【１】フルバージョン
１１．チュートリアル
１１０２．物理計算を使った３Ｄの配置
このサンプルはFullSample102というディレクトリに含まれます。BaseCrossDx11VS2017.sln、BaseCrossDx11VS2019.slnというソリューションを開くとDx11版が起動します。
BaseCrossDx12VS2017.sln、BaseCrossDx12VS2017.slnというソリューションを開くとDx12版が起動します。
VS2017、VS2019はVisualStdioのバージョンです。
実行結果は以下のような画面が出ます。
図1102a
このサンプルもXBoxコントローラが必須になります。
Rigidbodyコンポーネント
前項のBaseCrossとの比較表にも説明しましたように、BaseCross64ではRigidbodyコンポーネントはすなわち物理計算をするコンポーネントです。この項ではRigidbodyコンポーネントの基本的な使い方、を説明します。
プレイヤー
まずプレイヤーからです。プレイヤーはPlayer.h/cppに実装があります。以下は、構築用関数であるPlayer::OnCreate()関数です。
//初期化
void Player::OnCreate() {
//初期位置などの設定
auto PtrTrans = GetComponent<Transform>();
PtrTrans->SetScale(Vec3(m_Scale)); //直径25センチの球体
PtrTrans->SetRotation(0.0f, 0.0f, 0.0f);
auto bkCamera = App::GetApp()->GetScene<Scene>()->GetBackupCamera();
Vec3 FirstPos;
if (!bkCamera) {
FirstPos = Vec3(0, m_Scale * 0.5f, 0);
}
else {
FirstPos = App::GetApp()->GetScene<Scene>()->GetBackupPlayerPos();
}
PtrTrans->SetPosition(FirstPos);
//WorldMatrixをもとにRigidbodySphereのパラメータを作成
PsSphereParam param(PtrTrans->GetWorldMatrix(),1.0f,false, PsMotionType::MotionTypeActive);
//RigidbodySphereコンポーネントを追加
auto PsPtr = AddComponent<RigidbodySphere>(param);
//自動的にTransformを設定するフラグは無し
PsPtr->SetAutoTransform(false);
//文字列をつける
auto PtrString = AddComponent<StringSprite>();
PtrString->SetText(L"");
PtrString->SetTextRect(Rect2D<float>(16.0f, 16.0f, 640.0f, 480.0f));
//影をつける（シャドウマップを描画する）
auto ShadowPtr = AddComponent<Shadowmap>();
//影の形（メッシュ）を設定
ShadowPtr->SetMeshResource(L"DEFAULT_SPHERE");
//描画コンポーネントの設定
auto PtrDraw = AddComponent<BcPNTStaticDraw>();
//描画するメッシュを設定
PtrDraw->SetMeshResource(L"DEFAULT_SPHERE");
//描画するテクスチャを設定
PtrDraw->SetTextureResource(L"TRACE_TX");
//透明処理
SetAlphaActive(true);
//カメラを得る
auto PtrCamera = dynamic_pointer_cast<MyCamera>(OnGetDrawCamera());
if (PtrCamera) {
//MyCameraである
//MyCameraに注目するオブジェクト（プレイヤー）の設定
PtrCamera->SetTargetObject(GetThis<GameObject>());
PtrCamera->SetTargetToAt(Vec3(0, 0.25f, 0));
}
}
struct PsSphereParam : public PsParam {
float m_Radius;
PsSphereParam() :
m_Radius(1.0f)
{}
PsSphereParam(const bsm::Mat4x4& mat,
float mass, bool UseSleep, PsMotionType mtype){
//basecrossのスケーリングは直径基準なので、半径基準にする
m_Radius = mat.scaleInMatrix().y * 0.5f;
m_Mass = mass;
//慣性テンソルの計算
m_Inertia = BasePhysics::CalcInertiaSphere(m_Radius, m_Mass);
m_UseSleep = UseSleep;
m_MotionType = mtype;
m_Quat = mat.quatInMatrix();
m_Pos = mat.transInMatrix();
}
};
struct PsParam {
PsMotionType m_MotionType;
bsm::Quat m_Quat;
bsm::Vec3 m_Pos;
bsm::Vec3 m_LinearVelocity;
bsm::Vec3 m_AngularVelocity;
bool m_UseSleep;
float m_Mass;
//慣性テンソル
bsm::Mat3x3 m_Inertia;
float m_Restitution;
float m_Friction;
//衝突判定制御
uint32_t m_ContactFilterSelf;
uint32_t m_ContactFilterTarget;
//オフセット値
bsm::Quat m_OffsetOrientation;
bsm::Vec3 m_OffsetPosition;
PsParam() :
m_Quat(),
m_Pos(0),
m_LinearVelocity(0),
m_AngularVelocity(0),
m_UseSleep(true),
m_Mass(0.0f),
m_Inertia(),
m_Restitution(0.2f),
m_Friction(0.6f),
m_ContactFilterSelf(0xffffffff),
m_ContactFilterTarget(0xffffffff),
m_OffsetOrientation(),
m_OffsetPosition(0.0f)
{
m_Quat.identity();
m_OffsetOrientation.identity();
}
};
サンプルのプレイヤーは
PsSphereParam param(PtrTrans->GetWorldMatrix(),1.0f,false, PsMotionType::MotionTypeActive);
続く
//自動的にTransformを設定するフラグは無し
PsPtr->SetAutoTransform(false);
プレイヤーの場合は、コントローラに合わせて位置や回転が目まぐるしく変化します。この値を物理計算に加えなければいけないためfalseにします。
プレイヤーの更新処理はPlayer::OnUpdate()で行います。
void Player::OnUpdate() {
//コントローラチェックして入力があればコマンド呼び出し
m_InputHandler.PushHandle(GetThis<Player>());
auto Vec = GetMoveVector();
auto PtrPs = GetComponent<RigidbodySphere>();
auto Velo = PtrPs->GetLinearVelocity();
//xとzの速度を修正
Velo.x = Vec.x * 5.0f;
Velo.z = Vec.z * 5.0f;
//速度を設定
PtrPs->SetLinearVelocity(Velo);
}
修正した値は、そのままRigidbodySphere（球体のRigidbody）に戻します。
RigidbodyコンポーネントはOnUpdate()とOnUpdate2()の間に物理的な計算をします。ですので、その結果をTransformに設定するのは、Player::OnUpdate2()で行います。
void Player::OnUpdate2() {
//RigidbodySphereからTransformへのパラメータの設定
//自動的に設定はされない設定になっているので自分で行う
auto PtrPs = GetComponent<RigidbodySphere>();
auto Ptr = GetComponent<Transform>();
//位置情報はそのまま設定
Ptr->SetPosition(PtrPs->GetPosition());
//回転の計算
Vec3 Angle = GetMoveVector();
if (Angle.length() > 0.0f) {
//補間処理を行う回転。
RotToHead(Angle, 0.1f);
}
//文字列の表示
DrawStrings();
}
回転については、進行方向を見るようにしたいのでRotToHead(Angle, 0.1f);呼び出しで行います。
void Player::RotToHead(const Vec3& Velocity, float LerpFact) {
if (LerpFact <= 0.0f) {
//補間係数が0以下なら何もしない
return;
}
auto PtrTransform = GetComponent<Transform>();
//回転の更新
if (Velocity.length() > 0.0f) {
bsm::Vec3 Temp = Velocity;
Temp.normalize();
float ToAngle = atan2(Temp.x, Temp.z);
Quat Qt;
Qt.rotationRollPitchYawFromVector(bsm::Vec3(0, ToAngle, 0));
Qt.normalize();
//現在の回転を取得
Quat NowQt = PtrTransform->GetQuaternion();
//現在と目標を補間
if (LerpFact >= 1.0f) {
NowQt = Qt;
}
else {
//クオータニオンの補間処理
NowQt = XMQuaternionSlerp(NowQt, Qt, LerpFact);
}
PtrTransform->SetQuaternion(NowQt);
}
}
このように、初期化時に設定した
//自動的にTransformを設定するフラグは無し
PsPtr->SetAutoTransform(false);
アクティブなオブジェクト
このサンプルでは、いくつかの動かすことができるオブジェクトがあります。Character.h/cppに記述があります。起動時に上から降ってくるオブジェクトです。落ちる場所や、当たる位置に応じて、自動的に回転や跳ね返りをします。
形状も箱と球があります。箱はActivePsBoxで球はActivePsSphereです。どちらも処理はあまり変わりませんので、ActivePsBoxについて説明します。
ActivePsBoxの初期化（構築）処理は ActivePsBox::OnCreate()です。
void ActivePsBox::OnCreate() {
auto PtrTrans = GetComponent<Transform>();
PtrTrans->SetScale(m_Scale);
PtrTrans->SetQuaternion(m_Qt);
PtrTrans->SetPosition(m_Position);
//影をつける
auto ShadowPtr = AddComponent<Shadowmap>();
ShadowPtr->SetMeshResource(L"DEFAULT_CUBE");
auto PtrDraw = AddComponent<BcPNTStaticDraw>();
PtrDraw->SetFogEnabled(true);
PtrDraw->SetMeshResource(L"DEFAULT_CUBE");
PtrDraw->SetOwnShadowActive(true);
PtrDraw->SetTextureResource(L"SKY_TX");
//物理計算ボックス
PsBoxParam param(PtrTrans->GetWorldMatrix(), 1.0f, true, PsMotionType::MotionTypeActive);
auto PsPtr = AddComponent<RigidbodyBox>(param);
このオブジェクトは、自分で動くわけではないのでActivePsBox::OnUpdate()などは記述する必要がありません。配置すれば勝手に他の物理オブジェクトと相互作用します。
もちろんプレイヤーが体当たりすれば動きます。ActivePsSphereもActivePsSphere::OnCreate()のみ記述されます（コンストラクタ、デストラクタは記述が必要）。
動かないオブジェクト
動かないオブジェクトはFixedPsBoxです。Character.h/cppに記述があります。FixedPsBoxはゲーム盤（床）と前方中央にある箱です。ActivePsBoxなどが落ちてくる場所にあります。
こちらも初期化処理のみ記述すれば実装できます。以下は FixedPsBox::OnCreate()関数です。
void FixedPsBox::OnCreate() {
auto PtrTrans = GetComponent<Transform>();
PtrTrans->SetScale(m_Scale);
PtrTrans->SetQuaternion(m_Qt);
PtrTrans->SetPosition(m_Position);
//影をつける
auto ShadowPtr = AddComponent<Shadowmap>();
ShadowPtr->SetMeshResource(L"DEFAULT_CUBE");
auto PtrDraw = AddComponent<BcPNTStaticDraw>();
PtrDraw->SetFogEnabled(true);
PtrDraw->SetMeshResource(L"DEFAULT_CUBE");
PtrDraw->SetOwnShadowActive(true);
PtrDraw->SetTextureResource(L"SKY_TX");
//物理計算ボックス
PsBoxParam param(PtrTrans->GetWorldMatrix(), 0.0f, true, PsMotionType::MotionTypeFixed);
auto PsPtr = AddComponent<RigidbodyBox>(param);
}
まとめ
Rigidbodyコンポーネントを使うことにより、勝手に物理的な動きをするようになります。ここで注意したいのは、物理オブジェクトを配置しただけでゲームを作ったような気になるという点です。
ゲームは物理シミュレーションではありません。物理計算はあくまで、たんなる道具にほかなりません。
その道具がユーザーが楽しく遊ぶための手段として有効であればどんどん使うべきですが、無理やり使っても、あまりいいことはないことを覚えておきましょう。
またRigidbodyコンポーネントはここで紹介した以外でもいろんな機能がありますし、もっといろんな形状を作成することができます。それらについては、のちのサンプルで紹介したいと思います。