3D游戏编程之DirectX 10组合变换优化
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更新于2024-08-10
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"《Introduction to 3D Game Programming with DirectX 10》是一本由Frank D. Luna编著,汤毅翻译的书籍,主要讲解Direct3D 10的交互式计算机图形编程,特别是针对游戏开发。书中涵盖Direct3D的基础知识、着色器编程,以及一系列高级技术和特效的实现。内容分为3个部分,逐步介绍数学工具、基本的Direct3D编程技术和应用Direct3D实现各种技术与效果。"
在3D图形编程中,组合变换是一种重要的概念,它涉及到缩放、旋转和平移等几何变换。当需要连续应用多个变换时,组合变换能够简化计算过程并提升性能。例如,如果有一个立方体,其顶点由8个点vi组成,而我们需要依次对每个顶点应用缩放S、旋转R和平移T三个变换,通常的方法是逐一进行向量-矩阵乘法。但这样做效率低下,尤其是当处理大量顶点时。
利用矩阵乘法的结合律,我们可以将这三个变换合并为一个复合的仿射变换矩阵M = TRS。这种组合变换矩阵将所有变换一次性应用到每个顶点,大大减少了计算量。例如,对于20,000个点的3D物体,使用组合变换只需执行20,000次向量-矩阵乘法和2次矩阵-矩阵乘法,而不是20,000×3次向量-矩阵乘法。虽然额外的矩阵-矩阵乘法消耗更多计算资源,但总体上仍能显著提高效率。
然而,需要注意的是,矩阵乘法不具有交换律。这意味着变换的顺序很重要。比如,先旋转后平移(RT)与先平移后旋转(TR)会产生不同的结果。这一性质在几何变换中至关重要,因为不同的顺序会导致物体位置的显著差异。图3.7直观地展示了这一现象。
该书适合具有中级C++编程基础、希望学习Direct3D 10的程序员,包括已经使用过其他API如OpenGL的开发者,以及想要了解Direct3D 10新特性的Direct3D 9高级用户。在开始阅读之前,读者应具备一定的高等数学、Visual Studio使用经验、C++编程基础,以及对Win32 API的理解。书中的内容按照从易到难的顺序组织,鼓励读者按照章节顺序学习,以确保对每个概念的充分理解和掌握。
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白宇翰
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