学习3D游戏开发进阶之路(完整版)

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笔者从事IT行业15年了，一直奋斗在一线编程，从普通程序员逐步成长到上市公司技术总监，目前在创业公司担任技术合伙人，主要负责公司整个项目团队的技术管理。在网上或者论坛上很多同学请教过我关于如何学习3D游戏编程，大部分人都是刚踏入游戏行业的，也有从2D程序转向3D程序的开发者。在这里我将自己的学习3D游戏开发的经验积累分享给读者。学习3D游戏开发我将其分为五个阶段：
第一阶段是学习3D相关的基础知识，首先要学会一门编程语言，这个是必要条件，在游戏开发中使用的最多的是C++编程，3D引擎开发使用的图形库，一般都是OpenGL或者DirectX，其中OpenGL是可以跨平台使用的，其应用最广，DirectX是微软研发的主要是面向PC端的，图形库的主要功能是渲染，所以大家还需要掌握一门Shader的编程语言，主要是CG和HLSL，3D编程会涉及到很多向量运算和矩阵运算，在真正学习3D游戏开发之前需要将这些熟练掌握，为你以后技术的提升打好基础。将结构图展示给读者如下所示：

第二阶段是学习3D游戏开发的基本流程，换句话说就是如果将一个3D模型渲染到屏幕上显示出来需要经过那几个步骤?这就是我们经常说的固定流水线和可编程流水线，其中固定流水线是最基本的，可编程流水线主要是将固定流水线中的一些运算放到了GPU中执行。固定流水线包含的知识点如下所示:

第三阶段就是要真正涉及到游戏编程开发了，我们在这里将其分解成多个知识点，开发者要将其分开掌握。需要掌握的知识点如下图所示：

第四阶段告诉读者如何自己去封装一款弱小的引擎，笔者利用业余时间封装过几款3D游戏引擎，为此还写过一本专门介绍引擎封装的书，对于初级程序来说，掌握起来比较容易。书的名字是《手把手教你架构3D游戏引擎》。当然对于市面上比较流行的Unity3D引擎，UE4引擎，它们的知识点绝对不止这些，3D引擎的功能还是非常庞大的，引擎开发的投入也是需要一定的人力和财力。现将书中的主要的知识点给读者展示如下所示：

第五阶段主要是学习图形学编程算法，这也是3D引擎的核心功能，其实做的事情就是把在CPU运行的程序转到了GPU中运行，也就是通常说的可编程流水线。引擎实现的主要是针对场景的后处理渲染，需要读者掌握的知识点如下所示：

最后笔者将自己独立实现的引擎效果图展示给读者，该海水仿真引擎对海水的模拟接近了CG效果。如下图所示：

实时生成水中动态效果

海水仿真的反射和折射效果

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