ぬの部屋(仮)
nu-no-he-ya
  •       1
    2345678
    9101112131415
    16171819202122
    23242526272829
    3031     
        123
    45678910
    11121314151617
    18192021222324
    252627282930 
           
     123456
    78910111213
    14151617181920
    21222324252627
    28293031   
           
     123456
    78910111213
    14151617181920
    21222324252627
    28      
           
         12
    3456789
    10111213141516
    17181920212223
    24252627282930
    31      
      12345
    6789101112
    13141516171819
    20212223242526
    2728293031  
           
    1234567
    891011121314
    15161718192021
    22232425262728
    2930     
           
        123
    45678910
    11121314151617
    18192021222324
    25262728293031
           
      12345
    6789101112
    13141516171819
    20212223242526
    27282930   
           
          1
    2345678
    9101112131415
    16171819202122
    23242526272829
    3031     
       1234
    567891011
    12131415161718
    19202122232425
    262728293031 
           
     123456
    78910111213
    14151617181920
    21222324252627
    282930    
           
         12
    3456789
    10111213141516
    17181920212223
    24252627282930
    31      
       1234
    567891011
    12131415161718
    19202122232425
    2627282930  
           
    1234567
    891011121314
    15161718192021
    22232425262728
    293031    
           
    1234567
    891011121314
    15161718192021
    22232425262728
           
           
        123
    45678910
    11121314151617
    18192021222324
    25262728293031
           
     123456
    78910111213
    14151617181920
    21222324252627
    28293031   
           
          1
    2345678
    9101112131415
    16171819202122
    23242526272829
    30      
       1234
    567891011
    12131415161718
    19202122232425
    262728293031 
           
     123456
    78910111213
    14151617181920
    21222324252627
    282930    
           
         12
    3456789
    10111213141516
    17181920212223
    24252627282930
    31      
      12345
    6789101112
    13141516171819
    20212223242526
    2728293031  
           
    1234567
    891011121314
    15161718192021
    22232425262728
    2930     
           
        123
    45678910
    11121314151617
    18192021222324
    25262728293031
           
      12345
    6789101112
    13141516171819
    20212223242526
    27282930   
           
          1
    2345678
    9101112131415
    16171819202122
    23242526272829
    3031     
         12
    3456789
    10111213141516
    17181920212223
    242526272829 
           
      12345
    6789101112
    13141516171819
    20212223242526
    2728293031  
           
          1
    2345678
    9101112131415
    16171819202122
    23242526272829
    3031     
        123
    45678910
    11121314151617
    18192021222324
    252627282930 
           
     123456
    78910111213
    14151617181920
    21222324252627
    28293031   
           
          1
    2345678
    9101112131415
    16171819202122
    23242526272829
    30      
       1234
    567891011
    12131415161718
    19202122232425
    262728293031 
           
    1234567
    891011121314
    15161718192021
    22232425262728
    293031    
           
         12
    3456789
    10111213141516
    17181920212223
    24252627282930
           
      12345
    6789101112
    13141516171819
    20212223242526
    2728293031  
           
    1234567
    891011121314
    15161718192021
    22232425262728
    2930     
           
        123
    45678910
    11121314151617
    18192021222324
    25262728293031
           
        123
    45678910
    11121314151617
    18192021222324
    25262728   
           
     123456
    78910111213
    14151617181920
    21222324252627
    28293031   
           
         12
    3456789
    10111213141516
    17181920212223
    24252627282930
    31      
       1234
    567891011
    12131415161718
    19202122232425
    2627282930  
           
    1234567
    15161718192021
    293031    
           
         12
    3456789
    10111213141516
           
      12345
    6789101112
    13141516171819
    20212223242526
    2728293031  
           
          1
    2345678
    9101112131415
    16171819202122
    23242526272829
    3031     
        123
    45678910
    11121314151617
    18192021222324
    252627282930 
           
     123456
    78910111213
    14151617181920
    21222324252627
    28293031   
           
          1
    2345678
    9101112131415
    16171819202122
    23242526272829
    30      
       1234
    567891011
    12131415161718
    19202122232425
    262728293031 
           
    1234567
    891011121314
    15161718192021
    22232425262728
    293031    
           
        123
    45678910
    11121314151617
    18192021222324
    25262728293031
           
      12345
    6789101112
    13141516171819
    20212223242526
    27282930   
           
        123
    45678910
    11121314151617
    18192021222324
    252627282930 
           
     123456
    78910111213
    14151617181920
    21222324252627
    28293031   
           
       1234
    567891011
    12131415161718
    19202122232425
    2627282930  
           
    1234567
    891011121314
    15161718192021
    22232425262728
    293031    
           
         12
    3456789
    10111213141516
    17181920212223
    24252627282930
           
      12345
    6789101112
    13141516171819
    20212223242526
    2728293031  
           
      12345
    6789101112
    13141516171819
    20212223242526
    2728     
           
          1
    2345678
    9101112131415
    16171819202122
    23242526272829
    3031     
     123456
    78910111213
    14151617181920
    21222324252627
    282930    
           
         12
    3456789
    10111213141516
    17181920212223
    24252627282930
    31      
    1234567
    891011121314
    15161718192021
    22232425262728
    293031    
           
        123
    45678910
    11121314151617
    18192021222324
    252627282930 
           
     123456
    78910111213
    14151617181920
    21222324252627
    28293031   
           
     123456
    78910111213
    14151617181920
    21222324252627
    28293031   
           
       1234
    567891011
    12131415161718
    19202122232425
    262728293031 
           
     123456
    78910111213
    14151617181920
    21222324252627
    282930    
           
         12
    3456789
    10111213141516
    17181920212223
    24252627282930
    31      
      12345
    6789101112
    13141516171819
    20212223242526
    2728293031  
           
    1234567
    891011121314
    15161718192021
    22232425262728
    2930     
           
        123
    45678910
    11121314151617
    18192021222324
    25262728293031
           
      12345
    6789101112
    13141516171819
    20212223242526
    27282930   
           
          1
    2345678
    9101112131415
    16171819202122
    23242526272829
    3031     
          1
    2345678
    9101112131415
    16171819202122
    232425262728 
           
       1234
    567891011
    12131415161718
    19202122232425
    262728293031 
           
    1234567
    891011121314
    15161718192021
    22232425262728
    293031    
           
         12
    3456789
    10111213141516
    17181920212223
    24252627282930
           
      12345
    6789101112
    13141516171819
    20212223242526
    2728293031  
           
    1234567
    891011121314
    15161718192021
    22232425262728
    2930     
           
        123
    45678910
    11121314151617
    18192021222324
    25262728293031
           
  • glmのベクトル等のデータ型と関数を使って球とレイの交点を求めるプログラムを再考する

    正直今更あまり意味がない(なぜあまり意味がないかは後日)のだが、以前つくった球とレイの交点を求めるプログラム。glm::vec使用版。画面をマウスドラッグで回転させたりするときに使ったりする。

    cross.hpp

    #pragma once
    
    #include <gl/glm-0.9.9/glm.hpp>
    #include <gl/glm-0.9.9/gtx/string_cast.hpp>
    #include <array>
    
    #include<vector>
    
    namespace szl {
    
    
      template<typename T, size_t MAX>//最大二個まで結果を返せるようにしておく
      class LimitedArray {
        std::array<T, MAX> _data;
        size_t count;
      public:
        LimitedArray() :count(0) {}
    
        void push_back(const T& v) {
    
          if (count >= MAX)
            throw "count >= MAX";
    
          _data[count++] = v;
        }
        void pop_back() {
    
          if (count == 0)
            throw "count == 0";
    
          count--;
        }
        T& back() {
    
          if (count == 0)
            throw "count == 0";
    
          return _data[count - 1];
        }
        const T& back()const {
          return _data[count - 1];
        }
        const T* data()const { return _data; }
        T* data() { return _data; }
    
        size_t size()const { return count; }
    
        const T& operator[](const size_t index)const {
          return _data[index];
        }
        T& operator[](const size_t index) {
          return _data[index];
        }
    
      };
      struct HalfLineSegment {
        glm::vec3 S; // 始点
        float t;     // 長さ
        glm::vec3 V; // 方向
    
        HalfLineSegment() {}
        HalfLineSegment(glm::vec3 _s, float _t, glm::vec3 _v) :S(_s), t(_t), V(_v) {}
    
        glm::vec3 E()const {
          return S + t * V;
        }
      };
      //! @brief 球と直線の交点を求める
    //! @param [in] center 球の中心
    //! @param [in] r 球の半径
    //! @param [in] from 直線上の点1
    //! @param [in] to 直線状の点2
    //! @return 座標値 0個 または 2個
    // 参考 https://knzw.tech/raytracing/?page_id=78

    LimitedArray< HalfLineSegment, 2> sphere_line_cross( const glm::vec3& center, const float r, const glm::vec3& from, const glm::vec3& to ) { LimitedArray< HalfLineSegment, 2> ret; //線分の始点をpで表す。 //球を0,0,0原点で計算するので、直線の方を球の中心分移動する glm::vec3 p = from - center; //直線の方程式を p + tvとする。 glm::vec3 v = to - from; float A = std::pow(glm::length(v), 2); float B = 2 * glm::dot(p, v); float C = std::pow(glm::length(p), 2) - r * r; float D = B * B - 4 * A * C; //判別式 float A2 = A * 2; if (D < 0.0) return ret; float sqrtD = std::sqrt(D); float t1 = (-B + sqrtD) / A2; float t2 = (-B - sqrtD) / A2; ret.push_back(HalfLineSegment(p + center, t1, v)); ret.push_back(HalfLineSegment(p + center, t2, v)); return ret; }
      //! @brief 球と直線の交点を求めてfromに近い方の点を返す
    //! @param [in] center 球の中心
    //! @param [in] r 球の半径
    //! @param [in] from 直線上の点1
    //! @param [in] to 直線状の点2
    //! @return 座標値

    glm::vec3 sphere_line_hit( const glm::vec3& center, const float r, const glm::vec3& from, const glm::vec3& to ) { LimitedArray< HalfLineSegment, 2> hits = sphere_line_cross(center, r, from, to); glm::vec3 ret; switch (hits.size()) { case 1: ret = hits[0].E(); break; case 2: if (glm::distance(from, hits[0].E()) < glm::distance(from, hits[1].E())) { ret = hits[0].E(); } else { ret = hits[1].E(); } break; default: ret = glm::vec3{ std::numeric_limits<float>::infinity(), std::numeric_limits<float>::infinity(), std::numeric_limits<float>::infinity() }; } return ret; }
      bool isValid(const glm::vec3& vec) {
        auto c = glm::isinf(vec);
        return c.x && c.y && c.z;
      }
    }
    

    テストコード

    #include <iostream>
    
    #include "cross.hpp"
    
    int main()
    {
      // テスト値を設定
      const glm::vec3 center{ -2.72692 ,-2.51743,3.0258 };
      const float r= 2.44975f;
      const glm::vec3 from{ 1.69882,-1.63121,3.75584 };
      const glm::vec3 to{ -7.42946 ,-4.48611 ,2.84412 };
    
      // 交点を計算
      auto hits = szl::sphere_line_cross(center, r, from, to);
    
      glm::vec3 P = szl::sphere_line_hit(center, r, from, to);
    
      // 結果を表示
      std::cout << glm::to_string(P) << std::endl;
      std::cout << glm::to_string(hits[0].E()) << std::endl;
      std::cout << glm::to_string(hits[1].E()) << std::endl;
    
    }
    

    出力

    球と直線をBlenderで設定して、出力した座標に球を配置してみる。正しく計算できていることがわかる

    vec3(-0.346963, -2.271036, 3.551510)
    vec3(-4.877646, -3.688022, 3.098992)
    vec3(-0.346963, -2.271036, 3.551510)