Silverlight5からXnaを使う その４ 物理シミュレーション

前回の記事では普通のXnaで物理シミュレーションを行いました。
JigLibXというライブラリを使ったのです。

今回はSilverlightでやってみます。
やってみました。




「new box」というボタンを押してください。
空中に箱が突如として現れ落下していきます。
消す方法はありません（！！）。
あんまり出し過ぎたらパソコンが重くなる前にページをリロードしてください。

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プログラム

今回のプログラムは主に５つのファイルからなります。

ファイル名	解説
BoxActor.cs	物理的に動く箱を表すクラス。
BoxRenderer.cs	箱を描画するクラス。
GpuError.cs	Gpuに関連したエラー解説文の生成クラス。
MainPage.xaml	メインページのXamlです。
MainPage.xaml.cs	メインページのクラスです。ほとんどの操作はここで行います。

一部は前回とかぶりますが、念のため全部書いておきます。

BoxActor.cs

using Microsoft.Xna.Framework;
using JigLibX.Physics;
using JigLibX.Collision;
using JigLibX.Geometry;
using JigLibX.Math;


namespace SilverlightXna04
{
    public class BoxActor
    {
        private Vector3 scale;

        public Body Body { get; private set; }
        private CollisionSkin skin;

        public BoxActor(Vector3 position, Vector3 scale)
        {
            this.scale = scale;

            this.Body = new Body();
            this.skin = new CollisionSkin(this.Body);

            this.Body.CollisionSkin = this.skin;

            this.skin.AddPrimitive(
                new Box(Vector3.Zero, Matrix.Identity, scale),
                new MaterialProperties(
                    0.8f, // elasticity
                    0.8f, // static roughness
                    0.7f  // dynamic roughness
                ));

            SetMass(1.0f);
            this.Body.MoveTo(position, Matrix.Identity);
        }

        private void SetMass(float mass)
        {
            PrimitiveProperties primitiveProperties = new PrimitiveProperties(
                PrimitiveProperties.MassDistributionEnum.Solid,
                PrimitiveProperties.MassTypeEnum.Mass,
                mass
                );

            float junk;
            Vector3 centerOfMass;
            Matrix inertiaTensor, inertiaTensorCenterOfMass;

            this.skin.GetMassProperties(
                primitiveProperties,
                out junk,
                out centerOfMass,
                out inertiaTensor,
                out inertiaTensorCenterOfMass
                );

            this.Body.BodyInertia = inertiaTensorCenterOfMass;
            this.Body.Mass = mass;
            this.skin.ApplyLocalTransform(new Transform(-centerOfMass, Matrix.Identity));
        }

        public Matrix GetWorldTransform()
        {
            return Matrix.CreateScale(scale)
                * skin.GetPrimitiveLocal(0).Transform.Orientation
                * Body.Orientation
                * Matrix.CreateTranslation(Body.Position);
        }
    }
}

BoxRenderer.cs

using Microsoft.Xna.Framework;
using Microsoft.Xna.Framework.Graphics;

namespace SilverlightXna04
{
    class BoxRenderer : System.IDisposable
    {
        public GraphicsDevice GraphicsDevice { get; private set; }
        VertexBuffer vertexBuffer;
        BasicEffect basicEffect;

        public BoxRenderer(GraphicsDevice graphicsDevice)
        {
            GraphicsDevice = graphicsDevice;
            basicEffect = new BasicEffect(GraphicsDevice) { VertexColorEnabled = true };

            Vector3[] positions = new[]
            {
                new Vector3(1, 1, 1),
                new Vector3(1, -1, 1),
                new Vector3(-1, -1,1),
                new Vector3(-1, 1, 1),

                new Vector3(1, 1, -1),
                new Vector3(1, -1, -1),
                new Vector3(-1, -1,-1),
                new Vector3(-1, 1, -1),
            };
            Color[] colors = new[]
            {
                new Color(0, 0, 1f),
                new Color(1f, 0, 0),
                new Color(0, 1f, 0),
                new Color(0, 1f, 1f),
                new Color(1f, 0, 1f),
                new Color(1f, 1f, 0),
            };

            VertexPositionColor[] vertices = new[]
            {
            new VertexPositionColor(positions[0], colors[0]),
            new VertexPositionColor(positions[1], colors[0]),
            new VertexPositionColor(positions[2], colors[0]),

            new VertexPositionColor(positions[3], colors[0]),
            new VertexPositionColor(positions[0], colors[0]),
            new VertexPositionColor(positions[2], colors[0]),

            
            new VertexPositionColor(positions[3], colors[1]),
            new VertexPositionColor(positions[2], colors[1]),
            new VertexPositionColor(positions[7], colors[1]),

            new VertexPositionColor(positions[7], colors[1]),
            new VertexPositionColor(positions[2], colors[1]),
            new VertexPositionColor(positions[6], colors[1]),
            

            new VertexPositionColor(positions[0], colors[2]),
            new VertexPositionColor(positions[3], colors[2]),
            new VertexPositionColor(positions[7], colors[2]),

            new VertexPositionColor(positions[0], colors[2]),
            new VertexPositionColor(positions[7], colors[2]),
            new VertexPositionColor(positions[4], colors[2]),


            new VertexPositionColor(positions[4], colors[3]),
            new VertexPositionColor(positions[6], colors[3]),
            new VertexPositionColor(positions[5], colors[3]),

            new VertexPositionColor(positions[4], colors[3]),
            new VertexPositionColor(positions[7], colors[3]),
            new VertexPositionColor(positions[6], colors[3]),


            new VertexPositionColor(positions[5], colors[4]),
            new VertexPositionColor(positions[2], colors[4]),
            new VertexPositionColor(positions[1], colors[4]),

            new VertexPositionColor(positions[5], colors[4]),
            new VertexPositionColor(positions[6], colors[4]),
            new VertexPositionColor(positions[2], colors[4]),


            new VertexPositionColor(positions[0], colors[5]),
            new VertexPositionColor(positions[5], colors[5]),
            new VertexPositionColor(positions[1], colors[5]),

            new VertexPositionColor(positions[0], colors[5]),
            new VertexPositionColor(positions[4], colors[5]),
            new VertexPositionColor(positions[5], colors[5]),
        };

            vertexBuffer = new VertexBuffer(
                graphicsDevice,
                typeof(VertexPositionColor),
                vertices.Length,
                BufferUsage.WriteOnly
                );
            vertexBuffer.SetData<VertexPositionColor>(vertices);
        }

        public void SetCamera(Matrix view, Matrix projection)
        {
            basicEffect.View = view;
            basicEffect.Projection = projection;
        }

        public void Draw(Matrix world)
        {
            basicEffect.World = Matrix.CreateScale(1 / 2f) * world;
            basicEffect.CurrentTechnique.Passes[0].Apply();


            GraphicsDevice.SetVertexBuffer(vertexBuffer);
            GraphicsDevice.DrawPrimitives(
                PrimitiveType.TriangleList,
                0,
                vertexBuffer.VertexCount / 3
                );
        }

        public void Dispose()
        {
            basicEffect.Dispose();
            vertexBuffer.Dispose();
        }
    }

}

GpuError.cs

using System.Windows.Graphics;

namespace SilverlightXna04
{
    public class GpuError
    {
        public static string Message
        {
            get
            {
                if (GraphicsDeviceManager.Current.RenderMode == RenderMode.Hardware)
                { return ""; }

                string message;

                switch (GraphicsDeviceManager.Current.RenderModeReason)
                {
                    case RenderModeReason.Not3DCapable:
                        message = "あなたのグラフィックスハードウェアはこのページを表示出来ません";
                        break;
                    case RenderModeReason.GPUAccelerationDisabled:
                        message = "ハードウェアグラフィックスアクセラレーションがこのwebページでは有効にされていません。\n\n" +
                            "webサイトのオーナーに通知してください";
                        break;
                    case RenderModeReason.TemporarilyUnavailable:
                        message = "あなたのグラフィックスハードウェアは一時的に使用不可能になっています。\n\n" +
                            "webページをリロードするかブラウザを再起動してください。";
                        break;
                    case RenderModeReason.SecurityBlocked:
                        message =
                          "webサイトが3Dグラフィックスを表示できるようにするには、システム構成を変える必要があります。\n\n" +
                          "  1. ここを右クリックします\n" +
                          "  2. 'Silverlight'を選択します\n" +
                          "     ('Microsoft Silverlight Configuration'ダイヤログが表示されます)\n" +
                          "  3. 'Permissions'タブを選択します\n" +
                          "  4. このサイトをリストの中から見つけ、その3Dグラフィックスパーミッションを'Deny'から'Allow'に変えます\n" +
                          "  5. 'OK'をクリックします\n" +
                          "  6. ページをリロードします";
                        break;
                    default:
                        message = "不明なエラー";
                        break;
                }

                return "3D表示がブロックされました!\n\n\n" + message;
            }
        }

    }
}

MainPage.xaml

<UserControl x:Class="SilverlightXna04.MainPage"
    xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
    xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
    xmlns:d="http://schemas.microsoft.com/expression/blend/2008"
    xmlns:mc="http://schemas.openxmlformats.org/markup-compatibility/2006"
    mc:Ignorable="d"
    d:DesignHeight="300" d:DesignWidth="400">

    <Grid x:Name="LayoutRoot" Background="White">
        <TextBlock x:Name="textBlock"></TextBlock>
        <DrawingSurface Draw="DrawingSurface_Draw"/>
        <Button Content="new Box" Width="80" Click="Button_Click" Margin="0,0,12,12" HorizontalAlignment="Right" Height="40" VerticalAlignment="Bottom" />
    </Grid>
</UserControl>

MainPage.xaml.cs

using System.Windows.Controls;
using System.Collections.Generic;
using Microsoft.Xna.Framework;
using Xna = Microsoft.Xna.Framework;
using Microsoft.Xna.Framework.Graphics;
using System.Windows.Graphics;
using JigLibX.Physics;
using JigLibX.Collision;

namespace SilverlightXna04
{
    public partial class MainPage : UserControl
    {
        private bool loaded = false;

        private BoxRenderer boxRenderer;

        private PhysicsSystem world;
        private List<BoxActor> mobileBoxes = new List<BoxActor>();
        private BoxActor immobileBox;

        public MainPage()
        {
            InitializeComponent();
            textBlock.Text = GpuError.Message;
            InitializePhysics();
        }

        private void InitializePhysics()
        {
            world = new PhysicsSystem { };
            world.CollisionSystem = new CollisionSystemSAP();

            immobileBox = new BoxActor(new Vector3(0, -5, 0), new Vector3(25, 5, 25));
            immobileBox.Body.Immovable = true;

            world.AddBody(immobileBox.Body);
        }

        private void DrawingSurface_Draw(object sender, DrawEventArgs e)
        {
            if (!loaded)
            {
                LoadContent();
                loaded = true;
            }

            Update();
            Draw();
            e.InvalidateSurface();
        }

        private GraphicsDevice GraphicsDevice
        {
            get
            {
                return GraphicsDeviceManager.Current.GraphicsDevice;
            }
        }

        private void LoadContent()
        {
            boxRenderer = new BoxRenderer(GraphicsDevice);
            boxRenderer.SetCamera(
                Matrix.CreateLookAt(
                    new Vector3(15, 15, 30),
                    new Vector3(),
                    Vector3.Up
                    ),
                Matrix.CreatePerspectiveFieldOfView(
                    MathHelper.ToRadians(45),
                    GraphicsDevice.Viewport.AspectRatio,
                    0.1f,
                    1000
                    )
                 );
        }

        private void Draw()
        {
            GraphicsDevice.Clear(new Xna.Color(0.39f, 0.58f, 0.93f));
            GraphicsDevice.RasterizerState = RasterizerState.CullNone;

            foreach (var box in mobileBoxes)
            {
                boxRenderer.Draw(box.GetWorldTransform());
            }
            boxRenderer.Draw(immobileBox.GetWorldTransform());

        }

        private void Update()
        {
            if (addingBox)
            {
                addBox();
                addingBox = false;
            }
            world.Integrate(1 / 60f);
        }

        private void Button_Click(object sender, System.Windows.RoutedEventArgs e)
        {
            //こんな仕掛けが必要なのは
            //Update, Drawがスレッドで動いているため
            addingBox = true;
        }

        private bool addingBox;

        private void addBox()
        {
            var actor = new BoxActor(new Vector3(0, 10, 0), new Vector3(1));
            world.AddBody(actor.Body);
            mobileBoxes.Add(actor);
        }
    }
}

---

おまけ

プロジェクトファイルです。