いんちょき通信

自作OpenGLクラス(DGLLib)詳細 その1 gl.hpp

"gl.hpp"は自作OpenGLクラス基本図形のベースになる"GLObject"を定義している。そのほかに、三原色、白、黒といった色や原点座標の静的オブジェクトを定義している。ヘッダーのみで実装が伴わない。

1. #ifndef __GL_HPP__
2. #define __GL_HPP__
4. #include "glutil.hpp"
6. namespace DECS{
7.   namespace GL{
9.     static GLColor DGL_WHITE(1.0, 1.0, 1.0, 1.0); //白
10.     static GLColor DGL_BLACK(0.0, 0.0, 0.0, 1.0); //黒
11.     static GLColor DGL_RED(1.0, 0.0, 0.0, 1.0); //赤
12.     static GLColor DGL_GREEN(0.0, 1.0, 0.0, 1.0); //緑
13.     static GLColor DGL_BLUE(0.0, 0.0, 1.0, 1.0); //青
15.     static GLPosition DGL_ORIGIN(0.0, 0.0, 0.0); //原点
17.     class GLObject{
18.     protected:
19.       int mode_;
20.       GLColor color_;
21.     public:
22.       GLObject():mode_(GL_POLYGON){}; //デフォルトコンストラクタ
23.       GLObject(int mode):mode_(mode){}; //モード指定コンストラクタ
24.       GLObject(int mode, GLColor color):mode_(mode), color_(color){};
25.       //モード、色指定コンストラクタ
26.       virtual void setColor(GLColor color) = 0; //色設定関数
27.       virtual void draw() = 0; //描画関数
28.     };
29.   }
30. }
32. #endif // __GL_HPP__

基本図形はこの"GLObject"を継承する。

構成要素の詳細 : 

• 自作OpenGLクラス(DGLLib)詳細 その1 gl.hpp
  
• 自作OpenGLクラス(DGLLib)詳細 その2 glutil.hpp, glutil.cpp
• 自作OpenGLクラス(DGLLib)詳細 その3 glbasicshape.hpp, glbasicshape.cpp
• 自作OpenGLクラス(DGLLib)詳細 その4 glwindow.hpp, glwindow.cpp

GLUT、OpenGLで作るウインドウやらをクラスでラップしてみた

前回、前々回で試してみたGLUTでOpenGLだが、1ファイルにごちゃごちゃと書いてわからなくなってきたので、ファイルを分けて整理+改良してみた。構成は以下の通り。

• gl.hpp : GLObjectクラスを定義、色、原点の定数を定義
• glutil.hpp, glutil.cpp : GLColorクラス、GLPositionクラスを定義、実装
• glbasicshape.hpp, glbasicshape.cpp : GLLineクラス、GLTriangleクラス、GLSquareクラス、GLCircleクラスを定義、実装
• glwindow.hpp, glwindow.cpp : GLWindowProperty構造体、GLWindowクラスを定義、実装

要は過去2回で作ったものを整理整頓したということ。過去のものからの改善点は次の通り。

• 座標や色指定で数字をごちゃごちゃと引数に渡すのめんどうなので、GLColorクラスとGLPositionクラスで管理することにした
• 白、黒、赤、緑、青のGLColorオブジェクトを定義した
• 原点を表すGLPositionオブジェクトを定義した
• 基本図形として直線(GLLine)、三角形(GLTriangle)、四角形(GLSquare)を追加した
• 円(GLCircle)のメンバ変数radius_はちゃんと半径を表すようにした
• 基本図形のモード指定が可能になった
• ウインドウのタイトルやサイズなどを管理する構造体(GLWindowProperty)を追加して、Window作成時の引数をすっきりさせた
• 描画関数をフレンド関数からメンバ変数の関数ポインタに変更して、変な依存関係をマシにした

試した感じではひとまず意図したとおりに動いているようだ。今後はこれをベースにいろいろ試してみようと思う。今思いつく限りの改善点は次の通り。

• 相変わらずドキュメントがないのがいけてないと思う
• 相変わらずエラー時の挙動とかを考えていないのがいまいち
• 座標系を設定する
• マウスイベントとキーボードイベントぐらいは扱えるようにする
• 3Dを扱いたい
• アニメーションを扱いたい
• ファイルに出力したい
• 共有ライブラリ化とmakeとかで簡単にビルドできるようにしたい

ちなみにソースはこちら→ Dgl.tar.gzをダウンロード

$ g++ -o testDGL testDGL.cpp glutil.cpp glwindow.cpp glbasicshape.cpp -framework GLUT -framework OpenGL

とすればビルドできるはず。ちなみに実行するとこんな感じ。

構成要素の詳細 : 

• 自作OpenGLクラス(DGLLib)詳細 その1 gl.hpp
  
• 自作OpenGLクラス(DGLLib)詳細 その2 glutil.hpp, glutil.cpp
• 自作OpenGLクラス(DGLLib)詳細 その3 glbasicshape.hpp, glbasicshape.cpp
• 自作OpenGLクラス(DGLLib)詳細 その4 glwindow.hpp, glwindow.cpp

OpenGLで円を描いてみる

前回の記事でOpenGLを使ってウインドウを表示してみたが、味気なさ過ぎるのでとりあえず2Dの何かを描いてみることにした。直線とか四角を描くのも少し物足りないので円にする。

OpenGLの描画は基本的に頂点を指定してつないでいくというものなので、円は細かい直線の連続として表すことになる。基本的な描画方法は次のようになる。

1. glColor3d(GLdoubleR, GLdouble G, GLdouble B);←この後描くものの色を指定
2. glBegin(GL_POLYGON);←ポリゴンで描く、他にも線で囲むだけのGL_LINE_LOOPとかを指定できる。
3. glVertex3d(GLdouble x, GLdouble y, GLdouble z);←頂点を指定
4. glVertex3dを繰り返して必要な頂点を順番に指定する。
5. glEnd();

以上のような処理を描画関数の中に書くといいらしい。

どうも一つずつ頂点を指定して、形を指定しなければならないようでとてもめんどくさい。というわけで、よく使いそうな図形のクラスを作成することにした。とりあえず今回描こうとしている円クラスを作ることにする。将来的に四角とか三角を作るためにGLObjectクラスを作成し、それを継承することにした。

GLObjectクラス

1. class GLObject{
2. protected:
3.   int mode_;←描画モード
4.   GLColor color_;←塗りつぶす色
5. public:
6.   GLObject():mode_(GL_POLYGON){};←デフォルトはポリゴン
7.   GLObject(int mode):mode_(mode){};
8.   virtual void setColor(GLColor Color) = 0;←色指定メンバ関数
9.   virtual void setObject() = 0;←配置メンバ関数
10. }

GLObjectクラスは抽象クラスとした。オブジェクトなんて曖昧なものを実体化できるわけがない。デフォルトでポリゴンモードで描画して、色をメンバ偏すに持っている。色指定と配置関数を用意した。こいつを継承する形でGLCircleクラスを作成する。

GLCircleクラス

1. class GLCircle : GLObject{
2. private:
3.   GLdouble center_[2];←中心座標
4.   GLdouble radius_;←直径
5.   int nPoint_;←描画する直線の数
6. public:
7.   GLCircle():
8.     radius_(0.5),nPoint_(20)←デフォルトはウインドウの半分の直径で20本の直線で描画
9.   {
10.     this->center_[0] = 0.5;
11.     this->center_[1] = 0.5;←中心座標はウインドウの中心
12.   }
14.   GLCircle(int mode):←モード指定できるコンストラクタ、他のはデフォルトと同じ
15.     GLObject(mode),
16.     radius_(0.5),
17.     nPoint_(20)
18.   {
19.     this->center_[0] = 0.5;
20.     this->center_[1] = 0.5;
21.   }
23.   GLCircle(int mode, GLdouble x, GLdouble y, GLdouble r, int n):←全部指定のコンストラクタ
24.     GLObject(mode),
25.     radius_(r),
26.     nPoint_(n)
27.   {
28.     this->center_[0] = x;
29.     this->center_[1] = y;
30.   }
32.   virtual void setColor(GLColor Color){←色設定メンバ関数の実装
33.     this->color_ = Color;
34.   }
36.   virtual void setObject()←配置関数の実装
37.   {
38.     glColor3d(this->color_.r(), this->color_.g(), this->color_.b());←色指定
39.     glBegin(this->mode_);
40.     for(int i = 0; i < this->nPoint_; i++){←要は直線数で分割して点を指定していくということ
41.       double rate = (double)i / nPoint_;
42.       double x = this->radius_ * cos(2.0 * M_PI * rate) + this->center_[0];←i番目のx座標
43.       double y = this->radius_ * sin(2.0 * M_PI * rate) + this->center_[1];←i番目のy座標
44.       glVertex3d(x, y, 0.0);
45.     }
46.     glEnd();
47.   }
49.   void setCenter(GLdouble x, GLdouble y)←中心座標設定メンバ関数
50.   {
51.     this->center_[0] = x;
52.     this->center_[1] = y;
53.   }
55.   void setNPoint(int n)←直線数の指定メンバ関数
56.   {
57.     this->nPoint_ = n;
58.   }
60.   void setRadius(GLdouble r)←直径指定メンバ関数
61.   {
62.     this->radius_ = r;
63.   }
64. }

GLObjectのメンバに加えて、中心座標と半径と何本の直線で表示するの変数とそれぞれのset関数を用意した。直径指定なのに変数名が半径なのは途中まで半径と思い込んでいたためで、気にしないでほしい。

ついでに、所々に出てくるGLColorなるものは、色指定でいちいち３つも値を描くのが面倒なため、クラス化したもの。中身はこんな感じ。

1. class GLColor{
2. private:
3.   GLdouble r_;
4.   GLdouble g_;
5.   GLdouble b_;
6. public:  GLColor():
7.     r_(0.0),g_(0.0),b_(0.0){}
8.   GLColor(GLdouble r, GLdouble g, GLdouble b):
9.     r_(r),g_(g),b_(b){}
10.   ~GLColor(){}
11.   GLdouble r(){ return this->r_; }
12.   GLdouble g(){ return this->g_; }
13.   GLdouble b(){ return this->b_; }
14. }

メンバ変数にRGBそれぞれの値を持っていて、メンバ関数から呼び出せるというもの。

前回作成した描画関数にこんな感じで書き足す

1. void display(){
2.   GLCircle circle;←円オブジェクトを作成
3.   GLColor color(0.0, 1.0,0.0);←緑色を作る
4.   circle.setColor(color);←色指定
5.   circle.setNPoint(100);←分割数
6.   circle.setCenter(0.1, 0.1);←中心座標指定
7.   glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
8.   circle.setObject();←配置
9.   glFlush();
10. }

メイン関数とかは前回と変わらない。これを実行すると次のようになる。

いくら何でも色のセンスが悪すぎだとは思う。が、気にしない。全体のソースはこちら→ WindowClass2.cpp

ついでに直線の本数を10本にしたものは次のようになる。

これはもはや円ではないと思う。円を描くクラスと言うより、正n角形を描画するクラスってことでおおような気もしてきた。今回はここまで。

OpenGLを試してみる

ターミナルでちょこまかするのに飽きてきたので、お絵かきをしてみようといきなりOpenGLに飛びついた。ちょっと調べてみるとどうやらGLUT(The OpenGL Utility Toolkit)というやつを使うと便利らしい。

Mac OS Xの場合、個別にインストールしなくてもDeveloper Toolsに含まれていることがわかった。さっそくWindowを作ってみる。

1. #include <cstdlib>
3. #include <GLUT/glut.h>
5. using namespace std;
7. void display(void)
8. {
9. }
10. int main(int argc, char* argv[], char* envp[])
11. {
12.   glutInit(&argc, argv);
13.   glutCreateWindow(argv[0]);
14.   glutDisplayFunc(display);
15.   glutMainLoop();
17.   return EXIT_SUCCESS;
18. }

TestGL.cppをダウンロード

どうもMac以外では「#include <GLUT/glut.h>」を「#include <GL/glut.h>」とすればいいらしい。ちなみに試してはいない。

1. 流れとしては「glutinit」にコマンドライン引数をそのまま渡して初期化する。
2. 「glutCreateWindow」でウィンドウを開く。引数はタイトルバーに表示される文字列らしい。
3. 「glutDisplayFunc」に描画関数の関数ポインタを渡す。描画や再描画のタイミングでここでしてした関数が呼ばれるらしい。
4. 「glutMainLoop」はイベントを待っているやつ。

また、ビルド時は「-framework」オプションが必要になる。

# g++ -o testGL testGL.cpp -framework GLUT -framework OpenGL

とするとOK。実行すると下のような味気ないWindowが表示される。
ただ、メイン関数内にglut〜、glut〜と書くのが、ごちゃごちゃしそうでいやなので、クラスにしてしまおうと改良してみた。そのソースは次の通り。

1. #include <string>
2. #include <cstdlib>
4. #include <GLUT/glut.h>
6. using namespace std;
8. void display()
9. {
10. }
12. class Window{
13. private:
14.   string title_;
15. public:
16.   Window(int argc, char* argv[], string title):
17.     title_(title)
18.   {
19.     glutInit(&argc, argv);
20.     glutCreateWindow(this->title_c_str());
21.     glutDisplayFunc(display);
22.     glutMainLoop();
23.   }
24.   ~Window(){}
25.   friend void display();
26. };
28. int main(int argc, char* argv[], char* envp[])
29. {
30.   Window w(argc, argv, "Window Class Version");
32.   return EXIT_SUCCESS;
33. }

WindowClass.cppをダウンロード

基本的な処理は一緒だが、Windowクラス内にglut〜の処理を放り込んでいる。コンストラクタ内で処理を行っているのがいけてないとは思う。また、描画関数をメンバに加えると、どうしてもうまく関数ポインタで渡せなかったので、フレンド関数としている。ここもなんだかいけてない。ちなみに実行したところは下のような感じ。

あいかわらず味気ない。一応ウインドウのタイトルにメンバ変数が反映されているのがわかる。

次はウインドウ内に描画しようと思うが、長くなってきたので次回に続く。