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ダウンロード
PC (※スマートフォンでは動きません) でダウンロードし、ZIPファイルを右クリックメニューから展開して、できたフォルダ内の「 VCSSL.bat(バッチファイル) 」をダブルクリックすると起動します。 Linux等では「 VCSSL.jar 」をコマンド実行してください。
» 詳しい使用方法や、エラーで展開できない際の対応方法などはこちら

配列を3Dグラフにプロットする(曲面/メッシュグラフ)

このVCSSLプログラムは、座標値が格納された配列の内容を3Dグラフにプロットします。 サンプル的な短いコードなので、改造や流用のベースに適しています。

» 関連ページ: Java言語での3Dグラフ描画についてはこちら

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前回は、メッシュデータの座標値をファイルに一旦書き出して、 それを3Dグラフにプロットするコードを扱いました。 数値計算プログラミングなどにおいては、普通はそのように、計算用のプログラムでファイルに座標値を一旦書き出し、 それを後から読み込んでプロットする事が多いでしょう。

しかしながら、ファイルの書き出しや読み込みは、少し時間がかかる処理であるため、 アニメーションを行いたい場合などではボトルネックになります。 そういった場合には、ファイルを介さず、座標値を配列に格納してそのままグラフソフトへ転送する事で、 高速なプロットを行う事ができます。

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使用方法

ダウンロードと展開(解凍)

まず、PC(スマホは未対応)で上の画面の「 ダウンロード 」ボタンを押してください。 するとZIP形式で圧縮されたファイルがダウンロードされます。

Microsoft® Windows® をご使用の方は、ここでまずZIPファイルを右クリックし、「プロパティ」を選んで開かれる画面で、 下の方にあるセキュリティ項目の「許可する」にチェックを入れて「OK」で閉じてください。 これを行わないと、ZIP展開やソフト起動時に、警告メッセージが出て展開完了/起動できない場合があります。

その後、ZIPファイルを右クリックして「すべて展開」や「ここに展開」などで展開(解凍)してください。 展開が成功すると、ZIPファイルと同じ名前のフォルダができ、その中にZIPファイルの中身が入っています。

※ Linux 等でも右クリックメニューから展開できますが、ファイル名が文字化けする場合、コマンド端末でZIPファイルのある場所まで cd した上で「 unzip -O cp932 ZIPファイル名 」で展開してみてください。

プログラムの起動

Microsoft® Windows® をご使用の場合

上記の通りにZIPファイルを展開したフォルダ内にある、 「 VCSSL.bat(種類はバッチファイル) 」をダブルクリック実行してください。 もしプログラムを書き変えながら使いたい場合は、代わりに「 VCSSL_Editor.bat 」を実行してください。

※ もし、ここでセキュリティ警告メッセージが出て起動できない場合は、 ダウンロードと展開 の項目に書かれている手順通りに、ZIPファイルの展開をやり直してみてください。

正常に起動できると、最初にメモリー使用量や、(必要な場合のみ)Java®実行環境を自動で入手するか 等を尋ねられるので、適時答えると、プログラムが起動します。2回目以降はすぐに起動します。

※ ここで入手したJava®実行環境は、ZIPファイルを展開した中の「 jre 」フォルダ内にダウンロードされ、このプログラムの実行のみに使用されます。PC全体に影響する形でインストールされる事はありません。

Linux 等やその他のOSをご使用の場合

ZIPファイルを展開したフォルダ内へコマンドライン端末で cd して、以下の通り入力して実行してください:

java -jar VCSSL.jar
(プログラムの内容を書き変えながら使いたい場合は、代わりに VCSSL_Editor.jar を実行)

» javaコマンドが使用できない等のエラーが表示される場合は…

起動後

起動すると、3Dグラフが起動し、曲面グラフが3Dプロットされます。 格子状のメッシュも重ね描きされます。

グラフ画面

プロットする内容を変えるには、コード中の座標値値配列を代入している部分( for 文の中身 ) を適当に書き換えてください。

なお、色の鮮やかさや光の加減を調整するには、3Dグラフのウィンドウ上部のメニューバーから 「 編集 」 > 「 光の設定 」を選択してください。 その他、様々な設定を行う事ができます。 (※ 設定をファイルに保存して、プログラムから setGraph3DConfigurationFile 関数で読み込ませて反映させる事もできます。 )

コード解説

それでは、このプログラムのコード内容について解説していきます。 このプログラムのコードはVCSSLで記述されています。

コード全体

まずは、コード全体を見てみましょう。30行程度のごく短いコードです。

以上です。流れとしては、前半部でメッシュの格子点における座標値を配列に格納し、後半部でそれをグラフにプロットしています。

先頭部分

先頭部分を見てみましょう。

先頭の「 coding Shift_JIS; 」では、プログラムの文字コードを明示しています( UTF-8も可 )。必須ではありませんが、書いておくと文字化けするのを防げます。

「 import tool.Graph3D; 」の部分は、3次元グラフを扱うためのライブラリ「 tool.Graph3D 」を読み込んでいます。

サンプル座標値配列の用意

続いて、サンプル座標値を配列に用意する部分です。

ここで xData が格子点のX座標値を格納する配列であり、同様に yData がY座標値、zData がZ座標値を格納する配列です。 これらは2次元配列で、その2つのインデックスが、メッシュ内の格子点の位置に対応します。 例えば、格子点が下図のように並んでいたとしましょう:

この場合、格子点のX/Y/Z座標値を格納する2次元配列 xData / yData / zData におけるインデックスの意味は:

[ 格子Y番号 ][ 格子X番号 ]

となります。上で示したコードでは、格子Y番号は変数 yi、格子X番号は変数 xi となっています。

ところで、インデックスの順序は

[ 格子X番号 ][ 格子Y番号 ]

としてもよく、どちらでも構いません。 実は、メッシュの辺がX軸とY軸の方向に一致している必要もなく、平行四辺形のようにひしゃげていたり、 球面上の経線と緯線でもかまいません。 要するに、なんらかの面の上をメッシュ状に区切った際の、格子点の「縦」と「横」の位置に対応する番号であればなんでもOKです。

プロット

さて、最後に、用意した配列データを3次元グラフにプロットする部分です:

22行目のnewGraph3D関数で、3次元グラフソフトを起動しています。 この関数は、呼ぶ度にグラフソフトを1個起動し、そのグラフソフトに固有のID番号を割り振って返します。

例えば3次元グラフソフトを何個も起動した場合、12番グラフ、22番グラフ、101番グラフ、 …といったように、それぞれに番号が割り振られているわけです。 上では、生成したグラフに割り振られたID番号をint型変数「 graph 」に格納しているわけです。

続いてその下のsetGraph3DData関数で、先ほど起動した3Dグラフソフトに、 座標値配列を渡してプロットさせています。 ここで第一引数に、先ほどグラフ起動時に受け取ったID番号 graph を指定しています。 グラフが複数ある場合でも、このようにID番号で操作対象のグラフを区別できるわけです。

28行目からの3行は、setGraph3DOption関数を使用して、グラフのプロットオプションを指定しています。 標準では座標点の位置に点を描く「点プロット」オプションが有効になっているのですが、 それを無効化した上で、座標点をメッシュで繋ぐ「メッシュプロット」と、 曲面で繋ぐ「曲面プロット」のオプションを有効化しています。

詳しいVCSSLのプログラミングガイド(無料)はこちらへ!

上記のコードはプログラミング言語VCSSLで記述されており、このサイトではVCSSLのプログラミングガイドも無料公開しています。 コードを改造したい方や、新しいコードを書いてみたい方はぜひご活用ください!

» 公式プログラミングガイド一覧

記事の著者

松井 文宏 - Fumihiro Matsui
[ RINEARN代表、応用情報技術者、博士(理学) ]
VCSSL & Vnano やリニアングラフ、RINPn などを開発しています。 ご意見/ご感想/ご質問などは お問合せページ個人Twitter(雑談歓迎) などへ御気軽にお寄せください。

ライセンス

このVCSSL/Vnanoコード( 拡張子が「.vcssl」や「.vnano」のファイル )は実質的な著作権フリー(パブリックドメイン) である CC0 の状態で公開しています。 記事中にC言語/C++/Java言語などでのサンプルコードが掲載されいてる場合は、それらについても同様です。 そのままでのご利用はもちろん、改造や流用などもご自由に行ってください。

※ ただし、このコードの配布フォルダ内には、ダウンロード後すぐに実行できるように、 VCSSLの実行環境も同梱されており、そのライセンス文書は「 License 」フォルダ内に同梱されています (要約すると、商用・非商用問わず自由に使用できますが、使用の結果に対して開発元は一切の責任を負いません、といった具合の内容です)。 配布フォルダ内の各構成物の一覧やライセンスについては「 ReadMe_使用方法_必ずお読みください.txt 」をご参照ください。

※ Vnano の実行環境については、別途スクリプトエンジンのソースコードも一般公開しており、 何らかのソフトウェア内に組み込んでご利用いただく事も可能です。詳細はこちらをご参照ください。

この記事中の商標などについて

  • OracleとJavaは、Oracle Corporation 及びその子会社、関連会社の米国及びその他の国における登録商標です。文中の社名、商品名等は各社の商標または登録商標である場合があります。
  • Windows は、米国 Microsoft Corporation の米国およびその他の国における登録商標です。この記事は独立著作物であり、Microsoft Corporation と関連のある、もしくはスポンサーを受けるものではありません。
  • Linux は、Linus Torvalds 氏の米国およびその他の国における商標または登録商標です。
  • その他、文中に使用されている商標は、その商標を保持する各社の各国における商標または登録商標です。


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