴图
10.3 高度贴图
补充说明
习题
参考资料
第11章 参数曲面
11.1 二次贝塞尔曲线
11.2 三次贝塞尔曲线
11.3 二次贝塞尔曲面
11.4 三次贝塞尔曲面
补充说明
习题
参考资料
第12章 曲面细分
12.1 OpenGL中的曲面细分
12.2 贝塞尔曲面细分
12.3 地形、高度图的细分
12.4 控制细节级别（LOD）
补充说明
习题
参考资料
第13章 几何着色器
13.1 OpenGL中的逐个图元处理
13.2 修改图元
13.3 删除图元
13.4 添加图元
13.5 更改图元类型
补充说明
习题
参考资料
第14章 其他技术
14.1 雾
14.2 复合、混合、透明度
14.3 用户定义剪裁平面
14.4 3D纹理
14.5 噪声
14.6 噪声应用——大理石
14.7 噪声应用——木材
14.8 噪声应用——云
14.9 噪声应用——特殊效果
补充说明
习题
参考资料
附录A PC（Windows）上的安装与设置
A.1 安装库和开发环境
A.1.1 安装开发环境
A.1.2 安装OpenGL / GLSL
A.1.3 准备GLFW
A.1.4 准备GLEW
A.1.5 准备GLM
A.1.6 准备SOIL2
A.1.7 准备共享的“lib”和“include”文件夹
A.2 在MS Visual Studio中开发和部署OpenGL项目
创建Visual Studio自定义项目模板
参考资料
附录B Macintosh（macOS）平台上的安装与设置
B.1 安装库和开发环境
B.1.1 准备并安装依赖库
B.1.2 准备开发环境
B.2 修改Mac的C++ / OpenGL / GLSL应用程序代码
B.2.1 修改C++代码
B.2.2 修改GLSL代码
B.2.3 补充说明
参考资料
附录C 使用Nsight图形调试器
C.1 关于NVIDIANsight
C.2 设置Nsight
C.3 在Nsight中运行C++/OpenGL应用程序
参考资料
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