游戏开发入门 数学和物理pdf

游戏开发入门 数学和物理 作 者 ：徐芝琦

游戏开发入门 数学和物理 出版社： 电子工业出版社

游戏开发入门 数学和物理 内容简介

本书围绕着游戏开发入门必须掌握的数学和物理知识，展开了非常详细及生动的阐述。本书的每个重要知识点都配备了内容丰富、翔实的游戏及视觉案例，帮助读者从浅到深、由点及面地理解和掌握在游戏开发入门时所需基础数学和物理知识。 本书第1章至第6章，主要介绍了游戏开发入门必备的基础数学知识，从*基础的坐标系、向量和矩阵及线性变换，深入到几何图元及几何检测。本书第7章至第11章，则围绕着游戏开发入门所需的基础物理知识，从线性运动、牛顿力学，深入到碰撞、旋转运动，*后进行综合应用，即粒子系统基础知识的介绍。本书每一章的代码案例都是基于Processing平台设计实现的，操作方便且易学易懂，这些案例详细阐述了在游戏开发时如何用代码思维重新诠释基础理论知识，并佐以生动的可视化结果。作为入门图书，本书着眼于如何将基础的理论知识转化为游戏开发中的关键技术，对于读者来说，是理论指导实践的*佳参考。本书既适用于高等学校计算机及相关专业，也可作为普通读者学习游戏开发时的数学和物理知识应用自学教材和参考书，还适用于读者进行计算思维的训练。

游戏开发入门 数学和物理 目录

第1章 笛卡儿坐标系和极坐标系

1．1 2D笛卡儿数学

1．2 从2D到3D

1．3 Processing及其坐标系

1．3．1 Processing

1．3．2 Processing中的2D和3D坐标系

1．4 极坐标系

1．4．1 2D极坐标系

1．4．2 极坐标和笛卡儿坐标的转换

习题1

第2章 向量

2．1 向量与标量

2．2 向量的定义

2．2．1 数学定义

2．2．2 几何定义

2．3 向量的表达

2．4 向量与点

2．5 向量运算

2．5．1 零向量和负向量

2．5．2 模长

2．5．3 标量与向量的乘法

2．5．4 向量的加减法

2．5．5 向量点乘

2．5．6 向量叉乘

2．6 PVector

2．6．1 定义与源代码

2．6．2 add函数

2．6．3 sub函数

2．6．4 normalize函数

2．6．5 mult函数

2．6．6 dot函数

2．6．7 cross函数

习题2

第3章 矩阵运算

3．1 矩阵的数学定义

3．1．1 矩阵的维数和记法

3．1．2 方阵

3．1．3 相等矩阵

3．1．4 转置矩阵

3．1．5 矩阵的加减运算

3．1．6 标量和矩阵的乘法运算

3．1．7 矩阵相乘

3．1．8 行列式

3．1．9 矩阵的逆

3．2 向量和矩阵

3．2．1 行向量与列向量

3．2．2 向量与矩阵的乘法

3．3 矩阵的几何意义

3．4 PMatrix

习题3

第4章 矩阵和仿射变换

4．1 变换物体和变换坐标系

4．2 齐次坐标和齐次矩阵

4．2．1 齐次坐标

4．2．2 齐次矩阵

4．3 平移

4．3．1 2D和3D中的平移

4．3．2 translate函数

4．4 缩放

4．4．1 沿坐标轴的缩放

4．4．2 沿任意轴的缩放

4．4．3 正交投影

4．4．4 镜像

4．4．5 scale函数

4．5 旋转

4．5．1 2D旋转

4．5．2 3D旋转

4．5．3 rotate函数

4．6 组合变换

习题4

第5章 几何图元

5．1 直线、线段和射线

5．1．1 直线和线段

5．1．2 射线和线段

5．1．3 line函数

5．2 圆和球

5．2．1 定义

5．2．2 ellipse函数

5．2．3 sphere函数

5．3 平面

5．3．1 定义

5．3．2 Processing中平面的绘制

5．4 三角形

5．4．1 定义

5．4．2 triangle函数

5．5 多边形

5．5．1 定义

5．5．2 Processing中多边形的绘制

5．6 矩形边界框

5．6．1 定义

5．6．2 box函数

习题5

第6章 几何检测

6．1 直线上的最近点

6．1．1 2D直线上的最近点

6．1．2 射线上的最近点

6．2 圆或球上的最近点

6．2．1 原理

6．2．2 模拟

6．3 平面上的最近点

6．3．1 原理

6．3．2 模拟

6．4 直线的两两相交

6．4．1 2D中两条直线的相交检测

6．4．2 3D中两条射线的相交检测

6．4．3 模拟

6．5 直线与圆或球的相交

6．5．1 原理

6．5．2 模拟

6．6 直线与平面的相交

6．6．1 原理

6．6．2 模拟

6．7 圆或球的两两相交

6．7．1 原理

6．7．2 模拟

6．8 球与平面的相交

6．8．1 原理

6．8．2 模拟

习题6

第7章 线性运动

7．1 速度

7．1．1 平均速度

7．1．2 瞬时速度

7．2 加速度

7．2．1 平均加速度

7．2．2 瞬时加速度

7．3 运动方程

7．3．1 运动方程定义

7．3．2 Processing中的运动实现

7．4 抛体运动

7．4．1 原理

7．4．2 模拟

习题7

第8章 牛顿力学

8．1 牛顿三大定律

8．1．1 牛顿第一定律

8．1．2 牛顿第二定律

8．1．3 牛顿第三定律

8．2 力

8．2．1 重力与支持力

8．2．2 摩擦力

8．2．3 风阻力和流体阻力

8．2．4 引力

习题8

第9章 动量和碰撞

9．1 与静止物体的碰撞

9．1．1 轴对齐向量反射

9．1．2 非轴对齐向量反射

9．2 动量定理

9．2．1 动量

9．2．2 冲量

9．2．3 动量定律

9．2．4 动量守恒定律

9．3 线性碰撞建模

9．3．1 弹性碰撞模型

9．3．2 非对心碰撞模型

习题9

第10章 旋转运动

10．1 角运动

10．1．1 基本概念

10．1．2 模拟

10．2 旋转力学

10．2．1 基本概念

10．2．2 模拟

习题10

第11章 粒子系统基础

11．1 粒子系统的组成

11．1．1 功能模块

11．1．2 更新循环阶段

11．2 单个粒子的模拟

11．3 粒子系统的模拟

11．3．1 定义粒子系统

11．3．2 与力的整合

11．3．3 复杂粒子

习题11

参考文献

游戏开发入门 数学和物理 精彩文摘

向量，英文 Vector ，也常称为矢量，是数学中的标准工具。

向量最初是先应用于物理学的。大约公元前 350 年前，古希腊著名学者亚里士多德认为力可以用向量来表示，两个力的组合作用可用平行四边形法则得到。而最先使用有向线段表示向量的是英国科学家牛顿。还有很多物理量，如速度、位移及电场强度、磁感应强度等都可以用向量来描述。

直到 19 世纪末 20 世纪初，数学家才认识到空间的向量结构，进而将空间的性质与向量运算联系起来，使向量成为具有优良运算通性的数学体系。