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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) 」または「 VCSSL.jar 」をダブルクリックなどで実行すると、プログラムが起動します。
» 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

z = f(x,y) の形の数式を3Dグラフとして描画するツール

このVCSSLプログラムは、 入力欄に z = f(x,y) の形の数式を入力すると、 それを3次元のグラフに描いてくれる簡易ツールです。

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るので、その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。

» 展開がエラーで止まってしまう場合は…

なお、Linux® 等をご使用で、右クリックメニューから展開するとファイル名が文字化けしてしまう場合は、 コマンドライン端末で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。 もしプログラムの内容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。

実行すると、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

画面の様子

起動すると、2つのウィンドウが立ち上がります。 左が数式などの入力画面、右がグラフ画面です。

入力画面(左)とグラフ画面(右)
※ 画面のデザインや項目名などは、バージョンにより多少異なる場合があります。

数式を入力してグラフを描画する

まず、グラフに描きたい数式を、入力画面の「 z(x,y) = 」の入力欄に入力してください。z = f(x,y) における f(x,y) の式です。 式の書き方のポイントは以下の通りです:

- 数式の書き方のポイント -
  • 式は半角(123などの、幅の細い文字)で書いてください。キーボード左上の「半角/全角」キーで切り替えられます。
  • 「 x 」や「 y 」は大文字ではなく小文字を用いてください。
  • 四則演算が普通に使用できます。ただし、かけ算は「 * 」、割り算は「 / 」の記号を用いてください。足し算や引き算は普通に「 + 」と「 - 」を用います。
  • かけ算や割り算は、足し算や引き算よりも先に計算されます(手計算と同じです)。
  • sin や cos といった数学関数が使用できます。また、円周率の値は「 PI 」と書けばOKです。 使用可能な数学関数・定数の一覧は、Mathライブラリの仕様書ページをご覧ください。
  • 累乗は「 ** 」の記号を用いてください。例えば x の2乗なら「 x**2 」です。

式を入力したら、入力画面の「 プロット 」ボタンを押すと、その式がグラフ画面上に描かれます。 グラフは、入力画面の「 x-N 」と「 y-N 」に指定した数を、 それぞれメッシュのX方向およびY方向の刻み数とする、曲面グラフとして描画されます。 x-N, y-N の値が大きいほど曲面が滑らかになります。

別の数式を重ね描きする / 内容をクリアしてゼロから描き直す

式を書き換えて再び「 プロット 」ボタンを押すと、その内容がグラフ画面上に重ね描きされます。 重ね描きされた複数のグラフは、標準では共にZ値に応じたグラデーション彩色がされるので、見分けづらい場合もあるかもしれません。 その場合は、グラフ画面のメニューバーから「 オプション 」 > 「 グラデーション(Z値) 」の選択を外して無効にしてください。 そうすると、以下のように複数のグラフが色分けされます:

グラデーションオプションが有効の場合(左)と無効の場合(右)の図

重ね描きではなく、ゼロからグラフを描き直したい場合は、入力画面の「 クリア 」ボタンを押してください。そうすると一旦グラフ内容が全消去されますので、描き直してください。

その他の機能や細かい設定など

背景色を黒ではなく白にしたい場合は、グラフ画面の「 オプション 」 > 「 ブラックスクリーン 」の選択を外してください。 なお、白背景は印刷には適していますが、PC画面上ではZ値のグラデーションが見づらくなってしまうため、用途に応じて使い分けてください。

他にも、グラフ画面の「 ファイル 」メニューから、設定内容の保存や、グラフ内容の画像ファイルへの保存などができます。 同様に「 編集 」メニューから、軸ラベルや目盛り、描画範囲やカメラ、光や色の細かい設定などを行えます。

画像ではなく座標値データをファイルに保存したい場合は、 入力画面の「 データ出力 」ボタンを押すと、現在のグラフの内容を3カラム書式の座標値ファイルとして保存できます。 保存したファイルは、グラフ画面の「 ファイル 」 > 「 ファイルを開く 」メニューから読み込む事ができますし、他のグラフソフトでの読み込みも(書式が対応しているものなら)可能です。

なお、このプログラムで起動されるグラフ画面は、 「 リニアングラフ3D( RINEARN Graph 3D ) 」というデータ解析用のグラフソフトで、 単体でも入手・利用できます。操作感などが気に入った方は、ぜひご利用ください。

コード解説

コード全体

このプログラムのコードはVCSSLで記述されています。 VCSSLはC言語系のシンプルな文法を持っているので、C系の言語に触れられた事のある方なら、 コメントを参考にしながらコード内容を比較的簡単に追う or 改造する事ができると思います。

今回のコードは、基本的なグラフ操作の処理に、GUIの画面を組み合わせて、ツールとして仕上げたものです。 グラフの描画処理の基本や、ユーザーの入力した式からグラフを描く流れについては、以下の回で解説していますので、そちらをご参照ください:

- 前提となる処理の記事 -

また、VCSSLでのGUI画面の構築については、「 VCSSL GUI開発ガイド 」をご参照ください。

今回のコードは、サンプルコードというよりは実際に使うためのツールなので、 細部を細かくピックアップしながらの解説は割愛し、コード全体の掲載に留めておきます。 今回のコードの全体は、以下の通りです:

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、VCSSLのプログラミングガイドは下記で無料公開しています。 上記の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!

ブラウザで読めるWeb版だけでなく、PDF版も無料で配布しています!

スタートアップガイド( プログラミングがはじめての方向け )
プログラミングの入門書に相当する内容です。プログラミングが初めての方はこちらがおすすめです。
即席ガイド( C系言語ユーザー向け )
C言語や C++ などのC系の言語を扱われている方が、即席でVCSSLを扱うための簡易ガイドです。
文法ガイド
VCSSLの文法や基本的な機能を淡々とまとめた、リファレンスマニュアル的な位置づけのガイドです。
GUI開発ガイド
ボタンや入力項目などのGUI部品が並ぶ、画面を備えたVCSSLプログラムを開発するためのガイドです。
2DCG開発ガイド
画面上や画像ファイルなどに、2次元的な描画を行うVCSSLプログラムを開発するためのガイドです。
3DCG開発ガイド
画面上や画像ファイルなどに、3次元的な描画を行うVCSSLプログラムを開発するためのガイドです。
標準ライブラリ 仕様書
コード内で呼び出される関数は、大半が標準ライブラリのものです。その詳細仕様を掲載しています。

ライセンス

このVCSSLコード( 拡張子が「.vcssl」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。 そのままでのご利用はもちろん、言語の種類を問わず、改造や流用などもご自由に行ってください。

※ ただし、このVCSSL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。

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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