ODEで学ぶC言語２ [Step1:物体の描画]

step1.cppの実行画面

講義でC言語を教えているのですが，最近のリアルなゲームに慣れた学生にはテキストベースのプログラムではあまりモチベーションが上がらないようです．そこで，昨年に引き続き，ODEを使いC言語を初めて学ぶための連載「ODEで学ぶC言語2」を始めます．昨年この方法で学生に教え，反応がまずまずでした．一部分かりづらいところがあったので，今年はさらなるわかりやすさを目指していきたいと思います．

なお，講義では別の教科書で一通りC言語を教えたので，プログラミング能力を高めるための演習ベースになり，C言語に対する細かい説明はあまりしません．プログラミングの楽しい演習だと思ってください．

今回は何もなかった仮想空間に物体を表示させてみましょう．ODEではいろいろな形状がサポートされています．ここではその中でも使い方が最も簡単な球を表示させます．

/* step1 球の表示　*/
#include "dm1.h"

double R[12];                  // 回転行列(姿勢)の値を入れる配列
double p[3] = {0.0, 0.0, 1.0}; // 位置(x,y,z)[m]
double r = 0.2;                // 半径 [m]

void simLoop(int pause)        /***  シミュレーションループ　***/
{
  dsDrawSphere(p,R,r);         // 球の描画
}

int main()         /*** main関数 ***/
{
  dmLoop(800, 600, simLoop); // シミュレーションループ（ウインドウの横，縦）
  return 0;
}

物体を３次元空間上に表示させるためには，物体の位置と姿勢を決める必要があります．ODEでは姿勢を回転行列とよばれる行列で表しています．その行列の要素を格納するのが配列R[12]です．なお，位置は要素数３個のdouble型の配列p[3]に格納しています．なお，R[12]には謎のヘッダファイルdm1.hの中で単位行列が設定されています．

位置のx座標(手前方向）を表す変数pの1番目の要素p[0]には0.0[m]，y座標（右方向）, z座標（高さ方向）を表すp[1], p[2]には0.0[m],　1.0[m]が設定されています．座標系は右手系です。ODEでは単位系はSI単位系を考えます．長さはm，質量はkg，力はNとなります．

ソースコードのなかほどにあるsimLoop関数にシミュレーションでやりたいことを書きます．ここでは，球を表示したいのでdsDrawSphere関数を使って，位置p，姿勢R, 半径rの球を描画しています．なお、このソースコードだけではわかりませんが、simLoop関数はdmLoop関数の中で毎回呼び出されています。

今回はこれで終わりです．また，また簡単でしたね．

• ホームワーク１
  1. step1-100604をダウンロードし，実行してください．
  2. 手順
     • ode-0.11.1がインストールされていなかったらこの説明に従いインストールする．
     • ダウンロードしたファイルをc:\ode-0.11.1\myprogの中に保存する．
     • そこで解凍する．c:\ode-0.11.1\myprog\step1というフォルダが作られます．
     • c:\ode-0.11.1\myprog\step1\step1.cbpをダブルクリックしてcodeblocksを起動しビルド・実行する．ダブルクリックするファイルの拡張子はcbpです．間違ってcppをダブルクリックしないように！
  3. 球の位置と大きさを変更してみましょう．
  4. 直方体を表示させてください．次の関数を使います．
  • void dsDrawBox(const double　p[3], const double R[12], const double sides[3])
  • 上は関数のプロトタイプ宣言の形式なので，呼び出すときはconst doubleなどの型名を入れてはいけません．引数が配列の場合は，サンプルプログラムのように配列名だけを入れてください．
  • 1, 2番目の引数はdsDrawSphereのときと同じです．3番目の引数は直方体のx,y,z方向のサイズ[m]が入っている要素数3個の配列です．位置を表す配列pと同じように初期化すれば大丈夫です．なお, doubleの前にあるconstは値を変えてはいけないという意味です。円柱を表示させてください
  5. 円柱を表示させましょう．
  • void dsDrawCylinder(const double　p[3], const double R[12],  float l, float r );
  • ここで，lは長さ，rは半径です．
  6. カプセルを表示させてください．
     • void dsDrawCapsule(const double　p[3], const double R[12], float l,  float r );