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3D 场景管理与高级渲染

本书讲解现代 3D 引擎的核心技术,从场景图到 PBR 材质,从阴影系统到性能优化。


第一部分:场景图系统 (Scene Graph)

  1. 场景图概述与设计原理
  2. 节点树结构实现
  3. 变换继承与传播
  4. 世界矩阵计算
  5. 渲染遍历算法
  6. 场景查询与过滤

第二部分:相机系统 (Camera System)

  1. 相机概述与分类
  2. 透视相机实现
  3. 正交相机实现
  4. 相机控制器:轨道控制
  5. 相机控制器:第一人称
  6. 视锥体剔除实现

第三部分:材质系统 (Material System)

  1. 材质系统架构设计
  2. 基础材质:MeshBasicMaterial
  3. Lambert 材质实现
  4. Phong 材质实现
  5. PBR 材质理论基础
  6. PBR 材质实现:金属度与粗糙度
  7. 材质参数系统

第四部分:光照与阴影 (Lighting and Shadows)

  1. 光源系统架构
  2. 环境光实现
  3. 平行光实现
  4. 点光源实现
  5. 聚光灯实现
  6. IBL 基于图像的光照
  7. HDR 与色调映射
  8. 阴影映射原理
  9. PCF 软阴影
  10. CSM 级联阴影贴图
  11. 球谐光照 (Spherical Harmonics)
  12. VSM 方差阴影映射
  13. PCSS 百分比渐进软阴影

第五部分:几何体系统 (Geometry System)

  1. 几何体架构设计
  2. BufferGeometry 实现
  3. 内置几何体:立方体
  4. 内置几何体:球体
  5. 内置几何体:平面与圆柱
  6. 自定义几何体
  7. 网格简化算法 (QEM)

第六部分:模型加载与后处理 (Loaders & Post-Processing)

  1. glTF 模型格式详解
  2. glTF 加载器实现
  3. Draco 网格压缩
  4. 后处理概述与框架
  5. Bloom 辉光效果
  6. SSAO 环境光遮蔽
  7. HBAO+ 高级环境光遮蔽
  8. SSR 屏幕空间反射
  9. SSGI 屏幕空间全局光照

第七部分:动画系统 (Animation System)

  1. 骨骼动画原理
  2. 骨骼层级与绑定
  3. 蒙皮权重计算
  4. 动画关键帧插值
  5. 动画混合与状态机
  6. IK 反向动力学系统
  7. IK 求解器算法

第八部分:性能优化 (Performance Optimization)

  1. 性能分析工具与方法
  2. Draw Call 优化
  3. 批量渲染实现
  4. 实例化渲染
  5. LOD 系统实现
  6. 视锥体剔除优化
  7. 遮挡剔除技术
  8. KD-Tree 空间分割
  9. PVS 预计算可见性
  10. 八叉树空间分割
  11. BVH 层次包围盒
  12. 渲染队列优化

第九部分:综合实战 (Final Project)

  1. 实战:3D 游戏场景渲染器
  2. 性能监控与调试
  3. 从引擎到 Three.js 源码
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