实时相机处理技术PDF电子书下载

第1部分：核心概念 3

第1章 游戏概述 3

实时应用程序 3

游戏系统 3

游戏的循环更新结构 4

输入 6

对象的思考步骤 6

对象的移动 7

消息机制 7

相机 8

相机后处理 8

渲染器 8

常见的性能问题 9

相机系统 9

控制操作 10

脚本设计 11

本章小结 12

第2章 相机基础知识 13

真实的相机系统 13

用途和属性 14

电影投影 15

游戏相机 15

基本技术 16

相机系统 17

游戏相机 17

表现风格 17

相机行为 17

第一人称相机和第三人称相机 17

电影相机和交互式相机 18

观察位置 18

期望位置 18

方向 18

偏航角 19

仰角 19

旋转角 19

期望方向 19

旋转操作 19

视见体 19

视口 19

视域 20

宽高比 20

刷新率和帧速率 21

安全区和安全帧 21

刷新率和运动模糊 22

显示撕裂 23

玩家角色人物 23

目标对象 23

插值计算 23

投影 24

视差 24

相机转换 24

相机约束条件 24

移动约束条件 25

方向约束条件 25

相机的表现风格 26

正交表现方式（2D） 26

透视表现方式（3D） 27

混合表现方式（2.5D） 28

相机行为 29

视频相机 29

第一人称／视点 30

第三人称／分离视角 31

后定位 33

肩部定位 33

脚部可见 33

远距离定位 34

角色相关 34

静态相机 34

路径定位 34

混合FP/TP相机 35

预视相机和反馈相机 36

预测人物的移动方式 37

预测相机的路径 37

路径搜索方案 38

数据驱动与规划方案 38

方向预测 38

视见生成 38

视锥体 40

视见转换 40

投影转换 41

玩家控制操作 41

本章小结 42

第3章 电影技术 43

术语 43

标准电影术语 44

移动拍摄 44

摇动镜头 44

镜头倾斜 45

跟踪拍摄 45

景深 45

淡入／淡出效果 46

镜头眩光效果 46

旁跳镜头 46

插入镜头 46

跳接镜头 47

180°规则／动作作用线 47

镜头视点 47

升降镜头 47

特写镜头 48

反转镜头 48

30°规则 48

强迫透视 48

实时电影技术 48

电影 48

交互式电影技术 49

电影摄像机 50

摄像机的移动 50

摄像机的方向 51

动态生成画面／回放摄像机 51

再现型摄像机／关键帧摄像机 52

脚本型摄像机 52

动态生成画面 53

结束画面 53

开始画面 54

回放相机的效果 54

重定向 54

摄像机抖动效果 54

相机的摇动效果 55

视域／景深 55

脚本机制 55

剪辑操作 56

镜头选取 57

取景／合成操作 57

场景转换 57

跳转镜头 58

淡入／淡出转换 58

圈入／圈出转换 58

划接 58

视口转换 59

工具 59

本章小结 60

第2部分：设计原理 63

第4章 相机设计 63

交互式2D相机系统 63

期望特征 64

确定视见内容 65

2D电影相机系统 66

交互式3D相机系统 67

透视投影 68

平行投影 68

3D电影视频相机系统 70

2.5D相机系统 71

游戏设备 71

宽高比 72

调整尺寸 72

镜头的摇动和扫描 72

拉伸效果 72

相机设计 72

游戏以及技术需求 73

设计概览 73

考察高层设计目标 73

评估玩家角色行为 74

确定场景环境范围 74

定义基本的相机行为 74

特定区域范围内的场景需求 74

相机系统的技术评估 75

游戏设计原则 78

本章小结 80

第5章 相机设计方案 81

基于游戏类型的相机设计方案 81

第一人称射击／冒险类游戏 81

相机的定位方案 81

角色类／动作类冒险游戏 84

3D平台 86

角色饰演类游戏／在线多人游戏 88

滚屏机制 88

竞技类游戏 89

单玩家竞技类游戏 90

双人或4人竞技类游戏 90

团队竞技类游戏 90

室内场地类游戏 91

室外竞技类游戏 91

抽象功能 92

赛车类游戏 92

地面（或表面）机动设备 93

即时战略游戏 93

飞行模拟 94

具有真实效果的飞行模型 94

非真实相机模型 95

人工水平仪 95

运动感 95

冒险类游戏 95

拼图类/Party类／棋盘类游戏 96

格斗类游戏／近战游戏 97

多玩家相机处理方案 98

单屏技术 99

分屏技术 100

全屏与分屏之间的转换 101

分屏与全屏之间的转换 101

本章小结 102

第6章 相机脚本 103

相机脚本概述 103

脚本类型 103

脚本语言 104

基于文本的脚本语言 104

通用编程语言 104

自定义脚本语言 105

有限状态机 106

可视化脚本语言 107

脚本语言中的问题 108

事件消息机制 108

混合脚本方案 110

脚本对象 110

对象关系 111

相机脚本机制 115

相机脚本方法 115

相机控制 116

第三人称脚本机制 116

第一人称脚本机制 116

非交互式电影脚本 118

经验方法 118

本章小结 121

第3部分：相机工程 125

第7章 位置和方向 125

坐标方案 125

世界空间 125

相机（视见）空间 125

屏幕空间 126

局部（角色）空间 126

对象相关 126

期望位置 126

第一人称相机定位方式 127

第三人称相机定位方式 127

期望位置的确定方法 128

静态相机 129

伺服／跟踪操作 130

基于世界坐标系统的偏移量 130

基于世界坐标系统的角偏移量 131

基于世界对象 131

局部偏移量 132

局部角偏移量 132

相对于角色的偏移量 132

相对于角色的角偏移量 133

相对于对象的偏移量 133

路径 134

路径类型 135

线性类型 135

圆形/椭圆形／螺旋形路径 135

样条 136

方向 144

方向表现方法 145

欧拉角 146

转换矩阵 146

轴角 146

四元数 147

期望方向的确定方案 147

固定方向 147

跟踪目标对象或位置 148

视见偏移相对于角色的偏移量 148

锁定视点位置 149

目标对象位置预测 149

对象取景 150

视见位置的确定方案 150

美学条件与游戏体验需求 150

回放相机 151

视域 151

角色的空闲状态 151

自动方向操控 152

第一人称相机与第三人称相机之间的转换 153

第三人称相机与第一人称相机之间的转换 153

重定向方案 153

旋转操作的应用 154

均匀角速度 154

加速和减速 154

角速度阻尼效果 154

全视角阻尼效果 154

降低突然转向的发生几率 155

第三人称自由视角 158

玩家移动 158

自由视角定向方案 158

常见方向问题 159

万向节死锁 159

垂直转向 159

倾斜操作 160

方向噪声 160

快速方向变化 160

玩家角色的视锥体剪裁 161

本章小结 161

第8章 漫游和遮挡技术 163

将相机视为AI游戏对象 163

漫游技术 164

动态漫游技术 164

预定义漫游技术 168

流场 171

影响力地图 171

势场 171

环境遮挡 172

如何看待环境遮挡问题 172

场景遮挡确定方案 173

光线投射技术 173

空间体投射 174

渲染技术 174

遮挡预测方案 175

预测视点位置 175

视线 175

处理视线问题 176

预测方案 176

图形变化 176

获取期望位置 177

瞬移／跳转操作 177

保持控制方向 177

生成路径 177

跟随角色移动 178

凸起地形 178

回避纵向柱状体 179

预计算方案 179

防止丢失LOS 179

瞬间移动 180

淡化遮挡几何体或对象 180

无须渲染遮挡几何体或对象 180

渲染图形元素且忽略遮挡现象 180

可见性预计算方案 180

安全检测 181

安全检测方案 182

本章小结 182

第9章 移动和碰撞 183

相机移动序列 183

人物移动 184

第一人称相机 184

第三人称相机 184

移动方案 186

瞬间移动 186

锁定相机 186

比例控制器 187

物理模拟 188

弹性机制（弹簧） 189

PID控制器 189

圆周运动 190

插值计算 191

平滑效果和阻尼技术 192

阻尼技术 192

移动过滤器 193

移动约束条件 194

纵向移动约束条件 194

渲染几何体的接近程度 195

距离约束条件 195

平面约束条件 196

表面约束条件 196

空间约束条件 196

玩家操控方式 197

相机位置的控制方案 197

观察相机 198

相机移动确认方案 198

位置控制约束条件 199

相机位置控制方案 200

相机方向控制 201

第一人称相机 201

第三人称相机 201

相机的自动定位和定向方案 202

基于玩家控制器的反馈 202

基于游戏体验需求的反馈 203

调试相机的操控方式 203

相机碰撞 204

相机碰撞的重要性 204

碰撞检测的必要性 205

碰撞确定方案 206

对象碰撞 206

环境碰撞 206

碰撞图元 207

碰撞几何体设计 207

避免紧凑型封闭空间 208

向相机提供足够的空间 208

陡峭的阶梯 208

突兀地形 208

低矮的天花板 208

入口 208

采用简单的碰撞网格 209

针对相机的独立碰撞网格 209

圆角对象 209

碰撞决定方案 209

保持静止 209

部分移动 210

移动变换 210

镜头跳转 210

禁用碰撞检测 210

避免相机碰撞 211

玩家的未来位置 212

预测潜在碰撞 212

碰撞预测 213

对象排斥 213

朝向相机移动 214

第10章 相机数学知识 215

基础相机数学 215

相机位置 215

相机方向 215

相机移动 216

渲染操作 216

通用相机数学 216

相机问题以及修正方案 216

常见数值技术 216

相机的视见位置 217

避免倾斜旋转 217

降低突然转向的发生几率 218

世界空间与屏幕空间之间的转换 218

四元数 221

指数曲线 222

比例曲线 222

球体线性插值计算 222

超越函数 223

分段样条曲线 223

弹性机制（弹簧） 223

数字滤波器 224

低通滤波器 224

高通滤波器 225

带通滤波器 225

有限脉冲反应滤波器 225

无限脉冲反应滤波器 226

样条曲线 227

相机样条应用 227

三次多项式 228

样条类型 228

线性类型 229

分段式Hermite曲线 229

Catmull-Rom样条曲线 230

圆角Catmull-Rom样条曲线 231

Kochanek-Bartels样条曲线 232

Bezier曲线 232

均匀三次B样条 234

非均匀有理B样条 234

连续性 235

样条定义 235

样条计算 235

控制点生成方式 236

参数化弧长 236

全部样条长度 236

最近位置 236

样条编辑 237

插值计算 237

插值的含义 238

相机属性插值计算 238

位置插值计算 239

方向插值计算 239

方向插值特征 241

侧旋插值计算 242

FOV插值计算 242

视口插值计算 243

玩家控制插值计算 243

第一人称相机 244

第三人称相机 244

插值选择方案 245

线性插值 245

源值 245

目标值 246

插值算法 246

分段式插值 246

插值方案 247

线性时间插值 247

参数函数 248

球体线性插值计算 248

潜在插值问题 248

美学问题 248

数值问题 250

插值中断 251

切换过程 251

切换过程中的位置数据 251

切换过程中的方向数据 252

相机数学问题 252

浮点精确度 252

使用Epsilon值 252

编译器偏差 253

硬件FPU偏差 253

向量标准化操作 253

矩阵累积浮点误差 253

定期修复数值 253

第11章 相机实现方案 255

游戏引擎体系结构 255

游戏更新循环结构 255

游戏系统管理器 256

时间间隔 257

输入处理机制 257

相机系统体系结构 257

视口管理器 258

视口 259

视口切换 259

渲染管理器 260

相机管理器 260

相机更新循环结构 261

提示管理器 261

震动管理器 262

相机震动操作 262

隆声／力反馈效果控制器 262

游戏相机 263

继承的相机行为 263

基于组件的相机行为 264

电影视频相机 264

调试型相机 265

脚本机制实现方案 265

相机脚本对象 265

相机提示对象 265

触发体 266

渲染／光照效果 266

消息延迟 266

序列事件计时器 266

通用路径 267

脚本逻辑排序 267

消息机制 267

优先权 267

插值计算 268

性能问题 268

分摊机制 268

预处理机制 269

开发工具 269

场景编辑器 269

相机碰撞网格 270

相机调试技术 270

交互式调试技术 271

独立型调试相机 271

控制游戏刷新率 272

通用相机状态 272

相机属性的视觉表现 272

属性滞后现象 273

移动约束条件 273

视线 273

基于行为的渲染操作 274

脚本调试 274

数据日志 274

游戏回放机制 275

本章小结 275

参考文献 277

AI和漫游技术 277

电影技术 277

相机设计 278

游戏设计 278

图形学和渲染技术 279

数学 279

其他资源 280

在线资源源 280

附录A术语表 281

附录B 辅助材料 291

视觉感知 291

移动敏感度 291

刷新敏感度 291

色彩敏感度 292

深度感 292