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十一、図形を移動させた後、回転させる。(五千文字以上の解説付きです)
■サンプルページはコチラ↓
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■このプログラムの解説は、次のExcelファイルをご覧下さい。
■htmlのコードです。↓
<!DOCTYPE html>
<html lang="ja">
<head>
<meta charset="utf-8" />
<title>図形を平行移動させ、その後回転させる</title>
</head>
<body onload="main()">
<canvas id="webgl" width="400" height="400">
</canvas>
<script src="webgl-utils.js"></script>
<script src="webgl-debug.js"></script>
<script src="sano-func.js"></script>
<script src="gyouretsu.js"></script>
<script src="idou_kaiten.js"></script>
</body>
</html>
■JavaScriptのコードです。↓
// 頂点シェーダのプログラム
var VSHADER_SOURCE =
'attribute vec4 a_Position;\n' +
'uniform mat4 u_ModelMatrix;\n' +
'void main() {\n' +
' gl_Position = u_ModelMatrix * a_Position;\n' +
'}\n';
// フラグメントシェーダのプログラム
var FSHADER_SOURCE =
'void main() {\n' +
' gl_FragColor = vec4(0.6, 0.0, 0.9, 1.0);\n' +
'}\n';
function main() {
// Canvas要素を取得する
var canvas = document.getElementById('webgl');
// WebGL描画用のコンテキストを取得する
var gl = getWebGLContext(canvas);
if (!gl) {
console.log('WebGLコンテキストの取得に失敗');
return;
}
// シェーダを初期化する
if (!initShaders2(gl, VSHADER_SOURCE, FSHADER_SOURCE)) {
console.log('シェーダの初期化に失敗');
return;
}
// 頂点座標を設定する
var n = initVertexBuffers(gl);
if (n < 0) {
console.log('頂点座標の設定に失敗');
return;
}
// モデル変換用のMatrix4オブジェクトを作成する
var modelMatrix = new Matrix4();
// モデル変換行列を設定する
var ANGLE = 90.0; // 回転の角度
var Tx = 0.5; // 平行移動
modelMatrix.setRotate(ANGLE, 0, 0, 1); // 回転行列を設定する
modelMatrix.translate(Tx, 0, 0); // それに平行移動行列を乗算する
// モデル変換行列を頂点シェーダに設定する
var u_ModelMatrix = gl.getUniformLocation(gl.program, 'u_ModelMatrix');
if (!u_ModelMatrix) {
console.log('u_rotMatrixの格納場所の取得に失敗');
return;
}
gl.uniformMatrix4fv(u_ModelMatrix, false, modelMatrix.elements);
// Canvasをクリアする色を設定する
gl.clearColor(0.3, 0.7, 0.7, 1);
// Canvasをクリアする
gl.clear(gl.COLOR_BUFFER_BIT);
// 三角形を描画する
gl.drawArrays(gl.TRIANGLE_STRIP, 0, n);
}
function initVertexBuffers(gl) {
var vertices = new Float32Array([
-0.41, -0.26, 0, 0.67, 0, 0, 0.41, -0.26
]);
var n = 4; // 頂点数
// バッファオブジェクトを作成する
var vertexBuffer = gl.createBuffer();
if (!vertexBuffer) {
console.log('バッファオブジェクトの生成に失敗');
return false;
}
// バッファオブジェクトをバインドする
gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, vertexBuffer);
// バッファオブジェクトにデータを書き込む
gl.bufferData(gl.ARRAY_BUFFER, vertices, gl.STATIC_DRAW);
var a_Position = gl.getAttribLocation(gl.program, 'a_Position');
if (a_Position < 0) {
console.log('a_Positionの格納場所の取得に失敗');
return -1;
}
// a_Position変数にバッファオブジェクトを割り当てる
gl.vertexAttribPointer(a_Position, 2, gl.FLOAT, false, 0, 0);
// a_Position変数でのバッファオブジェクトの割り当てを有効にする
gl.enableVertexAttribArray(a_Position);
// バッファオブジェクトのバインドを解除する
gl.bindBuffer(gl.ARRAY_BUFFER, null);
return n;
}
■参考文献:WebGL+HTML5 3DCGプログラミング入門 (良い本ですが、絶版)
■以下は検索用のデータです。(先程のExcelファイルの中身の一部です)
ここはベクトル。例 (x, y, z, w)
ここは行列。mat4は4×4行列。
GLSLでは、行列×ベクトルの計算が可能。
また、この部分のvoid main()はGLSLで書かれている。下に出てくる、JavaScript内のmainとは別物。GLSLのvoid main()は予約された関数名なので、名前を変えてはいけない。
gl_Positionは、GLSLの組み込み変数なので、名前を変えてはいけない。
Matrix4は、ライブラリ内のコンストラクタ。普通の関数でなく、コンストラクタの場合は、区別の為、頭文字を大文字にする慣習があるようです。
new演算子を使って、rotMatrixにMatrix4が持つ属性を持たせる。
回転用の座標変換行列。setRotateはライブラリの中にある自作関数。
setRotate(角度, X軸周りの時は1そうでない時は0, 同様にY軸, Z軸); 第2~4引数を調整すれば、任意の軸まわりの回転も可。
※ここでのポイントは、”説明図”シートを参照して下さい。
ANGLEの値を代入した、回転行列がここで作られます。
上記で作った回転行列に、平行移動行列を乗算します。
”set”が付いていない行列の関数は、既存の行列に”右から乗算する”関数です。(自作関数)
"u_ModelMatrix" 用の、UniformLocationオブジェクトを取得しています。
指定されたバッファオブジェクト(vertexBuffer)を、gl.ARRAY_BUFFERという名前のバインドポイントにバインドします。
バインドポイント → バッファオブジェクトを収納しておく場所の様なイメージ。
”バインドポイントにバインドします” → バッファオブジェクトを収納する為のスペースに、バッファオブジェクトを収納します、的な意味。
verticesのデータ(69行目付近)を、gl.ARRAY_BUFFERに書き込む。
gl.getAttribLocation → 直訳すると、attribute変数の位置(場所)をゲットする。
指定されたプログラムオブジェクト("gl.program")内の頂点属性の位置を取得します。
第二引数のa_Positionは、取得したい頂点属性の名前。(4行目で定義) 取得される側は、attributeで宣言されていなければならない。
一方、var a_Positionには、取得された頂点属性の位置が格納される。
この様な形にしているのは、頂点属性を繰り返し使用する為、gl.getAttribLocationを繰り返し使うのではなく、一旦var a_Positionに入れて使用し、負荷を軽くするためだと思われる。
混同を避けるために変数の方のa_Psitionは名前を変えた方がいいかもしれない。
というわけで、私がWeb上に掲載しているプログラムの一部では、変数の方を、a_PositionLocという名前に変更しました。
gl.getAttribLocationは属性が見つからない場合、-1を返すので、a_Positionが-1の場合は、エラーメッセージがconole上に表示される。
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平行移動した三角形の座標:①=平行移動行列*三角形の座標(座標なので、4×4行列ではなく、ベクトル)
①の後、回転した三角形の座標:②=回転行列*[平行移動した三角形の座標:①=平行移動行列*三角形の座標]
です。
上記の2つの式を合体させると、次の様になります。
①の後、回転した三角形の座標:②=回転行列*(平行移動行列*三角形の座標)
上記の、回転行列*(平行移動行列*三角形の座標)は、計算の順番を変える事ができます。
①の後、回転した三角形の座標:②=(回転行列*平行移動行列)*三角形の座標
”三角形の座標”は、プログラムによって異なりますが、回転行列や平行移動行列はある程度決まった形なので、ライブラリ化できます。
そこで、(回転行列*平行移動行列)をライブラリ化すれば、汎用的に使うことができます。
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以上です。
頂戴したサポートは、レンタルサーバーの費用に充てさせて頂きます🙇 心より感謝いたします❤️