★ DirectX Class ★ * Chapter 08: 立体を動かす *
< 動的な処理 >
静止画ばかりでゲームから程遠い印象を受けますので、ここで少し動きをつけてみようと思います。

動きがあると、作成しているものが3Dなんだと実感することができます。
実感するということはとても大切です。
実感することによってモチベーションが維持できます。
モチベーションが維持できるということは明日への希望が持てるということでもあります。
不況の最中で明日への希望を見出しにくくなっている今この時だからこそ、
3Dに動きを付けてみたいと思います。
< ワールドマトリックス >
3D空間上にものを配置するときには、ワールドマトリックスを操作します。
突然ワールドマトリックスとか言われても困りますね。
私も最初は困りました。

Direct3Dにおいて物を特定の場所に配置したり回転させたりするときには、
まずその位置と回転を指定します。
2Dのテクスチャを表示するときには、

『XY座標を指定してこの場所に描画!』

というノリで一発で描画していました。
しかし、3Dの物を表示するときには、

『表示する位置と回転の設定を作成!』
        ↓
   『その設定をセット!』
        ↓
     『やっと描画!』

という3つのステップで行います。
この設定を入れておく変数は行列です。
ですので、『マトリックス』と言います。

数学の『 行列 』は、ご存じない方もおられるかと思います。
高校の『 数学III・C 』とかで習う内容です。
知らなくても3Dゲームは作れますが、知っていると格段に理解が深まり、また変なところでハマったりしなくなります。
例えば、普通の掛け算では掛ける順序を逆にしても結果は同じですが、行列では掛ける順序で結果が変わってきます。
「なんで?」と気になるところですが、後で実例を出してきっちりやりますので、今は大人の対応をお願い致します。
『 行列 』と言うより『 マトリックス 』と言ったほうがカッコイイので、このホムペでは『 マトリックス 』を使います。

景気回復に関係ない話になってしまいましたので、話を元に戻します。
今回は斜め上から見下ろしたプリミティブが、Y軸を中心にぐるぐる回転するようにしてみます。
マトリックスを操作する関数は結構沢山ありますが、今回はY軸を中心に回転させるということですので、
Y軸を中心に回転させる関数、『 D3DXMatrixRotationY 』を使用します。

D3DXMatrixRotationYによるマトリックスの回転の設定は以下のようにして実現します。

D3DXMATIXA16 matWorld;
D3DXMatrixRotationY( &matWorld , timeGetTime()/1000.0f );

第一引数には結果を受け取るD3DXMATRIXA16型変数へのポインタを、
第二引数には回転させる角度をラジアンで指定します。

今度は『 ラジアン 』をご存知ない方もおられるかと思いますので簡単に説明致します。
景気回復のためには仕方ありません。

『 ラジアン 』とは角度を表す単位の一つです。
恐らくほとんどの方は『 度 』しか知らないと思います。
『 度 』は『 360°』で1回転ですが、
『 ラジアン 』は『 2πrad 』で1回転です。
『 rad 』は単位ですので、ラジアンの話をしているときであれば『 2π 』で通じます。

『 度 』の単位を『 ラジアン 』に変換したい場合には、
『 ( 度 / 180 ) * π 』という式を使えばOKです。

ちなみにDirectXでは『 π 』を扱うために、D3DX_PIという定数が用意されています。


上記の例では『 timeGetTime()/1000.0f 』としていますが、これは時間に従って回転させるためにサンプルからパク・・・
便宜上こうしただけですので深い意味はありません。
キー入力で回転できるといよいよ面白くなってくるのですが、キー入力に関しては後で気合を入れてやります。

そしてこれをワールドマトリックスに設定するには以下のようにします。

g_pd3dDevice->SetTransform( D3DTS_WORLD , &matWorld );

第一引数には設定の種類を、
第二引数にはセットすつマトリックスを指定します。
< サンプル >
このサンプルを実行すると、クライアント領域に四角形が現れ、回転します。
四角形を表示するのには、前章で紹介した『 Triangle Fans 』を使用しています。
計算上、3秒ちょっとで1回転すると思います。

ポイントはピンク色で示してあります。

//-----------------------------------------------------------------
//
//    DirectX 3D
//
//-----------------------------------------------------------------
#define sqrtf sqrt
#define sinf  sin
#define cosf  cos
#define tanf  tan

#include <stdio.h>
#include <windows.h>
#include <d3d9.h>
#include <d3dx9.h>

#pragma comment( lib , "d3d9.dll" );
#pragma comment( lib , "d3dx9.dll" );



//-----------------------------------------------------------------
//    Grobal Variables.
//-----------------------------------------------------------------
LPDIRECT3D9             g_pD3D       = NULL;
LPDIRECT3DDEVICE9       g_pd3dDevice = NULL;
LPDIRECT3DVERTEXBUFFER9 g_pVB        = NULL;

struct CUSTOMVERTEX
{
	FLOAT x , y , z;
	DWORD color;
};

#define D3DFVF_CUSTOMVERTEX (D3DFVF_XYZ|D3DFVF_DIFFUSE)



//-----------------------------------------------------------------
//    Prototypes.
//-----------------------------------------------------------------
HWND    InitApp( HINSTANCE , int );
BOOL    InitDirect3D( HWND );
BOOL    CleanupDirect3D();
BOOL    InitGeometry();
BOOL    SetupMatrices();
BOOL    RenderDirect3D();
LRESULT CALLBACK WndProc( HWND , UINT , WPARAM , LPARAM );



//-----------------------------------------------------------------
//    Main.
//-----------------------------------------------------------------
int WINAPI WinMain( HINSTANCE hInst , HINSTANCE hPrevinst , LPSTR nCmdLine , int nCmdShow )
{
	MSG msg;
	HWND hWnd;
	
	hWnd = InitApp( hInst , nCmdShow );
	if ( !hWnd ) return FALSE;
	
	if ( !InitDirect3D( hWnd ) ) return FALSE;
	if ( !InitGeometry() ) return FALSE;
	
	while( msg.message != WM_QUIT ){
		if ( PeekMessage( &msg , NULL , 0 , 0 , PM_REMOVE ) ){
			TranslateMessage( &msg );
			DispatchMessage( &msg );
		}else{
			RenderDirect3D();
		}
		Sleep( 1 );
	}
	
	return msg.wParam;
}



//-----------------------------------------------------------------
//    Initialize Application.
//-----------------------------------------------------------------
HWND InitApp( HINSTANCE hInst , int nCmdShow )
{
	WNDCLASS wc;
	HWND hWnd;
	char szClassName[] = "Direct3D Test";
	
	wc.style         = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW;
	wc.hInstance     = hInst;
	wc.hCursor       = LoadCursor( NULL , IDC_ARROW );
	wc.hIcon         = LoadIcon( NULL , IDI_APPLICATION );
	wc.hbrBackground = (HBRUSH)GetStockObject( WHITE_BRUSH );
	wc.lpszClassName = szClassName;
	wc.lpszMenuName  = NULL;
	wc.lpfnWndProc   = WndProc;
	wc.cbWndExtra    = 0;
	wc.cbClsExtra    = 0;
	if ( !RegisterClass( &wc ) ) return FALSE;
	
	hWnd = CreateWindow( szClassName , "Direct3D Test" , WS_OVERLAPPEDWINDOW ,
						CW_USEDEFAULT , CW_USEDEFAULT , 640 , 480,
						NULL , NULL , hInst , NULL );
	if ( !hWnd ) return FALSE;
	
	ShowWindow( hWnd , nCmdShow );
	UpdateWindow( hWnd );
	
	return hWnd;
}



//-----------------------------------------------------------------
//    Initialize Direct3D.
//-----------------------------------------------------------------
BOOL InitDirect3D( HWND hWnd )
{
	D3DPRESENT_PARAMETERS d3dpp;
	HRESULT hr;
	
	if ( NULL == ( g_pD3D = Direct3DCreate9( D3D_SDK_VERSION ) ) ){
		MessageBox( hWnd , "Can't create Direct3D." , "Error" , MB_OK );
		return FALSE;
	}
	ZeroMemory( &d3dpp , sizeof( d3dpp ) );
	d3dpp.Windowed         = TRUE;
	d3dpp.SwapEffect       = D3DSWAPEFFECT_DISCARD;
	d3dpp.BackBufferFormat = D3DFMT_UNKNOWN;
	
	hr = g_pD3D->CreateDevice( D3DADAPTER_DEFAULT , D3DDEVTYPE_HAL , hWnd ,
	                           D3DCREATE_SOFTWARE_VERTEXPROCESSING ,
	                           &d3dpp , &g_pd3dDevice );
	if ( FAILED( hr ) ){
		MessageBox( hWnd , "Can't create device." , "Error" , MB_OK );
		return FALSE;
	}
	
	g_pd3dDevice->SetRenderState( D3DRS_CULLMODE , D3DCULL_NONE );
	g_pd3dDevice->SetRenderState( D3DRS_LIGHTING , FALSE );
	
	return TRUE;
}



//-----------------------------------------------------------------
//    Cleanup Direct3D.
//-----------------------------------------------------------------
BOOL CleanupDirect3D()
{
	if ( g_pVB != NULL )
		g_pVB->Release();
	
	if ( g_pd3dDevice != NULL )
		g_pd3dDevice->Release();
	
	if ( g_pD3D != NULL )
		g_pD3D->Release();
	
	return TRUE;
}



//-----------------------------------------------------------------
//    Window Proc.
//-----------------------------------------------------------------
LRESULT CALLBACK WndProc( HWND hWnd , UINT msg , WPARAM wp , LPARAM lp )
{
	switch( msg ){
		case WM_DESTROY:
			CleanupDirect3D();
			PostQuitMessage( 0 );
			break;
		default:
			return DefWindowProc( hWnd , msg , wp , lp );
	}
	
	return 0L;
}



//-----------------------------------------------------------------
//    Initialize Geometry.
//-----------------------------------------------------------------
BOOL InitGeometry()
{
	HRESULT hr;
	VOID *pVertices;
	
	CUSTOMVERTEX Vertices[] =
	{
		{ -1.0f , -1.0f , 0.0f , 0xFFFF00FF } ,
		{ -1.0f ,  1.0f , 0.0f , 0xFFFFFF00 } ,
		{  1.0f ,  1.0f , 0.0f , 0xFF00FFFF } ,
		{  1.0f , -1.0f , 0.0f , 0xFF00FFFF } ,
	};
	
	hr = g_pd3dDevice->CreateVertexBuffer(
		4 * sizeof( CUSTOMVERTEX ) ,
		0 ,
		D3DFVF_CUSTOMVERTEX ,
		D3DPOOL_DEFAULT ,
		&g_pVB ,
		NULL
	);
	if ( FAILED( hr ) ){
		MessageBox( NULL , "Couldn't create vertex buffer" , "Error" , MB_OK );
	}
	
	g_pVB->Lock( 0 , sizeof( Vertices ) , ( void** )&pVertices , 0 );
	memcpy( pVertices , Vertices , sizeof( Vertices ) );
	g_pVB->Unlock();
	
	return TRUE;
}



//-----------------------------------------------------------------
//    Setup Matrices.
//-----------------------------------------------------------------
BOOL SetupMatrices()
{
	D3DXMATRIXA16 matWorld , matView , matProj;
	D3DXVECTOR3 vEyePt , vLookatPt , vUpVec;
	
	// World Matrix.
	D3DXMatrixRotationY( &matWorld , timeGetTime()/1000.0f );
	g_pd3dDevice->SetTransform( D3DTS_WORLD , &matWorld );
	
	// Camera.
	vEyePt.x    = 0.0f;
	vEyePt.y    = 3.0f;
	vEyePt.z    = 0.0f-5.0f;
	vLookatPt.x = 0.0f;
	vLookatPt.y = 0.0f;
	vLookatPt.z = 0.0f;
	vUpVec.x    = 0.0f;
	vUpVec.y    = 1.0f;
	vUpVec.z    = 0.0f;
	D3DXMatrixLookAtLH( &matView , &vEyePt , &vLookatPt , &vUpVec );
	g_pd3dDevice->SetTransform( D3DTS_VIEW , &matView );
	
	// Projection Matrix.
	D3DXMatrixPerspectiveFovLH( &matProj , 3.0f / 4.0f , 1.0f , 1.0f , 100.0f );
	g_pd3dDevice->SetTransform( D3DTS_PROJECTION , &matProj );
	
	return TRUE;
}



//-----------------------------------------------------------------
//    Render Direct3D.
//-----------------------------------------------------------------
BOOL RenderDirect3D()
{
	RECT rc;
	D3DXVECTOR3 center , position;
	
	g_pd3dDevice->Clear( 0 , NULL , D3DCLEAR_TARGET ,
	                     0x00000000 , 1.0f , 0 );
	
	g_pd3dDevice->BeginScene();
	
	SetupMatrices();
	
	g_pd3dDevice->SetStreamSource( 0 , g_pVB , 0 , sizeof( CUSTOMVERTEX ) );
	g_pd3dDevice->SetFVF( D3DFVF_CUSTOMVERTEX );
	g_pd3dDevice->DrawPrimitive( D3DPT_TRIANGLEFAN , 0 , 2 );
	
	g_pd3dDevice->EndScene();
	
	g_pd3dDevice->Present( NULL , NULL , NULL , NULL );
	
	return TRUE;
}

実行結果

クリックすると実物大で表示されます。
執筆: 2009/02/04 (WED)