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游戏物理引擎开发

游戏物理引擎开发

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作者: [美] Ian Millington 著 , 徐明亮译 , 李强译 , 宋伟译

出版社: 清华大学出版社

出版时间: 2013-11

版次: 1

ISBN: 9787302344568

定价: 79.00

装帧: 平装

开本: 32开

纸张: 胶版纸

页数: 334页

字数: 503千字

正文语种: 简体中文

分类: 计算机与互联网

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133人买过

　　《游戏物理引擎开发》详细阐述了与游戏物理引擎相关的高效解决方案及相应的数据结构和算法，主要包括粒子数学、运动定律、粒子物理引擎、合力、弹力、硬约束条件、质体物理引擎、旋转操作的数学知识、刚体运算定律、刚体物理引擎、碰撞检测、生成碰撞、碰撞处理方案、静态接触和摩擦力、稳定性和优化问题、整合方案以及其他物理引擎等内容。此外，《游戏物理引擎开发》还提供了相应的算法、代码以及伪代码，以帮助读者进一步理解相关方案的实现过程。
　　《游戏物理引擎开发》适合作为高等院校计算机及相关专业的教材和教学参考书，也可作为相关开发人员的自学教材和参考手册。第1章概述
1.1游戏物理
1.2物理引擎
1.2.1物理引擎的优点
1.2.2物理引擎的缺点
1.3物理引擎的实现方案
1.3.1对象类型
1.3.2碰撞处理方案
1.3.3冲量和作用力
1.3.4构建内容
1.4物理引擎中的数学
1.4.1必备的数学知识
1.4.2数学知识回顾
1.4.3本书引入的数学概念
1.5本书源代码
1.6本书组织方式
第1部分粒子物理

第2章粒子数学
2.1向量
2.1.1左手空间和右手空间
2.1.2向量和方向
2.1.3标量和向量的乘法运算
2.1.4向量的加法和减法运算
2.1.5向量乘法
2.1.6分量积
2.1.7标量积
2.1.8向量积
2.1.9正交基向量
2.2积分运算
2.2.1微分学
2.2.2积分运算
2.3本章小结

第3章运动定律
3.1粒子
3.2运动定律
3.2.1牛顿第一定律
3.2.2牛顿第二定律
3.2.3力学方程
3.2.4向粒子添加质量
3.2.5动量和速度
3.2.6重力
3.3积分算式
3.3.1更新方程
3.3.2完整的积分算式
3.4本章小结

第4章粒子物理引擎
4.1弹道轨迹
4.1.1设置发射对象属性
4.1.2实现方法
4.2焰火效果
4.2.1焰火数据
4.2.2焰火效果规则集
4.2.3实现方法
4.3本章小结

第2部分质量集合体物理
第5章合力
5.1d'alembert定理
5.2作用力发生器
5.2.1接口和多态
5.2.2实现方法
5.2.3重力发生器
5.2.4阻力发生器
5.3内建重力和阻尼机制
5.4本章小结

第6章弹力
6.1胡克定律
6.1.1弹力限制条件
6.1.2弹性材质
6.2弹力发生器
6.2.1基础型弹力发生器
6.2.2固定弹簧发生器
6.2.3弹性橡皮筋
6.2.4浮力发生器
6.3硬质弹簧
6.3.1硬质弹簧产生的问题
6.3.2仿硬质弹簧
6.4本章小结

第7章硬约束条件
7.1简单的碰撞解决方案
7.1.1闭合速度
7.1.2回弹系数
7.1.3碰撞法向和碰撞法线
7.1.4冲量
7.2碰撞处理方案
7.2.1碰撞检测
7.2.2处理相交对象
7.2.3静态碰撞
7.3碰撞处理算法
7.3.1处理顺序
7.3.2时分引擎
7.4类碰撞材质
7.4.1绳索
7.4.2连杆
7.5本章小结

第8章质体物理引擎
8.1引擎概述
8.2使用物理引擎
8.2.1索桥和线缆
8.2.2摩擦力
8.2.3blob游戏
8.3本章小结

第3部分刚体物理系统
第9章旋转操作的数学知识
9.1二维环境下的旋转对象
9.1.2角速度
9.1.3原点和质心
9.2三维环境中的方向
9.2.1欧拉角
9.2.2轴-角
9.2.3旋转矩阵
9.2.4四元数
9.3角速度和加速度
9.3.1点速度
9.3.2角加速度
9.4实现方案
9.4.1矩阵类
9.4.2矩阵乘法
9.4.3逆矩阵和转置矩阵
9.4.4将四元数转换为矩阵
9.4.5转换向量
9.4.6调整矩阵中的基向量
9.4.7四元数类
9.4.8四元数的标准化操作
9.4.9四元数组合操作
9.4.10旋转
9.4.11基于角速度的更新操作
9.5本章小结

第10章刚体运算定律
10.1刚体
10.2基于旋转的牛顿第二定律
10.3转矩
10.3.1转动惯量
10.3.2世界坐标系中的惯性张量
10.4基于旋转的d'alembert定理
10.5刚体积分运算
10.6本章小结

第11章刚体物理引擎
11.1引擎概述
11.2物理引擎应用
11.2.1飞行模拟器
11.2.2帆船模拟器
11.3本章小结

第4部分碰撞检测系统
第12章碰撞检测
12.1碰撞检测管线
12.2粗略碰撞检测
12.3包围体
12.3.1层次结构
12.3.2构造层次结构
12.3.3子对象层次结构
12.4空间数据结构
12.4.1二分空间划分
12.4.2八叉树和四叉树
12.4.3网格方案
12.4.4多分辨率图
12.5本章小结

第13章生成碰撞
13.1碰撞几何体
13.1.1图元组装
13.1.2生成碰撞几何体
13.2碰撞生成过程
13.2.1碰撞数据
13.2.2点-面碰撞
13.2.3边-边碰撞
13.2.4边-面碰撞
13.2.5面-面碰撞
13.2.6前期退出
13.3图元碰撞算法
13.3.1球体间的碰撞
13.3.2球体和平面之间的碰撞
13.3.3盒体与平面之间的碰撞
13.3.4球体与盒体之间的碰撞
13.3.5盒体间的碰撞
13.3.6效率和通用多面体
13.4本章小结

第5部分接触型物理系统
第14章碰撞处理方案
14.1冲量和冲击转矩
14.1.1冲击转矩
14.1.2旋转碰撞
14.1.3处理旋转碰撞
14.2碰撞冲量
14.2.1调整碰撞坐标系
14.2.2基于冲量的速度变化
14.2.3基于速度的冲量变化
14.2.4计算期望速度变化
14.2.5冲量计算
14.2.6冲量应用
14.3处理相交行为
14.3.1方案选取
14.3.2实现非线性投影
14.3.3避免过度的旋转
14.4碰撞处理过程
14.4.1碰撞处理管线
14.4.2预置碰撞数据
14.4.3处理相交问题
14.4.4处理速度
14.4.5更新算法的替代方案
14.5本章小结

第15章静态接触和摩擦力
15.1静态作用力
15.2微碰撞
15.2.1移除速度
15.2.2减少复原
15.2.3计算最新速度
15.3摩擦力类型
15.3.1静态摩擦力和动态摩擦力
15.3.2各向同性摩擦力和各向异性摩擦力
15.4摩擦力实现方案
15.4.1基于冲量的摩擦力
15.4.2调整速度处理算法
15.4.3整合方案
15.5碰撞和连续碰撞处理
15.6本章小结

第16章稳定性和优化问题
16.1稳定性
16.1.1四元数漂移
16.1.2斜面上的相交
16.1.3积分稳定性
16.1.4保守碰撞检测的优点
16.1.5调整数学精确度
16.2优化操作
16.2.1休眠机制
16.2.2相交和速度误差处理
16.2.3碰撞（接触）分组机制
16.2.4代码优化
16.3本章小结

第17章整合方案
17.1引擎综述
17.2物理引擎应用
17.2.1布娃娃系统
17.2.2断裂物理学
17.2.3爆炸物理学
17.3引擎的局限性
17.3.1堆砌型对象
17.3.2反作用力摩擦力
17.3.3关节组装
17.3.4硬质弹簧
17.4本章小结

第6部分扩展引擎
第18章其他物理引擎
18.1同步碰撞处理
18.1.1jacobian方案
18.1.2线性互补问题
18.2约化坐标方案
18.3本章小结
参考文献

附录a常见惯性能量
a.1离散质体
a.2连续质体
a.3常见形状
a.3.1长方体
a.3.2球体
a.3.3圆柱体
a.3.4圆锥体
附录b游戏中常见的摩擦系数
附录c其他程序设计语言
c.1c语言
c.2java语言
c.3公共语言运行库（.net）
c.4lua语言
附录d数学背景知识
d.1向量
d.2四元数
d.3矩阵
d.4积分运算
d.5物理运算
d.6其他公式
内容简介:
　　《游戏物理引擎开发》详细阐述了与游戏物理引擎相关的高效解决方案及相应的数据结构和算法，主要包括粒子数学、运动定律、粒子物理引擎、合力、弹力、硬约束条件、质体物理引擎、旋转操作的数学知识、刚体运算定律、刚体物理引擎、碰撞检测、生成碰撞、碰撞处理方案、静态接触和摩擦力、稳定性和优化问题、整合方案以及其他物理引擎等内容。此外，《游戏物理引擎开发》还提供了相应的算法、代码以及伪代码，以帮助读者进一步理解相关方案的实现过程。
　　《游戏物理引擎开发》适合作为高等院校计算机及相关专业的教材和教学参考书，也可作为相关开发人员的自学教材和参考手册。
目录:
第1章概述
1.1游戏物理
1.2物理引擎
1.2.1物理引擎的优点
1.2.2物理引擎的缺点
1.3物理引擎的实现方案
1.3.1对象类型
1.3.2碰撞处理方案
1.3.3冲量和作用力
1.3.4构建内容
1.4物理引擎中的数学
1.4.1必备的数学知识
1.4.2数学知识回顾
1.4.3本书引入的数学概念
1.5本书源代码
1.6本书组织方式
第1部分粒子物理

第2章粒子数学
2.1向量
2.1.1左手空间和右手空间
2.1.2向量和方向
2.1.3标量和向量的乘法运算
2.1.4向量的加法和减法运算
2.1.5向量乘法
2.1.6分量积
2.1.7标量积
2.1.8向量积
2.1.9正交基向量
2.2积分运算
2.2.1微分学
2.2.2积分运算
2.3本章小结

第3章运动定律
3.1粒子
3.2运动定律
3.2.1牛顿第一定律
3.2.2牛顿第二定律
3.2.3力学方程
3.2.4向粒子添加质量
3.2.5动量和速度
3.2.6重力
3.3积分算式
3.3.1更新方程
3.3.2完整的积分算式
3.4本章小结

第4章粒子物理引擎
4.1弹道轨迹
4.1.1设置发射对象属性
4.1.2实现方法
4.2焰火效果
4.2.1焰火数据
4.2.2焰火效果规则集
4.2.3实现方法
4.3本章小结

第2部分质量集合体物理
第5章合力
5.1d'alembert定理
5.2作用力发生器
5.2.1接口和多态
5.2.2实现方法
5.2.3重力发生器
5.2.4阻力发生器
5.3内建重力和阻尼机制
5.4本章小结

第6章弹力
6.1胡克定律
6.1.1弹力限制条件
6.1.2弹性材质
6.2弹力发生器
6.2.1基础型弹力发生器
6.2.2固定弹簧发生器
6.2.3弹性橡皮筋
6.2.4浮力发生器
6.3硬质弹簧
6.3.1硬质弹簧产生的问题
6.3.2仿硬质弹簧
6.4本章小结

第7章硬约束条件
7.1简单的碰撞解决方案
7.1.1闭合速度
7.1.2回弹系数
7.1.3碰撞法向和碰撞法线
7.1.4冲量
7.2碰撞处理方案
7.2.1碰撞检测
7.2.2处理相交对象
7.2.3静态碰撞
7.3碰撞处理算法
7.3.1处理顺序
7.3.2时分引擎
7.4类碰撞材质
7.4.1绳索
7.4.2连杆
7.5本章小结

第8章质体物理引擎
8.1引擎概述
8.2使用物理引擎
8.2.1索桥和线缆
8.2.2摩擦力
8.2.3blob游戏
8.3本章小结

第3部分刚体物理系统
第9章旋转操作的数学知识
9.1二维环境下的旋转对象
9.1.2角速度
9.1.3原点和质心
9.2三维环境中的方向
9.2.1欧拉角
9.2.2轴-角
9.2.3旋转矩阵
9.2.4四元数
9.3角速度和加速度
9.3.1点速度
9.3.2角加速度
9.4实现方案
9.4.1矩阵类
9.4.2矩阵乘法
9.4.3逆矩阵和转置矩阵
9.4.4将四元数转换为矩阵
9.4.5转换向量
9.4.6调整矩阵中的基向量
9.4.7四元数类
9.4.8四元数的标准化操作
9.4.9四元数组合操作
9.4.10旋转
9.4.11基于角速度的更新操作
9.5本章小结

第10章刚体运算定律
10.1刚体
10.2基于旋转的牛顿第二定律
10.3转矩
10.3.1转动惯量
10.3.2世界坐标系中的惯性张量
10.4基于旋转的d'alembert定理
10.5刚体积分运算
10.6本章小结

第11章刚体物理引擎
11.1引擎概述
11.2物理引擎应用
11.2.1飞行模拟器
11.2.2帆船模拟器
11.3本章小结

第4部分碰撞检测系统
第12章碰撞检测
12.1碰撞检测管线
12.2粗略碰撞检测
12.3包围体
12.3.1层次结构
12.3.2构造层次结构
12.3.3子对象层次结构
12.4空间数据结构
12.4.1二分空间划分
12.4.2八叉树和四叉树
12.4.3网格方案
12.4.4多分辨率图
12.5本章小结

第13章生成碰撞
13.1碰撞几何体
13.1.1图元组装
13.1.2生成碰撞几何体
13.2碰撞生成过程
13.2.1碰撞数据
13.2.2点-面碰撞
13.2.3边-边碰撞
13.2.4边-面碰撞
13.2.5面-面碰撞
13.2.6前期退出
13.3图元碰撞算法
13.3.1球体间的碰撞
13.3.2球体和平面之间的碰撞
13.3.3盒体与平面之间的碰撞
13.3.4球体与盒体之间的碰撞
13.3.5盒体间的碰撞
13.3.6效率和通用多面体
13.4本章小结

第5部分接触型物理系统
第14章碰撞处理方案
14.1冲量和冲击转矩
14.1.1冲击转矩
14.1.2旋转碰撞
14.1.3处理旋转碰撞
14.2碰撞冲量
14.2.1调整碰撞坐标系
14.2.2基于冲量的速度变化
14.2.3基于速度的冲量变化
14.2.4计算期望速度变化
14.2.5冲量计算
14.2.6冲量应用
14.3处理相交行为
14.3.1方案选取
14.3.2实现非线性投影
14.3.3避免过度的旋转
14.4碰撞处理过程
14.4.1碰撞处理管线
14.4.2预置碰撞数据
14.4.3处理相交问题
14.4.4处理速度
14.4.5更新算法的替代方案
14.5本章小结

第15章静态接触和摩擦力
15.1静态作用力
15.2微碰撞
15.2.1移除速度
15.2.2减少复原
15.2.3计算最新速度
15.3摩擦力类型
15.3.1静态摩擦力和动态摩擦力
15.3.2各向同性摩擦力和各向异性摩擦力
15.4摩擦力实现方案
15.4.1基于冲量的摩擦力
15.4.2调整速度处理算法
15.4.3整合方案
15.5碰撞和连续碰撞处理
15.6本章小结

第16章稳定性和优化问题
16.1稳定性
16.1.1四元数漂移
16.1.2斜面上的相交
16.1.3积分稳定性
16.1.4保守碰撞检测的优点
16.1.5调整数学精确度
16.2优化操作
16.2.1休眠机制
16.2.2相交和速度误差处理
16.2.3碰撞（接触）分组机制
16.2.4代码优化
16.3本章小结

第17章整合方案
17.1引擎综述
17.2物理引擎应用
17.2.1布娃娃系统
17.2.2断裂物理学
17.2.3爆炸物理学
17.3引擎的局限性
17.3.1堆砌型对象
17.3.2反作用力摩擦力
17.3.3关节组装
17.3.4硬质弹簧
17.4本章小结

第6部分扩展引擎
第18章其他物理引擎
18.1同步碰撞处理
18.1.1jacobian方案
18.1.2线性互补问题
18.2约化坐标方案
18.3本章小结
参考文献

附录a常见惯性能量
a.1离散质体
a.2连续质体
a.3常见形状
a.3.1长方体
a.3.2球体
a.3.3圆柱体
a.3.4圆锥体
附录b游戏中常见的摩擦系数
附录c其他程序设计语言
c.1c语言
c.2java语言
c.3公共语言运行库（.net）
c.4lua语言
附录d数学背景知识
d.1向量
d.2四元数
d.3矩阵
d.4积分运算
d.5物理运算
d.6其他公式

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