Math and Physics for Game Programmers: Beginning Level

简介：
本书为游戏程序员设计，介绍数学和物理基础知识，帮助读者掌握开发游戏所需的核心技能。适合初学者阅读。 《游戏程序员的数学与物理基础》是一本专为游戏开发人员设计的教材，它深入浅出地介绍了在游戏编程中不可或缺的数学和物理知识。无论是2D还是3D游戏，数学和物理都是核心技能，帮助开发者创建真实、动态且引人入胜的游戏体验。 首先，我们要理解数学在游戏中的应用。数学基础主要涵盖线性代数、几何、三角学和向量运算。其中，线性代数是处理3D空间中物体变换的基础，包括矩阵乘法、逆矩阵和行列式等概念；几何则涉及点、线、面的关系以及碰撞检测；而三角学在游戏图形学中的应用广泛，如计算角度、距离和旋转；向量运算用于表示方向和速度，并进行移动、旋转和加速度的计算。 接下来是物理学知识。物体运动、碰撞、重力及摩擦力等现象在游戏中都需要遵循现实世界的物理规则。牛顿三大定律构成了基础理论，理解和运用这些法则可以实现真实感强的物理模拟效果；刚体动力学用于处理物体的速度、加速度以及角速度等问题；同时，准确地进行碰撞检测和响应是保证游戏逻辑正确性的关键步骤。 此外，《游戏程序员的数学与Physics基础》还涵盖了一些高级话题。例如，四元数可以用来解决旋转中的万向锁问题；贝塞尔曲线和样条可用于生成平滑路径；光线投射及阴影算法则能提升视觉效果的真实度；物理引擎如Box2D和PhysX提供了预封装的物理模拟功能，使开发者能够更专注于游戏设计。 在实际开发过程中，数学与物理学知识的应用非常广泛。例如：利用向量进行角色移动控制、通过矩阵操作物体旋转或缩放、使用物理引擎来模拟真实弹道轨迹等；同时，空间分割结构（如四叉树或Octree）也能帮助提高碰撞检测效率。 总之，《游戏程序员的数学与Physics基础》这本书将为读者建立坚实的数学和物理理论框架，并指导他们掌握实际应用技巧。对于初学者来说是一本极佳的学习材料；而对于有经验的游戏开发者而言，它亦是巩固知识、提升技能水平的重要参考资料。