C#でDirectX11 SlimDXチュートリアルその08 平行移動

 今回はお互いの周りをくるくる回る２つの三角形です。

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平行移動

今回は、三角形を中心から平行移動します。



「回転させたいのか平行移動させたいのかどっちなんだ？」
いえいえこの２つは相反するものではありません。
平行移動の方向を少しずつ変えていくことによって、回転させるのです。
平行移動する変形は、Matrix.Translationメソッドによって作ります。

public static Matrix Translation(float x, float y, float z);

x, y, zはそれぞれの軸の並行移動距離です。

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コード

Program.cs

using SlimDX;
using SlimDX.Direct3D11;
using SlimDX.DXGI;
using SlimDX.D3DCompiler;

class Program
{
    static void Main()
    {
        using (Game game = new MyGame())
        {
            game.Run();
        }
    }
}

class MyGame : Game
{
    Effect effect;
    InputLayout vertexLayout;
    Buffer vertexBuffer;

    protected override void Draw()
    {
        GraphicsDevice.ImmediateContext.ClearRenderTargetView(
            RenderTarget,
            new SlimDX.Color4(1, 0.39f, 0.58f, 0.93f)
            );

        updateCamera();
        initTriangleInputAssembler();
        drawMovingTriangles();

        SwapChain.Present(0, PresentFlags.None);
    }

    private void updateCamera()
    {
        Matrix view = Matrix.LookAtRH(
            new Vector3(0, 0, 1),
            new Vector3(),
            new Vector3(0, 1, 0)
            );
        Matrix projection = Matrix.PerspectiveFovRH(
            (float)System.Math.PI / 2,
            ClientSize.Width / ClientSize.Height,
            0.1f, 1000
            );
        effect.GetVariableByName("ViewProjection")
            .AsMatrix().SetMatrix(view * projection);

    }

    private void initTriangleInputAssembler()
    {
        GraphicsDevice.ImmediateContext.InputAssembler.InputLayout = vertexLayout;
        GraphicsDevice.ImmediateContext.InputAssembler.SetVertexBuffers(
            0,
            new VertexBufferBinding(vertexBuffer, VertexPositionColor.SizeInBytes, 0)
            );
        GraphicsDevice.ImmediateContext.InputAssembler.PrimitiveTopology
            = PrimitiveTopology.TriangleList;
    }

    private void drawMovingTriangles()
    {
        double time = System.Environment.TickCount / 500d;

        effect.GetVariableByName("World").AsMatrix().SetMatrix(
            Matrix.Translation(
            (float)System.Math.Cos(time), 0, -1 + (float)System.Math.Sin(time)
            ));
        drawTriangle();

        effect.GetVariableByName("World").AsMatrix().SetMatrix(
            Matrix.Translation(
            -(float)System.Math.Cos(time), 0, -1 + -(float)System.Math.Sin(time)
            ));
        drawTriangle();
    }

    private void drawTriangle()
    {
        effect.GetTechniqueByIndex(0).GetPassByIndex(0).Apply(GraphicsDevice.ImmediateContext);
        GraphicsDevice.ImmediateContext.Draw(3, 0);
    }


    protected override void LoadContent()
    {
        initEffect();
        initVertexLayout();
        initVertexBuffer();
    }

    private void initEffect()
    {
        using (ShaderBytecode shaderBytecode = ShaderBytecode.CompileFromFile(
            "myEffect.fx", "fx_5_0",
            ShaderFlags.None,
            EffectFlags.None
            ))
        {
            effect = new Effect(GraphicsDevice, shaderBytecode);
        }
    }

    private void initVertexLayout()
    {
        vertexLayout = new InputLayout(
            GraphicsDevice,
            effect.GetTechniqueByIndex(0).GetPassByIndex(0).Description.Signature,
            VertexPositionColor.VertexElements
            );
    }

    private void initVertexBuffer()
    {
        vertexBuffer = MyDirectXHelper.CreateVertexBuffer(
            GraphicsDevice,
            new[] {
                new VertexPositionColor
                {
                    Position = new Vector3(0, 0.5f, 0),
                    Color = new Vector3(1, 1, 1) 
                },
                new VertexPositionColor
                {
                    Position = new Vector3(0.5f, 0, 0),
                    Color = new Vector3(0, 0, 1)
                },
                new VertexPositionColor
                {
                    Position = new Vector3(-0.5f, 0, 0),
                    Color = new Vector3(1, 0, 0)
                },
            });
    }

    protected override void UnloadContent()
    {
        effect.Dispose();
        vertexLayout.Dispose();
        vertexBuffer.Dispose();
    }
}

struct VertexPositionColor
{
    public Vector3 Position;
    public Vector3 Color;

    public static readonly InputElement[] VertexElements = new[]
    {
        new InputElement
        {
            SemanticName = "SV_Position",
            Format = Format.R32G32B32_Float
        },
        new InputElement
        {
            SemanticName = "COLOR",
            Format = Format.R32G32B32_Float,
            AlignedByteOffset = InputElement.AppendAligned//自動的にオフセット決定
        }
    };

    public static int SizeInBytes
    {
        get
        {
            return System.Runtime.InteropServices.
                Marshal.SizeOf(typeof(VertexPositionColor));
        }
    }
}

class Game : System.Windows.Forms.Form
{
    public SlimDX.Direct3D11.Device GraphicsDevice;
    public SwapChain SwapChain;
    public RenderTargetView RenderTarget;


    public void Run()
    {
        initDevice();
        SlimDX.Windows.MessagePump.Run(this, Draw);
        disposeDevice();
    }

    private void initDevice()
    {
        MyDirectXHelper.CreateDeviceAndSwapChain(
            this, out GraphicsDevice, out SwapChain
            );

        initRenderTarget();
        initViewport();

        LoadContent();
    }

    private void initRenderTarget()
    {
        using (Texture2D backBuffer
            = SlimDX.Direct3D11.Resource.FromSwapChain<Texture2D>(SwapChain, 0)
            )
        {
            RenderTarget = new RenderTargetView(GraphicsDevice, backBuffer);
            GraphicsDevice.ImmediateContext.OutputMerger.SetTargets(RenderTarget);
        }
    }

    private void initViewport()
    {
        GraphicsDevice.ImmediateContext.Rasterizer.SetViewports(
            new Viewport
            {
                Width = ClientSize.Width,
                Height = ClientSize.Height,
            }
            );
    }

    private void disposeDevice()
    {
        UnloadContent();
        RenderTarget.Dispose();
        GraphicsDevice.Dispose();
        SwapChain.Dispose();
    }

    protected virtual void Draw() { }
    protected virtual void LoadContent() { }
    protected virtual void UnloadContent() { }
}

class MyDirectXHelper
{
    public static void CreateDeviceAndSwapChain(
        System.Windows.Forms.Form form,
        out SlimDX.Direct3D11.Device device,
        out SlimDX.DXGI.SwapChain swapChain
        )
    {
        SlimDX.Direct3D11.Device.CreateWithSwapChain(
            DriverType.Hardware,
            DeviceCreationFlags.None,
            new SwapChainDescription
            {
                BufferCount = 1,
                OutputHandle = form.Handle,
                IsWindowed = true,
                SampleDescription = new SampleDescription
                {
                    Count = 1,
                    Quality = 0
                },
                ModeDescription = new ModeDescription
                {
                    Width = form.ClientSize.Width,
                    Height = form.ClientSize.Height,
                    RefreshRate = new SlimDX.Rational(60, 1),
                    Format = Format.R8G8B8A8_UNorm
                },
                Usage = Usage.RenderTargetOutput
            },
            out device,
            out swapChain
            );
    }

    public static Buffer CreateVertexBuffer(
        SlimDX.Direct3D11.Device graphicsDevice,
        System.Array vertices
        )
    {
        using (SlimDX.DataStream vertexStream 
            = new SlimDX.DataStream(vertices, true, true))
        {
            return new Buffer(
                graphicsDevice,
                vertexStream,
                new BufferDescription
                {
                    SizeInBytes= (int)vertexStream.Length,
                    BindFlags = BindFlags.VertexBuffer,
                }
                );
        }
    }
}

myEffect.fx

matrix World;
matrix ViewProjection;

struct VertexPositionColor
{
	float4 Position : SV_Position;
	float4 Color : COLOR;
};

VertexPositionColor MyVertexShader(VertexPositionColor input)
{
    VertexPositionColor output = input;
    output.Position = mul(output.Position, World);
    output.Position = mul(output.Position, ViewProjection);
    return output;
}

float4 MyPixelShader(VertexPositionColor input) : SV_Target
{
    return input.Color;
}


technique10 MyTechnique
{
	pass MyPass
	{
		SetVertexShader( CompileShader( vs_5_0, MyVertexShader() ) );
		SetPixelShader( CompileShader( ps_5_0, MyPixelShader() ) );
	}
}

このプログラムは２つの三角形を描いています。 描く上で、それぞれ反対方向に平行移動しています。
平行移動の変換マトリクスはWorldという名前の変数に格納されています。
まず平行移動をし、カメラから見たらどう映るかという変換を行っているわけですね。

Worldの値は時間と共にすこしずつ変わっているので、２つの三角形はお互いの周りを回ります。

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前後関係がおかしい！！

さて、このプログラムにはひとつおかしなところがあります。
それは、遠くのものに近くのものが隠れることがあるということです。



この２つの三角形のもとの大きさは同じです。
違うのは、カメラからの距離で、左の三角形は遠くに、右の三角形は近くにあります。

明らかにおかしいですね。
本来、遠くのものは近くのものに隠れます。
逆ではありません。

こんなおかしな結果になってしまった理由は、
現在このサンプルは単に描画する順番で隠す隠さないを決めているからです。
後から描かれた三角形が、その前に描かれた三角形を隠します。

この解決には深度バッファが必要です。
これは次回にしましょう。