Faits : A. Par jugement du 10 octobre 2014, le Tribunal correctionnel de l'arrondissement de La Broye et du Nord vaudois a libéré X.X._ des chefs de prévention de lésions corporelles simples qualifiées et d'actes d'ordre sexuel commis sur une personne incapable de discernement ou de résistance (ch. I du dispositif), constaté que X.X._ s'est rendu coupable de voies de fait qualifiées, d'actes d'ordre sexuel avec des enfants, de contrainte sexuelle ainsi que de pornographie, en concours (II), condamné X.X._ à une peine privative de liberté de 4 ans ainsi qu'à une amende de 1'000 fr. convertible en une peine privative de liberté de substitution de 20 jours à défaut de paiement (III), ordonné en faveur de X.X._ un traitement psychothérapeutique ambulatoire en application de l'art. 63 CP et dit que le traitement doit impérativement être confié à un spécialiste des abuseurs sexuels (IV). X.X._ a en outre été condamné au paiement de diverses indemnités pour tort moral, frais et autres indemnités. B. B.a. Représenté désormais par un défenseur de choix, X.X._ a saisi la Cour pénale du Tribunal cantonal du canton de Vaud d'un appel contre le jugement du 10 octobre 2014. Il a conclu à sa modification partielle, en ce sens qu'il ne devait être condamné qu'à une amende n'excédant 1'000 fr. pour voies de faits qualifiées, le jugement étant annulé pour le surplus. L'appelant a requis l'audition de six témoins ou experts, la mise en oeuvre d'expertises de crédibilité de chacune des trois présumées victimes mineures, une expertise pédopsychiatrique de son fils mineur B.X._, ainsi que sa propre " contre " expertise psychiatrique. B.b. Statuant le 12 mai 2015, la juridiction cantonale a rejeté les conclusions incidentes de l'appelant. Par jugement notifié le 19 juin 2015, la Cour d'appel pénale a admis très partiellement l'appel (ch. I du dispositif). Elle a modifié les ch. II et III du dispositif du jugement du 10 octobre 2014 comme suit: II. Constate que X.X._ s'est rendu coupable de voies de fait qualifiées, de tentative d'actes sexuels avec des enfants, d'actes d'ordre sexuel avec des enfants, de tentative de contrainte sexuelle, de contrainte sexuelle et de pornographie, en concours; III. Condamne X.X._ à une peine privative de liberté de 42 (quarante-deux) mois et à une amende de 1'000 fr. (mille francs), l'amende étant convertible en une peine privative de liberté de substitution de 20 (vingt) jours à défaut de paiement (ch. II). L'indemnité de conseil d'office pour la procédure d'appel a été fixée à 3'758 fr. 40 (ch. III). L'appelant a été condamné à verser à A._ un montant de 4'000 fr. pour la procédure d'appel (ch. IV). Les frais d'appel, par 9'778 fr. 40, ont été mis par quatre cinquièmes à charge de l'appelant, le solde étant laissé à la charge de l'Etat (ch. V). Ce jugement repose en substance sur l'état de fait suivant. X.X._ et A._ se sont mariés en 2001; ils ont eu un fils B.X._, né en 2002. Le divorce des parents a été prononcé le 15 mars 2004; la garde ainsi que l'autorité parentale ont été confiées à la mère, le père a bénéficié d'un droit de visite élargi qu'il a exercé régulièrement jusqu'en 2012. En 2006, X.X._ a rencontré F.C._, alors mariée à C.C._, avec lequel elle avait eu deux filles, D.C._ née en 2002 et E.C._ née en 2003. Les époux C._ ont divorcé en 2008 et F.C._ a obtenu la garde des deux filles. F.C._ s'est mise en ménage avec X.X._ en juin 2007, emmenant avec elle ses deux filles. F.C._ et X.X._ se sont mariés le 13 août 2010; ils ont cessé la vie commune au printemps 2012. A un nombre indéterminé de reprises, à tout le moins depuis 2008, à son domicile à Z._, X.X._ a abusé sexuellement de D.C._ et E.C._. En particulier, ce dernier s'est livré aux actes suivants: - A une reprise, dans le courant de l'année 2008, alors que le prévenu prenait un bain avec D.C._, il a éjaculé sur le ventre de la fillette après qu'elle lui ait saisi le sexe; - A plusieurs reprises, à tout le moins depuis 2008, en l'absence de sa compagne, le prévenu a contraint D.C._ à lui prodiguer des fellations; cette dernière s'est parfois exécutée, parfois non. Il s'est également masturbé devant la fillette et l'a parfois obligée à saisir son sexe pour le masturber. A ces occasions, il lui déclarait qu'elle devait donner suite à ses injonctions, à défaut de quoi il se fâcherait; - A tout le moins dès 2008, à une reprise, le prévenu, profitant de l'absence de sa compagne et de D.C._, a demandé à E.C._ de lui prodiguer une fellation, ce qu'elle a toutefois refusé de faire. Il a en outre léché le sexe de la fillette à une occasion. A plusieurs reprises, entre 2004 et mars 2012, à son domicile à Z._, dans la salle de bain, X.X._ a masturbé le sexe de son fils B.X._ et a obligé ce dernier à le masturber jusqu'à éjaculation, avant de le menacer de le " punir comme jamais " s'il révélait ces faits à des tiers. Depuis décembre 2007, à son domicile à Z._, l'appelant a laissé sur son ordinateur une photo de lui, nu, le sexe en érection, que son fils B.X._ a vue à plusieurs reprises. A son domicile à Z._ notamment, entre le 10 octobre 2011, les faits antérieurs étant prescrits, et mars 2012, le prévenu a régulièrement donné des claques ainsi que des coups de pieds à son fils B.X._ et lui a fait prendre des douches froides pour le calmer. C. X.X._ forme un recours en matière pénale au Tribunal fédéral contre le jugement du 13 août 2015 dont il demande l'annulation. A titre principal, il conclut à son acquittement des chefs d'accusation de tentative d'actes d'ordre sexuel avec des enfants, d'actes d'ordre sexuel avec des enfants, de tentative de contrainte sexuelle, de contrainte sexuelle et de pornographie. Il conclut à sa condamnation à une amende n'excédant pas 1'000 fr. en ce qui concerne l'infraction de voies de fait qualifiées. Il requiert l'allocation d'une indemnisation de 78'797 fr. 50, ainsi qu'une juste indemnité à titre de dépens. A titre subsidiaire, il conclut au renvoi de la cause à la Cour d'appel pénale du Tribunal cantonal vaudois pour mise en oeuvre de mesures probatoires.