《可定制軍用三維圖形繪制引擎系統理論及運用》全面地論述軍用三維圖形繪制引擎設計的系統理論和相關技術，并系統地總結作者在軍用三維視景仿真引擎方面的研究經驗和新進展，給出視景仿真引擎系統的設計開發方法和采用Vega Prime視景仿真軟件開發分布式對海作戰視景仿真引擎系統的典型應用案例，既包括理論分析，又包括工程實現技術。《可定制軍用三維圖形繪制引擎系統理論及運用》選材廣泛、內容新穎、研究思路獨特、實用性強。
《可定制軍用三維圖形繪制引擎系統理論及運用》可供從事視景仿真尤其是對海作戰視景仿真等領域研究和應用的廣大科技工作者參考使用，也可以作為高等院校虛擬現實技術、計算機應用、武器系統仿真等專業的教師、研究生進行有關課題研究實踐或課程學習時的參考書。
三維圖形繪制引擎是視景仿真軟件的核心，它主要負責虛擬場景的圖形繪制，其優劣直接決定顯示效果。但是半開放式高級引擎對外屏蔽源代碼，開放式高級引擎的架構比較臃腫，需要設計一套架構簡潔、效率較高的三維圖形繪制引擎。
本書總結近幾年內三維圖形繪制引擎技術的研究現狀及存在問題，針對目前三維圖形繪制引擎存在的不足，從軍用三維圖形繪制的多樣化需求出發，深入論述并分析圖形引擎的總體技術、繪制流水線技術、光場繪制技術、大規模戰場地形實時繪制技術及引擎平臺的接口技術。在這些技術的基礎上，論述一套虛擬化裝配可定制仿真算法組件的引擎平臺設計方法，設計系統所需要的多個功能模塊，突破多項圖形引擎的底層支撐技術，為三維圖形繪制引擎的軍事化及通用化提供技術支持，使研發工作有據可循、易于開展。
本書共8章。第1章為概論，綜述三維圖形繪制引擎的發展歷史及存在的問題。較全面地概括近年來國內外在三維圖形繪制引擎開發方面的新進展，主要包括引擎的總體技術、繪制流水線技術、光場渲染技術、大地形實時繪制技術及應用平臺技術等。第2章為MCGRE的總體技術。針對引擎的功能需求進行分析，通過研究引擎的框架設計、可定制功能機制、仿真資源裝配關系、數據流、擴展機制、各組成單元的模塊設計及中間件等總體技術，提出一種可定制三維圖形繪制引擎的結構模型，為底層關鍵技術的深入研究做鋪墊。第3章為核心子系統開發一繪制流水線設計。針對圖形繪制全過程中數據流交互復雜、模塊間耦合強、新算法無法快速嵌入等難題，提出一種三段式繪制循環模式。第4章為光場繪制技術。由于動態海面影響太陽光在水中的干射、衍射現象，針對該現象的光照模型建模困難、動態光場難以渲染問題，搜集與整理引擎中常規光場繪制模型，分析風海波下光場的物理特性，建立水下光場繪制的數學模型，提出一種水下光場渲染方法。第5章為大規模戰場地形實時繪制技術。針對地形拼接的過渡帶存在縫隙、對比度強及地形失真等問題，提出一套軍用大地形實時繪制數據處理技術。通過研究地形高程數據的組織方法、色彩空間的圖像邊界檢測、像素特征點集對的提取與匹配等關鍵技術，建立一種基于視域的無縫拼接算法，實現過渡帶的平滑處理。第6章為MCGRE接口技術。根據平臺設計思想，討論可定制功能策略和可定制人機接口封裝方法，封裝仿真組件，設計引擎平臺的可定制功能引導界面，并對引導界面進行實例測試。
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前言
第1章 概論
1．1 三維圖形繪制引擎技術概述
1．2 引擎系統簡介
1．2．1 游戲引擎
1．2．2 仿真引擎
1．2．3 引擎的底層繪制編程語言
1．3 三維圖形繪制引擎核心技術
1．3．1 三維圖形繪制引擎總體技術
1．3．2 繪制流水線技術
1．3．3 光場繪制技術
1．3．4 大地形實時繪制技術
1．3．5 三維圖形繪制引擎的其他技術
第2章 MCGRE的總體技術
2．1 概念辨析
2．2 MCGRE的設計方法
2．3 設計目標與功能需求
2．3．1 設計目標
2．3．2 功能需求
2．3．3 MCGRE軟件編程要求
2．4 總體設計
2．4．1 開發方案
2．4．2 框架設計
2．4．3 引擎模型
2．4．4 組成單元
2．4．5 裝配關系
第3章 核心子系統開發-繪制流水線設計
3．1 繪制流水線的簡介
3．1．1 固定繪制流水線
3．1．2 可編程繪制流水線
3．2 三段式繪制流水線設計
3．2．1 三段式繪制循環
3．2．2 場景組織
3．2．3 繪制預處理
3．2．4 繪制器
3．3 繪制流水線設計中的調度機制
3．3．1 一致變量回調
3．3．2 裁減回調
3．3．3 動畫更新回調
3．3．4 相機回調
3．3．5 文件讀寫回調
3．4 繪制流水線設計中的組件封裝機制
3．5 繪制流水線設計中的擴展機制
3．5．1 基于場景圖的擴展機制
3．5．2 基于回調的擴展機制
3．5．3 Shader渲染擴展
第4章 光場繪制技術
4．1 光場可視化簡介
4．2 引擎中常用光場渲染模型
4．2．1 Gouraud明暗處理
4．2．2 Phong明暗處理
4．2．3 Z緩沖器算法
4．2．4 光線跟蹤算法
4．2．5 輻射度算法
4．2．6 光線跟蹤與輻射度結合算法
4．3 一種水下光場的繪制方法
4．3．1 風海波下光場渲染
4．3．2 物理交互光場的繪制
4．4 光照渲染模塊
4．4．1 光照渲染模塊設計
4．4．2 創建一個聚光燈示例
4．5 基于加速技術的像素級光照渲染
第5章 大規模戰場地形實時繪制技術
5．1 大規模戰場地形實時繪制技術簡介
5．2 戰場地形高程數據的統一規范
5．2．1 地形高程數據不統一的表現
5．2．2 水平測量基準的統一
5．2．3 垂直測量基準的統一
……
第6章 MCGRE接口技術
第7章 軍用視景仿真引擎系統設計與開發
第8章 分布式對海作戰視景仿真引擎系統開發與應用
參考文獻
附錄A
附錄B
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《可定制軍用三維圖形繪制引擎系統理論及運用》：
第1章 概論
1.1 三維圖形繪制引擎技術概述
隨著虛擬技術的推進，三維圖形繪制引擎技術得到了長足的進步，在軍用視景仿真行業中的應用也得到了迅速的推廣和深入，并成為控制科學與工程領域最活躍的研究方向之一。從武器裝備設計到武器系統作戰效果評估虛擬展示，從作戰指揮想定規劃到作戰指揮流程模擬，人們都感受到了圖形引擎技術的獨特魅力。
以往，繪制引擎技術研究注重算法的實時能力和更真實的圖形輸出效果（實時性與逼真度），而圖形處理算法又具有很高的計算復雜度，且需要在一些大型工作站上實現；大眾使用的個人電腦由于內存較低，只能得到相當少的CPU處理能力。因此，導致早期的視景仿真應用研究從低到高存在兩種走向：一是基于現有的視景仿真軟件開發應用系統；二是利用圖形處理算法結合計算機底層硬件提高運行效率。隨著計算機硬件的不斷更新與升級，高速發展的圖形硬件技術促進了圖形學的發展。大眾電腦開始具備強大的計算能力和強勁的內存，開發人員也開始使用高級語言開發圖形應用軟件，并且從計算機圖形學研究領域獲得理論支持和應用拓展。但同時也產生了日益增長的用戶需求與軟件開發難度大、開發速度緩慢、維護困難和功能較少之間的矛盾，尤其表現在需求多樣化與軟件單一化。針對該問題出現了繪制引擎的概念。基于此，視景仿真又分化成兩種走向：一是基于經典模板開發自己的底層三維圖形繪制引擎軟件；二是基于已有的引擎開發自己的軍用模塊進而封裝成具有特定軍事功能的視景仿真軟件。
在開發三維圖形應用程序的過程中，為了確保核心算法模塊的通用性與擴展性，并盡可能地降低開發成本，通常把與核心技術密切相關的內容提取出來進行獨立開發。而三維圖形引擎正是這樣的一個獨立模塊，相當于程序開發人員的工具包，提供了一系列初始化、圖形處理、碰撞檢測等相關的API函數或者DLL形式。它像汽車引擎一樣，向上層圖形應用提供驅動力，驅動視景數據實現繪制。目前，計算機圖形學已進入三維時代，三維圖形無處不在。三維圖形引擎作為上層圖形應用的核心，決定著三維圖形的表現、穩定性、速度和真實感等特性，這些特性都與三維圖形引擎密切相關，并建立在引擎基礎之上。
通過對三維圖形繪制引擎關鍵技術的突破，使底層圖形繪制引擎的設計方法流程化。根據用戶開發需求，設計一個可定制的三維圖形繪制引擎。用戶在此引擎基礎上，能夠快速組建一個自己的三維圖形繪制引擎，為深刻理解引擎行為及指導其理論設計提供堅實的技術支撐，為軍用視景仿真軟件的工程化、實用化奠定基礎。
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前言/序言
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