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第1章 DirectX概况1

1.1 DirectX的版本发展1

1.1.1 DirectX版本的历史1

1.1.2 DirectX 10与DirectX 9的比较3

1.1.3 DirectX 11与DirectX 10的比较3

1.1.4 Direct3D 11与OpenGL 4.0的比较4

1.1.5 版本更新升级4

1.2 DirectX 11 API5

1.2.1 DirectX API的组成5

1.2.2 过时的DirectX API6

1.2.3 Direct3D 11 API介绍7

1.3.NET三维开发技术路线9

1.3.1 Managed DirectX9

1.3.2 XNA Framework9

1.3.3 SlimDX10

1.3.4 OpenTK10

1.3.5 Tao.OpenGL10

1.3.6 各种技术的研究对比11

1.4 DirectX SDK开发调试11

1.4.1 浏览器与文档实例11

1.4.2 PIX着色程序调试器12

1.4.3 DirectX功能支持查看器12

1.4.4 诊断工具13

1.4.5 纹理工具13

1.4.6 错误查找工具13

1.4.7 控制面板13

1.4.8 跨平台的音频制作工具13

1.4.9 游戏定义文件编辑器14

第2章 可编程图形管道流水线15

2.1 新一代图形管道流水线15

2.1.1 图形管道流水线的发展历史15

2.1.2 统一渲染架构图形管道逻辑流水线17

2.1.3 GPU的发展19

2.2 可编程着色器19

2.2.1 顶点着色器20

2.2.2 外壳着色器／域着色器20

2.2.3 几何着色器21

2.2.4 像素着色器21

2.2.5 计算着色器22

2.3 三维空间变换基础22

2.3.1 三维空间23

2.3.2 空间变换25

2.4 思考练习题27

第3章 GPU命令集与Shader Model 5.0.28

3.1 GPU命令集28

3.2 Shader Model 5.0命令集29

3.2.1 属性30

3.2.2 内部函数30

3.2.3 资源对象31

3.2.4 系统值32

3.3 双精度运算支持32

3.3.1 双精度运算编程开发33

3.3.2 双精度编程的应用34

3.4 资源类型与访问方式34

3.4.1 资源类型34

3.4.2 资源访问方式36

3.5 思考练习题37

第4章 高级着色语言38

4.1 高级着色语言简介38

4.1.1 着色语言38

4.1.2 着色程序开发工具38

4.1.3 HLSL的特点40

4.2 HLSL变量定义40

4.2.1 变量访问类型41

4.2.2 变量存储类型41

4.2.3 变量数据类型42

4.2.4 语义关键字42

4.2.5 全局常量定义43

4.2.6 缓冲区存储类型限定44

4.3 HLSL程序语法44

4.3.1 流程控制44

4.3.2 函数定义45

4.3.3 运算操作符45

4.3.4 类与接口45

4.4 HLSL提供的API函数47

4.5 着色程序开发49

4.5.1 共享成员变量49

4.5.2 接口与类声明50

4.5.3 着色程序初始化52

4.6 思考练习题52

第5章 着色器功能程序开发53

5.1 着色器编程开发基础53

5.1.1 着色器的功能分布53

5.1.2 着色器的结构54

5.1.3 输入／输出布局结构55

5.1.4 自动生成系统值57

5.2 顶点着色器开发58

5.2.1 顶点空间变换58

5.2.2 顶点属性计算59

5.2.3 顶点光照处理60

5.2.4 无源顶点生成60

5.3 外壳着色器／域着色器开发61

5.3.1 外壳着色器61

5.3.2 曲面细分器62

5.3.3 域着色器63

5.3.4 外壳着色器编程开发63

5.3.5 域着色器编程开发65

5.4 几何着色器开发66

5.4.1 几何着色器结构定义66

5.4.2 几何着色器的工作原理67

5.4.3 应用开发实例68

5.4.4 流水线输出70

5.5 像素着色器开发71

5.5.1 输入／输出结构71

5.5.2 着色器颜色应用处理72

5.6 计算着色器开发73

5.6.1 并行计算核心分配与空间分配74

5.6.2 计算着色器应用开发75

5.7 思考练习题77

第6章 着色效果文件应用78

6.1 渲染效果文件78

6.1.1 渲染效果文件结构78

6.1.2 效果文件的组成79

6.1.3 渲染技术组织格式81

6.2 效果编译与加载84

6.2.1 加载与使用效果文件进行渲染84

6.2.2 着色器动态链接85

6.3 效果应用程序接口87

6.3.1 效果组织反射接口87

6.3.2 资源状态反射接口88

6.3.3 复制效果与资源同步更新90

6.4 思考练习题91

第7章 Direct2D平面图形开发92

7.1 Direct2D介绍92

7.1.1 Windows二维图形API发展进程92

7.1.2 Direct2D与传统GDI比较93

7.1.3 Direct2D体系结构94

7.2 slimDX二维图形开发97

7.2.1 创建设备和设备环境97

7.2.2 图形绘制流程98

7.2.3 二维图形绘制环境100

7.3 Direct2D图形对象101

7.3.1 几何图形对象102

7.3.2 位图对象103

7.3.3 文本对象104

7.4 Direct2D图形功能与优化表达104

7.4.1 Direct2D几何图形操作104

7.4.2 Direct2D图形处理功能105

7.4.3 Direct2D资源优化利用108

7.5 思考练习题109

第8章 DirectX图形架构110

8.1 DirectX图形框架介绍110

8.1.1 计算机图形硬件系统110

8.1.2 操作系统图形接口112

8.1.3 DXGI图形架构实现115

8.2 交换链路116

8.2.1 交换链路与后台缓冲区116

8.2.2 交换链路传送模式117

8.2.3 DXGI翻转传送模式118

8.2.4 交换链路设置119

8.2.5 图形呈现方式121

8.3 图形设备123

8.3.1 DirectX图形设备123

8.3.2 图形设备检测126

8.3.3 版本兼容与功能级别128

8.3.4 设备驱动类型130

8.3.5 设备创建特性131

8.4 DXGI其他优化技术132

8.4.1 全屏模式切换132

8.4.2 多显示器支持134

8.4.3 DXGI与窗口样式134

8.4.4 DXGI与多线程支持134

8.5 Windows图形API互操作135

8.5.1 Windows的图形技术构成135

8.5.2 DXGI画面共享互操作136

8.5.3 DXGI设备共享互操作138

8.6 思考练习题138

第9章 Direct3D 11资源管理139

9.1 数据资源管理139

9.1.1 资源类型与格式139

9.1.2 资源视图140

9.1.3 slimDX资源对象141

9.2 缓冲区资源141

9.2.1 缓冲区资源类型142

9.2.2 创建缓冲区143

9.2.3 使用缓冲区资源144

9.3 纹理资源146

9.3.1 纹理资源146

9.3.2 MipMap衍生纹理147

9.3.3 多纹理融合147

9.4 图形管道设备149

9.4.1 资源型设备150

9.4.2 状态型设备150

9.4.3 着色器设备151

9.5 思考练习题152

第10章 Direct3D 11应用开发153

10.1 slimDX开发环境与配置153

10.1.1 必备软硬件环境153

10.1.2 创建SlimDX应用程序153

10.2 Direct3D 11图形设备创建154

10.2.1 创建设备154

10.2.2 渲染表达155

10.2.3 循环更新机制156

10.3 设备状态与环境设置157

10.3.1 流水线布局结构设置158

10.3.2 设备状态设置159

10.4 实体模型表达161

10.4.1 设置顶点数据流与缓冲区161

10.4.2 对着色器进行编程162

10.4.3 三维模型管道流程操作163

10.5 思考练习题164

第11章 设备环境与高级图形渲染165

11.1 设备环境165

11.1.1 图形渲染周期与表达周期165

11.1.2 立即设备环境与延迟设备环境166

11.1.3 延迟渲染技术168

11.2 命令列表与多线程渲染169

11.2.1 命令列表的概念169

11.2.2 命令列表的录制与回放170

11.2.3 多线程渲染的概念171

11.2.4 多线程同步资源173

11.3 思考练习题173

第12章 Direct3D统一图形接口开发174

12.1 Direct3D统一图形接口体系设计174

12.1.1 需求分析与目标174

12.1.2 渲染库结构体系设计175

12.2 资源管理接口178

12.2.1 纹理资源的管理接口设计178

12.2.2 数据资源的管理接口设计180

12.3 实体对象绘制工具182

12.3.1 三维绘制接口设计182

12.3.2 二维绘制接口设计184

12.4 统一渲染流程190

12.4.1 业务绘制行为190

12.4.2 应用开发的调用流程191

12.5 统一图形接口库构成193

12.5.1 集成渲染环境的构成193

12.5.2 集成渲染环境的应用195

12.5.3 Direct3D 9设备空间196

12.5.4 Direct3D 11设备空间197

12.6 着色器管理接口198

12.6.1 着色器的接口设计198

12.6.2 着色器的参数传送200

12.7 思考练习题202

第13章 三维模型存储组织与表达203

13.1 三维模型支持库设计203

13.1.1 功能需求203

13.1.2 应用支持库204

13.1.3 体系结构与功能扩展205

13.2 三维模型数据结构206

13.2.1 Assimp模型206

13.2.2 横断面模型210

13.3 三维模型导入功能212

13.4 模型表达与空间变换213

13.4.1 三维模型的数字地球空间定位213

13.4.2 模型的渲染表达215

13.5 三维模型的交互222

13.5.1 球面空间交互尺度223

13.5.2 模型交互接口的实现227

13.6 模型导出与存储转换230

13.6.1 模型创建230

13.6.2 模型导出与发布231

13.7 思考练习题236

第14章 全球三维地形建模优化与应用技术237

14.1 地形块建模及其表达237

14.1.1 地形块模型与数据组织237

14.1.2 地形块优化建模和表达238

14.1.3 地形块建模表达实现241

14.2 全球三维表达调度模型242

14.2.1 四叉树层次细节调度模型242

14.2.2 层块视点定位直接调度模型246

14.3 全球三维相机漫游247

14.3.1 相机与相机类型247

14.3.2 相机对象的设计248

14.3.3 相机空间的计算问题249

14.4 思考练习题251

附录A SIimDX.D3DCompiler命名空间对象252

附录B SIimDX.DXGI命名空间对象253

附录C SIimDX.Direct3D11命名空间对象254

附录D SIimDX.Direct2D类结构关系图258

附录E SIimDX.Direct2D命名空间259