ポリゴンの生成・配置と各種ポリゴン

ここでは、ポリゴンの生成と配置方法、および色々な種類のポリゴンについて扱います。

- 目次 -

ポリゴンとは

ポリゴンとは、3次元の微小な面などを表現するもので、 3次元形状を構成する最も細かい基本要素となるものです。 一般に、モデルは複数のポリゴンによって構成されており、 特に曲面を持つモデルでは大量のポリゴンを使用します。

球面をワイヤーフレームで描画した図
球モデルのポリゴン集合
球モデルは、地球儀の経線と緯線で囲まれる四角形のように、規則正しく並んだ大量の四角形ポリゴンで構成されている。

VCSSLでは三角形や四角形だけでなく、点や線などの描画要素も全てポリゴンと呼ぶ

なお、ポリゴンは英語で多角形という意味であるため、 厳密な意味でのポリゴンは三角形や四角形などに限定されます。 しかしVCSSL Graphics3Dでは少し意味を拡張し、 「ベクトルの集合で構成される描画基本要素」の事をすべてポリゴンと呼びます。 従って三角形や四角形はもちろん、点や線、 加えて文字や画像などの描画基本要素もポリゴンと呼びます。

ポリゴンの生成とモデル化

ポリゴンを生成するには、 new〜Polygon 関数を使用します。 〜の部分にはポリゴンの種類に固有の名称が入ります。 ポリゴンには様々な種類が存在しますが、各ポリゴンの具体的な生成に関しては、すぐ後のセクションで扱います。

- 関数の形式 -

int new〜Polygon ( 〜 )

この関数はポリゴンを生成し、そのモデルのIDを返します。

なお、ポリゴンの集合は、 newModel 関数を用いてモデルにまとめる事が可能です

- 関数の形式 -

int newModel ( int polygonID[ ] )

引数polygonIDには、モデルを構成するポリゴン集合のIDを配列で指定します。

この関数は、受け取ったポリゴンの集合を一つのモデルにまとめ、 そのモデルのIDを返します。ポリゴン集合をモデルにまとめる利点は、 平行移動や回転などを一括して行えるようになる事です。

ポリゴンの直接配置

生成したポリゴンをモデルにまとめず、直接配置するには、 mountPolygon 関数を使用します。

- 関数の形式 -

int mountPolygon ( int polygonID, int rendererID )

引数は以下の通りです：

なお、次のように座標系を指定して配置する事も可能です。 座標系に関しては、本ガイドの後半で扱います。

引数polygonIDには配置するポリゴンのIDを、 続く引数rendererIDにはレンダラーのIDを指定します。

なお、次のように座標系を指定して配置する事も可能です。 座標系に関しては、本文書の後半で扱います。

- 関数の形式 -

int mountPolygon ( int polygonID, int rendererID, int coordinateID )

引数は以下の通りです：

各種ポリゴン

それでは、各種ポリゴンと生成関数を見ていきましょう。

以下で解説する関数は全て、戻り値として、生成したポリゴンのIDを返します。

点ポリゴン ― PointPolygon

点ポリゴンの図
点ポリゴン
丸い形をした、点を表現するための描画要素。

点ポリゴンは、点を表現するためのポリゴンです。 本来は小さな点を表現するために使うものですが、 球を大きな点ポリゴンで代用するといった使い方もできます。 その場合立体感は無くなりますが、描画負荷を大幅に軽減する事が可能です。

点ポリゴンを生成するには、 newPointPolygon 関数を使用します。

- 関数の形式 -

int newPointPolygon (
  float x, float y, float z,
  float size
)

引数は以下の通りです：

線ポリゴン ― LinePolygon

線ポリゴンの図
線ポリゴン
2つの頂点ベクトルを結ぶ、線を表現するための描画要素。

線ポリゴンは、直線を表現するためのポリゴンです。1ピクセルの細い線のほか、遠近感のある太い線も扱えます。

線ポリゴンを生成するには、 newLinePolygon 関数を使用します。

- 関数の形式 -

int newLinePolygon (
  float xA, float yA, float zA,
  float xB, float yB, float zB
)

引数は以下の通りです：

三角形ポリゴン ― TrianglePolygon

三角形ポリゴンの図
三角形ポリゴン
3つの頂点ベクトルを結ぶ、三角形を表現するための描画要素。

三角形ポリゴンは、微小な三角形を表現するためのポリゴンです。主に、たくさん繋いで面を表現するのに用います。

三角形ポリゴンを生成するには、 newTrianglePolygon 関数を使用します。

- 関数の形式 -

int newTrianglePolygon (
  float x1, float y1, float z1,
  float x2, float y2, float z2,
  float x3, float y3, float z3
)

三角形ポリゴンには、裏表の向きが存在します。 頂点A、B、Cが反時計回りに見える方向から見ると、 それが表面となります。別の言い方をすると、 頂点A、B、Cを順に辿る回転方向へ右ネジを回すと進む向きが、 表面の方向ベクトルとなります。

三角形ポリゴンは、通常は表側から見た場合のみ描画され、 裏側から見てもなにも存在しないように見えます（ setPolygonCull 関数で、裏面も見えるように設定する事は可能です）。

四角形ポリゴン ― QuadranglePolygon

四角形ポリゴンの図
四角形ポリゴン
4つの頂点ベクトルを結ぶ、四角形を表現するための描画要素。

四角形ポリゴンは、微小な四角形を表現するためのポリゴンです。 三角形ポリゴンと同様、たくさん繋いで面を表現する際などに用います。

四角形ポリゴンを生成するには、 newQuadranglePolygon 関数を使用します。

- 関数の形式 -

int newQuadranglePolygon (
  float xA, float yA, float zA,
  float xB, float yB, float zB,
  float xC, float yC, float zC,
  float xD, float yD, float zD
)

引数は以下の通りです：

三角形ポリゴン同様、四角形ポリゴンにも、裏表の向きが存在します。 頂点 A, B, C, D が反時計回りに見える方向から見ると、 それが表面となります。 別の言い方をすると、 頂点 A, B, C, D を順に辿る回転方向へ右ネジを回すと進む向きが、 表面の方向ベクトルとなります。

四角形ポリゴンは、通常は表側から見た場合のみ描画され、 裏側から見てもなにも存在しないように見えます（setPolygonCull 関数で、裏面も見えるように設定する事は可能です）。

画像ポリゴン ― ImagePolygon

画像ポリゴンは、画像や、別のレンダラーでの描画結果など、 グラフィックスデータの内容を表示するためのポリゴンです。 画像ポリゴンで表現される画像は、 いわゆるテクスチャーマッピングとは異なり、 常に画面の方向を向いている画像として扱われます。

画像ポリゴンを生成するには、 newImagePolygon 関数を使用します。

- 関数の形式 -

int newGraphicsPolygon (
  float x, float y, float z,
  float lx, float ly,
  int graphicsID,
)

引数は以下の通りです：

引数は以下の通りです：

なお、画像ポリゴンの大きさ（ verticalSize と verticallSize ）は、ピクセル数やポイント数では無く、 3次元空間における距離単位で扱われます。

オフセット設定

画像ポリゴンは、画像の左下が指定位置に一致するように描画されます。 しかし、これを画像中心に一致するようにしたい場合などもあります。 そのような場合には、オフセット設定を行います。オフセット設定とは、 テキストポリゴンや画像ポリゴンを、描画時に上下左右方向にずらす設定です。

- 関数の形式 -

int setPolygonOffset (
  int polygonID,
  float dx, float dy,
)

引数は以下の通りです：

なお、オフセット量も、画面上のピクセル数では無く、3次元空間での距離単位で扱われます。

テキストポリゴン ― TextPolygon

テキストポリゴンは、文字列を表現するためのポリゴンです。 テキストポリゴンで表現される文字列は、いわゆる立体文字では無く、 常に画面の方向を向いている文字として扱われます。 モデルの横にコメントなどを添えるのに使用します。

テキストポリゴンを生成するには、newTextPolygon関数を使用します。

- 関数の形式 -

int newTextPolygon (
  float x, float y, float z,
  float size,
  string text,
)

引数は以下の通りです：

文字の大きさ（ size の指定値 ）は、ピクセル単位や pt 単位ではなく、3次元空間における距離単位で扱われます。

ただし、使用するフォントに依存して、指定したサイズと実際の描画サイズとの間には、多少の誤差が生じます。位置についても同様で、特に上下方向に多少のずれが生じます。

※ フォントは一種の絵のようなものなので、文字の厳密な大きさや位置は、デザインによって微妙に異なるためです。

フォント設定

テキストポリゴンのフォントを指定するには、 setPolygonFont 関数を使用します。 ただし、どのようなフォントが使用できるかは、環境に依存しますのでご注意ください。

- 関数の形式 -

int setPolygonFont ( int polygonID, string fontName )

引数は以下の通りです：

オフセット設定

テキストポリゴンは、文字の左下が指定位置に一致するように描画されます。 しかし、これを中心に一致するようにしたい場合などもあります。 そのような場合には、画像ポリゴン同様、オフセット設定を行って補正できます。 オフセット設定とは、テキストポリゴンや画像ポリゴンを、 描画時に上下左右方向にずらす設定です。

オフセット設定を行うには、 setPolygonOffset 関数を使用します。

- 関数の形式 -

int setPolygonOffset (
  int polygonID,
  float dx, float dy,
)

引数は以下の通りです：

オフセット量は、画面上のピクセル数では無く、3次元空間での距離単位で扱われます。

プログラム例

それでは、これまでに扱った各種ポリゴン（グラフィックスとテキストを除く）を、実際に使用してみましょう。以下のように記述し、実行してみてください。 


import graphics3d.Graphics3DFramework;
import Graphics3D;

// プログラムの最初に呼び出される関数
void onStart ( int rendererID ) {

	// 画面サイズや背景色の設定（省略可能）
	setWindowSize(800, 600);
	setBackgroundColor(0, 0, 0, 255);

	// 座標軸モデルを生成して配置
	int axis = newAxisModel( 3.0, 3.0, 3.0 );
	mountModel( axis, rendererID );


	// 点ポリゴンを生成して配置
	int point = newPointPolygon( 0.0,0.0,0.0, 0.3 );
	mountPolygon( point, rendererID );

	// 線ポリゴンを生成して配置
	int line = newLinePolygon( 0.0,0.0,0.0, 2.0,2.0,0.0 );
	mountPolygon( line, rendererID );

	// 三角形ポリゴンを生成して配置
	int triangle = newTrianglePolygon(
			0.0,0.0,0.0,
			1.0,0.0,0.0,
			1.0,1.0,0.0
	);
	mountPolygon( triangle, rendererID );
	movePolygon( triangle, 1.0, 0.0, 0.0 ); // 平行移動
	// setPolygonCull( triangle, false, false ); // 裏面も描画させたい場合

	// 四角形ポリゴンを生成して配置
	int quad = newQuadranglePolygon(
			0.0,0.0,0.0,
			1.0,0.0,0.0,
			1.0,1.0,0.0,
			0.0,1.0,0.0
	);
	mountPolygon( quad, rendererID );
	movePolygon( quad, 0.0, 1.0, 0.0 ); // 平行移動
	// setPolygonCull( quad, false, false ); // 裏面も描画させたい場合
}
Sample.vcssl
» 使用方法 / コード解説

このプログラムを実行すると、黒い背景に様々なポリゴンが表示されます。

各種ポリゴンを配置した図
実行結果
様々なポリゴンが表示される。