基盤の準備

3DCGプログラミングを行うには、グラフィックスデータやレンダラー（描画エンジン）、表示画面などが最低限必要となります。ここでは、それら必須基盤の準備を一括して行います。

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グラフィックスデータの生成

まず、3DCGの描画内容を保持しておくデータ領域 （イメージ、バッファ、コンテキストなど）が必要です。 これらはVCSSLではまとめて「グラフィックスデータ」として扱います。 詳細は2DCGで述べた通りです。グラフィックスデータは、 GraphicsライブラリのnewGraphics関数で生成できます。

- 関数の形式 -

この関数は、空白のグラフィックスデータ領域を確保し、 それに固有のグラフィックスデータID（識別番号）を割り振って返します。

3DCGレンダラー（描画エンジン）の生成

続いて、グラフィックスデータに 3DCG映像を描き込むレンダラー（描画エンジン）も生成します。 これにはnewGraphics3DRenderer関数を使用します。

- 関数の形式 -

引数は以下の通りです：

• width, height: 描画するスクリーンの大きさを指定します。
• graphicsID: 描画対象のグラフィックスデータIDを指定します。 このgraphicsIDには、newGraphics関数で確保したものを指定します。

この関数は、3DCG描画機能を持つレンダラーを生成し、 それに固有のレンダラーIDを返します。 これ以降、様々な3DCGの制御関数を扱いますが、 その引数にこのレンダラーIDを指定します。

3DCGレンダラーの各種設定と基本操作

3DCGレンダラーは生成したままの状態でも使用できますが、 必要に応じて各種設定を行いましょう。 生成後によく行う設定としては、以下のようなものが挙げられます。 加えて、毎回必ず使用する基本操作についても挙げておきます。

背景色の設定

背景色を設定するには、setGraphics3DColor 関数を使用します。

- 関数の形式 -

引数は以下の通りです：

• rendererID: 設定対象のレンダラーIDを指定します。
• red, green, blue, alpha: 背景の色成分を指定します。色成分はそれぞれ 0〜255 の範囲で指定します。 色成分の形式は、RGBA形式(※)をサポートしています。

※ RGBA形式とは

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RGBA形式とは、色の三原色である赤（Red）、緑（Green）、青(Blue)の色成分に、アルファ値（Alpha）を加えた形式です。アルファ値は色の透明度を表す数値で、0で完全透明になり、最大にすると不透明になります。

それぞれの色成分からの色の合成は、加法混色によって行われます。これは光の重ね合わせと同じ混色方式であり、絵の具の混ぜ合わせ（減法混色）では無い事にご注意ください。例として：

• (赤,緑,青) = ( 255, 255, 255 ) は、黒ではなく白になります。
• (赤,緑,青) = ( 255, 255, 0 ) は黄色になります。
• (赤,緑,青) = ( 0, 255, 255 ) は鮮やかな水色（シアンになります。
• (赤,緑,青) = ( 255, 0, 255 ) はピンクに近い紫色（マゼンタ）になります。

表示倍率の設定

表示倍率を設定するには、setGraphics3DMagnification 関数を使用します。

- 関数の形式 -

引数は以下の通りです：

• rendererID: 設定対象のレンダラーIDを指定します。
• magnification: 表示倍率を指定します。

なお、表示倍率とカメラ距離の設定はワンセットですが、 カメラ距離の設定については、後の章で扱う座標系の操作を用います（ワールド座標系を移動させる）。

3DCGの描画

レンダラーを駆動させて、グラフィックスデータに3DCG映像を描画するには、 paintGraphics3D 関数を使用します。

- 関数の形式 -

引数は以下の通りです：

• rendererID: 描画を行うレンダラーのIDを指定します。

3DCGの基本的な処理は、まず全ての立体などを配置登録し、 続いて位置や角度などを調整し、そして描画を行うといった流れとなります。 この描画のタイミングで、このpaintGraphics3D関数をコールします。

表示画面の生成

これまでに述べた事項だけで、3DCGの描画は可能です。 しかし実用上は、その描画結果を何らかの形で出力する必要があります。 最も一般的なのが、表示画面に直接グラフィックスを表示する形態でしょう。

実際に800×600サイズの表示画面を生成するには、プログラム中で以下のように記述します。

// 表示画面の生成（ graphicsIDは画面表示するグラフィックスデータのID ）
int windowID = newWindow( 0, 0, 800, 600, " Hello 3DCG ! " );
int labelID = newImageLabel( 0, 0, 800, 600, graphicsID );
mountComponent( labelID, windowID );

こういったGUIの制御に関する詳しい解説は、ここでは割愛します。 詳しくはVCSSL GUIライブラリのガイドをご参照ください。 とりあえず、上記のように即席の表示画面でも、これから扱う3DCGの内容は十分にこなせます。 より高度な表示画面を工夫するのでなければ、これだけで十分です。

画像ファイル出力

グラフィックスデータは、画面に表示するだけでなく、 Graphicsライブラリの exportGraphics 関数を使用し、 BMP/PNG/JPEG形式の画像ファイルに出力する事も可能です。

- 関数の形式 -

引数は以下の通りです：

• graphicsID: 出力するグラフィックスデータのIDを指定します。
• fileName: 出力するファイル名やファイルパスを指定します。
• format: ファイル形式を指定します。値としては、"BMP", "PNG", "JPEG" のどれかを指定します。

プログラム例

それでは実際にウィンドウを生成し、3DCGを画面に表示してみましょう。 ついでに、｢Test.png｣という名前のPNG形式画像ファイルにも出力してみます。 以下のようにプログラムを記述し、実行してみてください。

import Graphics;
import Graphics3D;
import GUI;

// グラフィックスデータと3DCGレンダラーの生成
int graphicsID = newGraphics( );
int rendererID = newGraphics3DRenderer( 800, 600, graphicsID );

// 表示画面の生成
int windowID = newWindow( 0, 0, 800, 600, " Hello 3DCG ! " );
int labelID = newImageLabel( 0, 0, 800, 600, graphicsID );
mountComponent( labelID, windowID );

setGraphics3DColor( rendererID, 0, 0, 0, 255 ); // 背景色を黒に設定
paintGraphics3D( rendererID );                  // 3DCGを描画

// GUIの再描画
paintComponent( labelID );
paintComponent( windowID );

// 画像をファイルに出力する場合は、下の行のコメントアウトを外してください
//exportGraphics( graphicsID, "Test.png", "PNG" );

このプログラムを実行すると、ウィンドウが立ち上がり、真っ黒な画面が表示されます。 何も表示されていないように見えるのは、 単にまだ立体を配置していないからであって、紛れも無く3D仮想空間が見えています。

実行結果

真っ黒な画面が出現。

この記事の著者

松井 文宏
[ RINEARN代表, 博士(理学), 応用情報技術者 ]

VCSSLやリニアングラフ3D、その他諸々を開発しています。ガイド類や記事も書いています。

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