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プログラミング、3DCGとその他いろいろについて
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3D酔いとは？
3Dゲームをしていると乗り物酔いのように気分が悪くなり吐き気を催すことがあります。
これを3D酔いといいます。
例えばマイクロソフトのシューティングゲーム、Halo(体験版はこちら)は
面白いゲームですが3D酔いでその面白さが半分台無しになっています。
ワートホグ（車のこと）に乗れば5分も経たずに気分が悪くなってきます。
視点が揺さぶられるわカメラが障害物をすいすい（この「すいすい」がいけません！）避けるわで
すぐにゲームを続けたい気持ちとさっさとトイレに
駆け込みたくなる気持ちの間でアンビバレンツに陥ります。
（まぁしばらくすると落ち着くのですが）
3D酔いの原因
この3D酔いの詳しい原因はよくわかっていませんが、
大体の原因は目から入る情報と三半規管から入る情報のミスマッチであることは間違いないようです。
（こんなことがわかっても3D酔い対策はほとんど出来ないのであまり意味の無い話です。）
つまり、目からは「自分は動いている」と言う情報が来るのに
三半規管からは「自分は止まっている」と言う情報が来るので
脳が混乱して気分が悪くなったり、吐き気がするというわけです。
これはちょうど乗り物酔いの逆で、乗り物酔いの場合は
目からは「自分は止まっている」という情報が来るのに
三半規管からは「自分は動いている」と言う情報が来るわけです。
（ですから乗り物酔いになったときは外の風景を眺めてこの情報の食い違いを解消するのです。）
しかしこれは「情報のミスマッチ」が酔いを引き起こすと言う点で同じです。
また似たような症状として「宇宙酔い」があります。
宇宙酔いというのは宇宙の無重力空間でやはり気分が悪くなり吐き気を催してしまう症状のことで、
現在スペースシャトルの乗組員のだいたい60%が最初のフライトで宇宙酔いに悩まされます。
この原因はおそらく重力が打ち消されているからで、
実際宇宙飛行士が特に吐き気に襲われるのは地上の、
重力のある環境ではありえないものを見たときです。
（例えば同僚の宇宙飛行士が頭を下にしていたりとか）
これもやはり目と三半規管のミスマッチが引き起こすものです。
このことから考えて、乗り物酔いにしろ3D酔いにしろ宇宙酔いにしろ全て
「目と三半規管から脳に入ってくる情報のミスマッチ」が原因であると考えてよさそうです。
[0回]
(爆発に使われた画像explosion.png)
(煙に使われた画像smoke.png)
using Microsoft.Xna.Framework;
using Microsoft.Xna.Framework.Graphics;
public class MyGame : Microsoft.Xna.Framework.Game
{
GraphicsDeviceManager graphics;
BasicEffect effect;
VertexPositionColor[] vertices = new VertexPositionColor[3];
public MyGame()
{
graphics = new GraphicsDeviceManager(this);
vertices[0] = new VertexPositionColor(new Vector3(0, 1, 0), Color.White);
vertices[1] = new VertexPositionColor(new Vector3(1, 0, 0), Color.Red);
vertices[2] = new VertexPositionColor(new Vector3(-1, 0, 0), Color.Navy);
}
protected override void LoadGraphicsContent(bool loadAllContent)
{
if (loadAllContent)
{
effect = new BasicEffect(graphics.GraphicsDevice, null);
effect.Projection = Matrix.CreatePerspectiveFieldOfView(
MathHelper.ToRadians(45),
Window.ClientBounds.Width / (float)Window.ClientBounds.Height,
1,
100
);
effect.View = Matrix.CreateLookAt(
new Vector3(0, 0, 3),
new Vector3(0, 0, 0),
new Vector3(0, 1, 0)
);
effect.VertexColorEnabled = true;
}
}
protected override void Draw(GameTime gameTime)
{
graphics.GraphicsDevice.Clear(Color.CornflowerBlue);
graphics.GraphicsDevice.VertexDeclaration = new VertexDeclaration(
graphics.GraphicsDevice,
VertexPositionColor.VertexElements
);
graphics.GraphicsDevice.RenderState.FillMode = FillMode.Point;
graphics.GraphicsDevice.RenderState.PointSize = 20;
effect.Begin();
foreach (EffectPass pass in effect.CurrentTechnique.Passes)
{
pass.Begin();
graphics.GraphicsDevice.DrawUserPrimitives<VertexPositionColor>(
PrimitiveType.TriangleList,
vertices,
0,
1
);
pass.End();
}
effect.End();
}
}
using Microsoft.Xna.Framework;
using Microsoft.Xna.Framework.Graphics;
public class MyGame : Microsoft.Xna.Framework.Game
{
GraphicsDeviceManager graphics;
BasicEffect effect;
VertexPositionColor[] vertices = new VertexPositionColor[3];
public MyGame()
{
graphics = new GraphicsDeviceManager(this);
vertices[0] = new VertexPositionColor(new Vector3(0, 1, 0), Color.White);
vertices[1] = new VertexPositionColor(new Vector3(1, 0, 0), Color.Red);
vertices[2] = new VertexPositionColor(new Vector3(-1, 0, 0), Color.Navy);
}
protected override void LoadGraphicsContent(bool loadAllContent)
{
if (loadAllContent)
{
effect = new BasicEffect(graphics.GraphicsDevice, null);
effect.Projection = Matrix.CreatePerspectiveFieldOfView(
MathHelper.ToRadians(45),
Window.ClientBounds.Width / (float)Window.ClientBounds.Height,
1,
100
);
effect.View = Matrix.CreateLookAt(
new Vector3(0, 0, 3),
new Vector3(0, 0, 0),
new Vector3(0, 1, 0)
);
effect.VertexColorEnabled = true;
}
}
protected override void Draw(GameTime gameTime)
{
graphics.GraphicsDevice.Clear(Color.CornflowerBlue);
graphics.GraphicsDevice.VertexDeclaration = new VertexDeclaration(
graphics.GraphicsDevice,
VertexPositionColor.VertexElements
);
graphics.GraphicsDevice.RenderState.PointSize = 20;
effect.Begin();
foreach (EffectPass pass in effect.CurrentTechnique.Passes)
{
pass.Begin();
graphics.GraphicsDevice.DrawUserPrimitives<VertexPositionColor>(
PrimitiveType.PointList,
vertices,
0,
3
);
pass.End();
}
effect.End();
}
}
（ちなみに、背景が黒なのは後で透過処理をするときにそこが透明であると解釈されるからです）
using Microsoft.Xna.Framework;
using Microsoft.Xna.Framework.Graphics;
using Microsoft.Xna.Framework.Content;
public class MyGame : Microsoft.Xna.Framework.Game
{
GraphicsDeviceManager graphics;
BasicEffect effect;
VertexPositionColor[] vertices = new VertexPositionColor[3];
ContentManager content;
Texture2D texture;
public MyGame()
{
graphics = new GraphicsDeviceManager(this);
content = new ContentManager(Services);
vertices[0] = new VertexPositionColor(new Vector3(0, 1, 0), Color.White);
vertices[1] = new VertexPositionColor(new Vector3(1, 0, 0), Color.Red);
vertices[2] = new VertexPositionColor(new Vector3(-1, 0, 0), Color.Navy);
}
protected override void LoadGraphicsContent(bool loadAllContent)
{
if (loadAllContent)
{
effect = new BasicEffect(graphics.GraphicsDevice, null);
effect.Projection = Matrix.CreatePerspectiveFieldOfView(
MathHelper.ToRadians(45),
Window.ClientBounds.Width / (float)Window.ClientBounds.Height,
1,
100
);
effect.View = Matrix.CreateLookAt(
new Vector3(0, 0, 3),
new Vector3(0, 0, 0),
new Vector3(0, 1, 0)
);
effect.VertexColorEnabled = true;
texture = content.Load<Texture2D>("blueFire");
}
}
protected override void UnloadGraphicsContent(bool unloadAllContent)
{
if (unloadAllContent) { content.Unload(); }
}
protected override void Draw(GameTime gameTime)
{
graphics.GraphicsDevice.Clear(Color.CornflowerBlue);
graphics.GraphicsDevice.VertexDeclaration = new VertexDeclaration(
graphics.GraphicsDevice,
VertexPositionColor.VertexElements
);
graphics.GraphicsDevice.RenderState.PointSpriteEnable = true;
graphics.GraphicsDevice.RenderState.PointSize = 100;
effect.Texture = texture;
effect.TextureEnabled = true;
effect.Begin();
foreach (EffectPass pass in effect.CurrentTechnique.Passes)
{
pass.Begin();
graphics.GraphicsDevice.DrawUserPrimitives<VertexPositionColor>(
PrimitiveType.PointList,
vertices,
0,
3
);
pass.End();
}
effect.End();
}
}
※そのままでは見にくいのでサイズを100にしました
using Microsoft.Xna.Framework;
using Microsoft.Xna.Framework.Graphics;
using Microsoft.Xna.Framework.Content;
using System;
public class MyGame : Microsoft.Xna.Framework.Game
{
GraphicsDeviceManager graphics;
BasicEffect effect;
VertexPositionColor[] vertices = new VertexPositionColor[20];
ContentManager content;
Texture2D texture;
public MyGame()
{
graphics = new GraphicsDeviceManager(this);
content = new ContentManager(Services);
for (int i = 0; i < vertices.Length; i++)
{
vertices[i] = new VertexPositionColor(
new Vector3(
(float)Math.Cos(2 * Math.PI * i/vertices.Length),
0,
(float)Math.Sin(2 * Math.PI * i / vertices.Length)),
Color.White
);
}
}
protected override void LoadGraphicsContent(bool loadAllContent)
{
if (loadAllContent)
{
effect = new BasicEffect(graphics.GraphicsDevice, null);
effect.Projection = Matrix.CreatePerspectiveFieldOfView(
MathHelper.ToRadians(45),
Window.ClientBounds.Width / (float)Window.ClientBounds.Height,
1,
100
);
effect.View = Matrix.CreateLookAt(
new Vector3(0, 3, 3),
new Vector3(0, 0, 0),
new Vector3(0, 1, 0)
);
texture = content.Load<Texture2D>("blueFire");
}
}
protected override void UnloadGraphicsContent(bool unloadAllContent)
{
if (unloadAllContent) { content.Unload(); }
}
protected override void Draw(GameTime gameTime)
{
graphics.GraphicsDevice.Clear(Color.CornflowerBlue);
graphics.GraphicsDevice.VertexDeclaration = new VertexDeclaration(
graphics.GraphicsDevice,
VertexPositionColor.VertexElements
);
graphics.GraphicsDevice.RenderState.AlphaBlendEnable = true;
graphics.GraphicsDevice.RenderState.SourceBlend = Blend.One;
graphics.GraphicsDevice.RenderState.DestinationBlend = Blend.One;
graphics.GraphicsDevice.RenderState.PointSpriteEnable = true;
graphics.GraphicsDevice.RenderState.PointSize = 100;
effect.Texture = texture;
effect.TextureEnabled = true;
effect.Begin();
foreach (EffectPass pass in effect.CurrentTechnique.Passes)
{
pass.Begin();
graphics.GraphicsDevice.DrawUserPrimitives<VertexPositionColor>(
PrimitiveType.PointList,
vertices,
0,
vertices.Length
);
pass.End();
}
effect.End();
graphics.GraphicsDevice.RenderState.AlphaBlendEnable = false;
}
}
using Microsoft.Xna.Framework;
using Microsoft.Xna.Framework.Graphics;
using Microsoft.Xna.Framework.Content;
using System;
public class MyGame : Microsoft.Xna.Framework.Game
{
GraphicsDeviceManager graphics;
BasicEffect effect;
VertexPositionColor[] vertices = new VertexPositionColor[20];
ContentManager content;
Texture2D texture;
public MyGame()
{
graphics = new GraphicsDeviceManager(this);
content = new ContentManager(Services);
for (int i = 0; i < vertices.Length; i++)
{
vertices[i] = new VertexPositionColor(
new Vector3(
(float)Math.Cos(2 * Math.PI * i/vertices.Length),
0,
(float)Math.Sin(2 * Math.PI * i / vertices.Length)),
Color.White
);
}
}
protected override void LoadGraphicsContent(bool loadAllContent)
{
if (loadAllContent)
{
effect = new BasicEffect(graphics.GraphicsDevice, null);
effect.Projection = Matrix.CreatePerspectiveFieldOfView(
MathHelper.ToRadians(45),
Window.ClientBounds.Width / (float)Window.ClientBounds.Height,
1,
100
);
effect.View = Matrix.CreateLookAt(
new Vector3(0, 3, 3),
new Vector3(0, 0, 0),
new Vector3(0, 1, 0)
);
texture = content.Load<Texture2D>("blueFire");
}
}
protected override void UnloadGraphicsContent(bool unloadAllContent)
{
if (unloadAllContent) { content.Unload(); }
}
protected override void Draw(GameTime gameTime)
{
graphics.GraphicsDevice.Clear(Color.CornflowerBlue);
graphics.GraphicsDevice.VertexDeclaration = new VertexDeclaration(
graphics.GraphicsDevice,
VertexPositionColor.VertexElements
);
graphics.GraphicsDevice.RenderState.AlphaBlendEnable = true;
graphics.GraphicsDevice.RenderState.SourceBlend = Blend.One;
graphics.GraphicsDevice.RenderState.DestinationBlend = Blend.One;
graphics.GraphicsDevice.RenderState.DepthBufferWriteEnable = false;
graphics.GraphicsDevice.RenderState.PointSpriteEnable = true;
graphics.GraphicsDevice.RenderState.PointSize = 100;
effect.Texture = texture;
effect.TextureEnabled = true;
effect.Begin();
foreach (EffectPass pass in effect.CurrentTechnique.Passes)
{
pass.Begin();
graphics.GraphicsDevice.DrawUserPrimitives<VertexPositionColor>(
PrimitiveType.PointList,
vertices,
0,
vertices.Length
);
pass.End();
}
effect.End();
graphics.GraphicsDevice.RenderState.AlphaBlendEnable = false;
graphics.GraphicsDevice.RenderState.DepthBufferWriteEnable = true;
}
}
[1回]
using Microsoft.Xna.Framework;
using Microsoft.Xna.Framework.Graphics;
public class MyGame : Microsoft.Xna.Framework.Game
{
GraphicsDeviceManager graphics;
BasicEffect effect;
VertexPositionColor[] vertices = new VertexPositionColor[6];
public MyGame()
{
graphics = new GraphicsDeviceManager(this);
vertices[0] = new VertexPositionColor(new Vector3(0, 1, 0), Color.White);
vertices[1] = new VertexPositionColor(new Vector3(1, 0, 0), Color.Red);
vertices[2] = new VertexPositionColor(new Vector3(-1, 0, 0), Color.Navy);
vertices[3] = new VertexPositionColor(new Vector3(0, 1, -1), Color.White);
vertices[4] = new VertexPositionColor(new Vector3(1, 0, -1), Color.Red);
vertices[5] = new VertexPositionColor(new Vector3(-1, 0, -1), Color.Navy);
}
protected override void LoadGraphicsContent(bool loadAllContent)
{
if (loadAllContent)
{
effect = new BasicEffect(graphics.GraphicsDevice, null);
effect.Projection = Matrix.CreatePerspectiveFieldOfView(
MathHelper.ToRadians(45),
Window.ClientBounds.Width / (float)Window.ClientBounds.Height,
1,
100
);
effect.View = Matrix.CreateLookAt(
new Vector3(0, 0, 3),
new Vector3(0, 0, 0),
new Vector3(0, 1, 0)
);
effect.VertexColorEnabled = true;
}
}
protected override void Draw(GameTime gameTime)
{
graphics.GraphicsDevice.Clear(Color.CornflowerBlue);
graphics.GraphicsDevice.VertexDeclaration = new VertexDeclaration(
graphics.GraphicsDevice,
VertexPositionColor.VertexElements
);
graphics.GraphicsDevice.RenderState.FillMode = FillMode.WireFrame;
effect.Begin();
foreach (EffectPass pass in effect.CurrentTechnique.Passes)
{
pass.Begin();
graphics.GraphicsDevice.DrawUserPrimitives<VertexPositionColor>(
PrimitiveType.TriangleList,
vertices,
0,
2
);
pass.End();
}
effect.End();
}
}
(画像が小さくて少しわかりにくいですが、線で三角形が2つ描かれています。）[0回]
using Microsoft.Xna.Framework;
using Microsoft.Xna.Framework.Graphics;
using Microsoft.Xna.Framework.Content;
public class MyGame : Microsoft.Xna.Framework.Game
{
GraphicsDeviceManager graphics;
BasicEffect effect;
VertexPositionNormalTexture[] vertices = new VertexPositionNormalTexture[3];
ContentManager content;
Texture2D texture;
public MyGame()
{
graphics = new GraphicsDeviceManager(this);
content = new ContentManager(Services);
vertices[0].Position = new Vector3(0, 1, 0);
vertices[0].TextureCoordinate = new Vector2(0.5f, 0);
vertices[0].Normal = new Vector3(0, 0, 1);
vertices[1].Position = new Vector3(1, 0, 0);
vertices[1].TextureCoordinate = new Vector2(1, 1);
vertices[1].Normal = new Vector3(0, 0, 1);
vertices[2].Position = new Vector3(-1, 0, 0);
vertices[2].TextureCoordinate = new Vector2(0, 1);
vertices[2].Normal = new Vector3(0, 0, 1);
}
protected override void LoadGraphicsContent(bool loadAllContent)
{
if (loadAllContent)
{
effect = new BasicEffect(graphics.GraphicsDevice, null);
effect.Projection = Matrix.CreatePerspectiveFieldOfView(
MathHelper.ToRadians(45),
Window.ClientBounds.Width / (float)Window.ClientBounds.Height,
1,
100
);
effect.View = Matrix.CreateLookAt(
new Vector3(0, 0, 3),
new Vector3(0, 0, 0),
new Vector3(0, 1, 0)
);
effect.TextureEnabled = true;
effect.EnableDefaultLighting();
texture = content.Load<Texture2D>("FlyingSpaghettiMonster");
}
}
protected override void UnloadGraphicsContent(bool unloadAllContent)
{
if (unloadAllContent) { content.Unload(); }
}
protected override void Draw(GameTime gameTime)
{
graphics.GraphicsDevice.Clear(Color.CornflowerBlue);
graphics.GraphicsDevice.VertexDeclaration = new VertexDeclaration(
graphics.GraphicsDevice,
VertexPositionNormalTexture.VertexElements
);
effect.Texture = texture;
effect.Begin();
foreach (EffectPass pass in effect.CurrentTechnique.Passes)
{
pass.Begin();
graphics.GraphicsDevice.DrawUserPrimitives<VertexPositionNormalTexture>(
PrimitiveType.TriangleList,
vertices,
0,
1
);
pass.End();
}
effect.End();
}
}
[0回]
これまで描いてきた図形は全て頂点に色が付いていただけでしたが、
もちろんXNAではテクスチャが描かれた図形を表示することも出来ます。
テクスチャ付きの図形を表示するには、頂点にVertexPositionTexture構造体を使います。
これは色のデータの代わりに、テクスチャのデータ(Vector2)を持っています。
そのデータは1.0 × 1.0のテクスチャ座標上の点を表していて、
表示するテクスチャのどの部分を頂点が表示するかを意味します。
ここら辺はサンプルとその結果を見た方が速いかもしれません。
using Microsoft.Xna.Framework;
using Microsoft.Xna.Framework.Graphics;
using Microsoft.Xna.Framework.Content;
public class MyGame : Microsoft.Xna.Framework.Game
{
GraphicsDeviceManager graphics;
BasicEffect effect;
VertexPositionTexture[] vertices = new VertexPositionTexture[3];
ContentManager content;
Texture2D texture;
public MyGame()
{
graphics = new GraphicsDeviceManager(this);
content = new ContentManager(Services);
vertices[0] = new VertexPositionTexture(new Vector3(0, 1, 0), new Vector2(0.5f, 0));
vertices[1] = new VertexPositionTexture(new Vector3(1, 0, 0), new Vector2(1, 1));
vertices[2] = new VertexPositionTexture(new Vector3(-1, 0, 0), new Vector2(0, 1));
}
protected override void LoadGraphicsContent(bool loadAllContent)
{
if (loadAllContent)
{
effect = new BasicEffect(graphics.GraphicsDevice, null);
effect.TextureEnabled = true;
effect.Projection = Matrix.CreatePerspectiveFieldOfView(
MathHelper.ToRadians(45),
Window.ClientBounds.Width / (float)Window.ClientBounds.Height,
1,
100
);
effect.View = Matrix.CreateLookAt(
new Vector3(0, 0, 3),
new Vector3(0, 0, 0),
new Vector3(0, 1, 0)
);
texture = content.Load<Texture2D>("FlyingSpaghettiMonster");
}
}
protected override void UnloadGraphicsContent(bool unloadAllContent)
{
if (unloadAllContent) { content.Unload(); }
}
protected override void Draw(GameTime gameTime)
{
graphics.GraphicsDevice.Clear(Color.CornflowerBlue);
graphics.GraphicsDevice.VertexDeclaration = new VertexDeclaration(
graphics.GraphicsDevice,
VertexPositionTexture.VertexElements
);
effect.Texture = texture;
effect.Begin();
foreach (EffectPass pass in effect.CurrentTechnique.Passes)
{
pass.Begin();
graphics.GraphicsDevice.DrawUserPrimitives <VertexPositionTexture>(
PrimitiveType.TriangleList,
vertices,
0,
1
);
pass.End();
}
effect.End();
}
}
このサンプルでは三角形の中に"FlyingSpaghettiMonster"という画像を表示しています。
３つのそれぞれの頂点は、座標と、画像のどの部分を担当するかのデータを持っています。
そのデータは、画像のサイズを1.0 × 1.0であると考えたときのテクスチャの点の座標で、
その方向は普通のスクリーンの座標と同じように、左上が(0, 0)となっています。
この方法を使えば、複雑なマッピングも行うことが出来ます。
例えば世界地図を球にマップして地球を作ることも出来るのです。
もちろんこの三角形は3Dですからカメラの位置を調節すると遠近感が出ます。
さて、テクスチャを使った三角形を描画する上で忘れがちなのは、
BasicEffect.TextureEnabledプロパティをtrueにセットすることです。
これによってBasicEffectのテクスチャの描画が有効になります。（おそらく内部でエフェクトのテクニックを変更しているのでしょう。（後で確認したところ、どうやら別の方法を使っているようです。））
もしそうしなければ、BasicEffectが描画の時にテクスチャを考慮に入れなくなり、
真っ白の三角形が描かれるのみとなります。
これをする理由は色付きの三角形を表示するときにBasicEffect.VertexColorEnabledプロパティをtrueにした理由と同じです。
こういったプロパティによって、BasicEffectは内部の描画モードを変更しているのです。
[0回]
