ぬの部屋(仮)
nu-no-he-ya
  •   12345
    6789101112
    13141516171819
    20212223242526
    2728     
           
          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    
           
        123
    45678910
    11121314151617
    18192021222324
    25262728293031
           
      12345
    6789101112
    13141516171819
    20212223242526
    27282930   
           
          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
           
  • レイキャストを実装してみる(1) レイの生成

    自分でレイキャストを実装してみる。なおレイキャストは視点からレイを飛ばし、オブジェクトに衝突した時点の色でピクセルを塗る方法で、オブジェクトに衝突したらそこから反射したレイをさらに飛ばすを繰り返すのはレイトレーシングという。

    レイの生成

    レイの生成は真面目にやると数式ばかりになって初学者にとってはつまらないだけなので、グリッドを使って直感的な方法で実現してみる。

    1.Grid.hpp

    OpenGLでグリッドを描く

    #pragma once
    
    #include<glm/glm.hpp>
    #include<glm/gtc/type_ptr.hpp>
    
    #include<vector>
    
    // グリッド一つ分
    class cell {
      glm::vec3 _min;  //始点
      glm::vec3 _vecx; //方向1
      glm::vec3 _vecy; //方向2
    
    public:
      cell(glm::vec3 _min_, glm::vec3 _vec_x, glm::vec3 _vec_y) {
        _min = _min_;
        _vecx = _vec_x;
        _vecy = _vec_y;
      }
      const glm::vec3& cmin()const {
        return _min;
      }
      const glm::vec3& cvecx()const {
        return _vecx;
      }
      const glm::vec3& cvecy()const {
        return _vecy;
      }
    
      // セルの中心
      glm::vec3 center()const {
        return _min + _vecx / 2.f + _vecy / 2.f;
      }
    };
    
    
    class grid {
      std::vector<cell> _cells;
      int _xcount;
      int _ycount;
      float _xwidth;
      float _ywidth;
      glm::vec3 _center;
    
    public:
    
      float xwidth()const { return _xwidth; }
      float ywidth()const { return _ywidth; }
      const glm::vec3& center()const { return _center; }
    
      size_t cellCount()const {
        return _cells.size();
      }
      cell& operator[](const size_t index) {
        return _cells[index];
      }
      const cell& operator[](const size_t index)const {
        return _cells[index];
      }
      grid() {}
    
      grid(const grid& g) {
        _cells = g._cells;
        _xcount = g._xcount;
        _ycount = g._ycount;
        _xwidth = g._xwidth;
        _ywidth = g._ywidth;
        _center = g._center;
      }
      grid& operator=(const grid& g) {
        _cells = g._cells;
        _xcount = g._xcount;
        _ycount = g._ycount;
        _xwidth = g._xwidth;
        _ywidth = g._ywidth;
        _center = g._center;
      }
      grid& operator=(grid&& g) {
        _cells = std::move(g._cells);
        _xcount = g._xcount;
        _ycount = g._ycount;
        _xwidth = g._xwidth;
        _ywidth = g._ywidth;
        _center = g._center;
        return *this;
      }
    
      // 平面一つ分。xcount × ycountのcellからなる
      grid(
        const glm::vec3 vecX,
        const glm::vec3 vecY,
        const glm::vec3 center,
        const float width,
        const float height,
        const int xcount,
        const int ycount) {
    
        _xcount = xcount;
        _ycount = ycount;
        _xwidth = width;
        _ywidth = height;
    
        _center = center;
    
        glm::vec3 NVecX = glm::normalize(vecX);
        glm::vec3 NVecY = glm::normalize(vecY);
    
        ////////////////////
        _cells.clear();
    
        // セル一個の縦方向、横方向のベクトル。長さはセル一個分
        const glm::vec3 CellVX = NVecX * (_xwidth / xcount);
        const glm::vec3 CellVY = NVecY * (_ywidth / ycount);
    
        // 面の始点
        const glm::vec3 Start = _center - NVecX * _xwidth / 2.f - NVecY * _ywidth / 2.f;
    
        for (size_t y = 0; y < ycount; y++) {
          for (size_t x = 0; x < xcount; x++) {
    
            // 各セルの始点
            glm::vec3 from =
              Start +
              CellVX * (float)x + CellVY * (float)y;
    
            // セルを記録
            _cells.push_back(
              cell(
                from,
                CellVX,
                CellVY
              )
            );
    
          }
        }
    
      }
    
    
      /*
      p0        p3
      +---------+
      |         |
      |         |
      |         |
      |         |
      +---------+
      p1        p2
      */
      glm::vec3 p0(const size_t index)const {
        return _cells[index].cmin();
      }
      glm::vec3 p1(const size_t index)const {
    
        return
          _cells[index].cmin() +
          _cells[index].cvecx();
      }
      glm::vec3 p2(const size_t index) const {
        return
          _cells[index].cmin() +
          _cells[index].cvecx() +
          _cells[index].cvecy();
      }
      glm::vec3 p3(const size_t index) const {
        return
          _cells[index].cmin() +
          _cells[index].cvecy();
      }
    
    };
    

    2.my_raycast.hpp

    #pragma once
    
    #include "Grid.hpp"
    
    #include <array>
    
    // レイキャスト用のクラス
    class my_raycast {
      grid g[2];
      float _startZ;
      float _endZ;
      int _pxwidth;
      int _pxheight;
    public:
      my_raycast() {}
    
      int width()const { return _pxwidth; }
      int height()const { return _pxheight; }
    
      // レイの開始点となるグリッド、終点となるグリッドを作成する
      void set(const float startZ_, const float endZ_, const int pxwidth_, const int pxheight_);
    
      //グリッド取得
      const grid& get_grid(const size_t index)const {
        return g[index];
      }
    
      //グリッドから作成するレイの数を取得
      int ray_count() {
        return g[0].cellCount();
      }
    
      //グリッドから作成するレイを取得
      std::array<glm::vec3, 2> get_ray(const size_t index)const;
    
      //始点グリッド、終点グリッドの中間の位置を取得(表示用)
      float lookatZ()const {
        return (_startZ + _endZ) / 2.f;
      }
    
    };
    

    3.my_raycast.cpp

    #include "raycast.hpp"
    
    void my_raycast::set(const float startZ_, const float endZ_, const int pxwidth_, const int pxheight_) {
      _startZ = startZ_;
      _endZ = endZ_;
    
      _pxwidth = pxwidth_;
      _pxheight = pxheight_;
    
      glm::vec3 vecx(1, 0, 0);
      glm::vec3 vecy(0, 1, 0);
    
      g[0] = grid(
        vecx,
        vecy,
        glm::vec3(0, 0, _startZ),
        1.f, 1.f,
        pxwidth_, pxheight_
      );
      g[1] = grid(
        vecx,
        vecy,
        glm::vec3(0, 0, _endZ),
        2.f, 2.f,
        pxwidth_, pxheight_
      );
    
    }
    
    
    std::array<glm::vec3, 2> my_raycast::get_ray(const size_t index)const {
      return
        std::array<glm::vec3, 2>{
        g[0][index].center(),
          g[1][index].center()
      };
    
    }
    

    表示

    #include <iostream>
    #include <array>
    
    #include<GL/freeglut.h>
    #include<gl/GL.h>
    
    #include "raycast.hpp"
    
    #include<glm/gtc/type_ptr.hpp>
    
    #include<glm/gtc/matrix_transform.hpp>
    
    //! @brief グリッドの可視化
    //! @param [in] g グリッドオブジェクト
    //! @param [in] dispcenter セルの中央を表示するか
    void drawGrid(const grid& g, const bool dispcenter) {
    
      glLineWidth(1);
      glColor3d(1, 1, 1);
      for (size_t i = 0; i < g.cellCount(); i++) {
        glBegin(GL_LINE_LOOP);
        glVertex3fv(glm::value_ptr(g.p0(i)));
        glVertex3fv(glm::value_ptr(g.p1(i)));
        glVertex3fv(glm::value_ptr(g.p2(i)));
        glVertex3fv(glm::value_ptr(g.p3(i)));
    
        glEnd();
      }
    
      if (dispcenter) {
        glPointSize(1);
        glColor3d(1, 1, 1);
        glBegin(GL_POINTS);
        for (size_t i = 0; i < g.cellCount(); i++) {
          glVertex3fv(
            glm::value_ptr(g[i].center()));
        }
        glEnd();
      }
    }
    
    
    
    void drawXYZ() {
      glLineWidth(3);
      glBegin(GL_LINES);
      glColor3f(1, 0, 0);
      glVertex3f(0, 0, 0);
      glVertex3f(1, 0, 0);
    
      glColor3f(0, 1, 0);
      glVertex3f(0, 0, 0);
      glVertex3f(0, 1, 0);
    
      glColor3f(0, 0, 1);
      glVertex3f(0, 0, 0);
      glVertex3f(0, 0, 1);
      glEnd();
      glLineWidth(1);
    }
    
    //レイキャストオブジェクトの定義 my_raycast mydata; //ウィンドウの幅と高さ int width, height; //描画関数 void disp(void) { glViewport(0, 0, width, height); glClearColor(0.2, 0.2, 0.2, 1); glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT); glMatrixMode(GL_PROJECTION); glLoadIdentity(); glm::mat4 proj = glm::perspectiveFov(glm::radians(45.f), (float)width, (float)height, 0.1f, 50.f); glLoadMatrixf(glm::value_ptr(proj)); glMatrixMode(GL_MODELVIEW); glLoadIdentity(); ////////////////////////////////////////// ////////////////////////////////////////// // カメラの設定 レイとグリッドの状態を可視化するための表示用 float z = mydata.lookatZ(); glm::mat4 look = glm::lookAt( glm::vec3(3, 2, z-2 ),// eye glm::vec3(0, 0, z ), // lookat glm::vec3(0,1, 0) // up ); glLoadMatrixf(glm::value_ptr(look)); ////////////////////////////////////////// // グリッドを表示 OpenGLでグリッドを可視化 drawGrid(mydata.get_grid(0), false);//from drawGrid(mydata.get_grid(1), false);//to ////////////////////////////////////////// // 作成したレイを表示 OpenGLでレイを可視化
    // 第0グリッドの各セルの中央から、台グリッドの各セルの中央へ線分を引く
      glBegin(GL_LINES); for (size_t i = 0; i < mydata.ray_count(); i++) { auto ray = mydata.get_ray(i); glColor3f(1.0, 1.0, 1.0); glVertex3fv(glm::value_ptr(ray[0])); glColor3f(0.0, 0.0, 1.0); glVertex3fv(glm::value_ptr(ray[1])); } glEnd(); drawXYZ(); glFlush(); } //ウィンドウサイズの変化時に呼び出される void reshape(int w, int h) { width = w; height = h; disp(); } //エントリポイント int main(int argc, char** argv) { glutInit(&argc, argv); glutInitWindowPosition(100, 50); glutInitWindowSize(500, 500); glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE | GLUT_RGBA); //レイキャスト用クラスにレイの始点・終点を設定 mydata.set(
    0.f,//始点のZ座標
     3.f,//終点のZ座標
     
    10, //X方向の解像度
     
    10 //Y方向の解像度
    ); glutCreateWindow("sample"); glutDisplayFunc(disp); glutReshapeFunc(reshape); glutMainLoop(); return 0; }