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  マテリアルによる半透明処理

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 マテリアルを使用した半透明処理を行います。今回は簡単な距離判定を行い、反対側から見ても問題なく透けて見えるようにしています。

マテリアルによる半透明処理

 下のリンクから今回のプロジェクトをダウンロードできます。

ファイル名 言語 サイズ バージョン
materialalphablend_cs_1_1.zip C# 26KB 1.1
materialalphablend_vb_1_1.zip VB.NET 32KB 1.1
materialalphablend_cpp_1_1.zip C++/CLI 14KB 1.1

 今回のメインコードファイルを載せます。重要なコードを赤色で表示させています

MainSample.cs

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Diagnostics;
using System.Drawing;
using System.Text;
using System.Windows.Forms;
using Microsoft.DirectX;
using Microsoft.DirectX.Direct3D;

namespace MDXSample
{
    /// <summary>
    /// メインサンプルクラス
    /// </summary>
    public partial class MainSample : IDisposable
    {
        /// <summary>
        /// ティーポットメッシュ
        /// </summary>
        private Mesh _mesh = null;

        /// <summary>
        /// 青ティーポットの位置
        /// </summary>
        private Vector3 _blueTeapotPosition = new Vector3(1.0f, 0.0f, 2.0f);

        /// <summary>
        /// 赤ティーポットの位置
        /// </summary>
        private Vector3 _redTeapotPosition = new Vector3(0.0f, 0.0f, 0.0f);

        /// <summary>
        /// 青ティーポットのマテリアル
        /// </summary>
        private Material _blueTeapotMaterial;

        /// <summary>
        /// 青ティーポットのマテリアル
        /// </summary>
        private Material _redTeapotMaterial;


        /// <summary>
        /// アプリケーションの初期化
        /// </summary>
        /// <param name="topLevelForm">トップレベルウインドウ</param>
        /// <returns>全ての初期化がOKなら true, ひとつでも失敗したら false を返すようにする</returns>
        /// <remarks>
        /// false を返した場合は、自動的にアプリケーションが終了するようになっている
        /// </remarks>
        public bool InitializeApplication(MainForm topLevelForm)
        {
            // フォームの参照を保持
            this._form = topLevelForm;

            // 入力イベント作成
            this.CreateInputEvent(topLevelForm);


            try
            {
                // Direct3D デバイス作成
                this.CreateDevice(topLevelForm);

                // フォントの作成
                this.CreateFont();
            }
            catch (DirectXException ex)
            {
                // 例外発生
                MessageBox.Show(ex.ToString(), "エラー", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Error);
                return false;
            }

            // XYZライン作成
            this.CreateXYZLine();


            // ティーポットメッシュの作成
            this._mesh = Mesh.Teapot(this._device);

            // 青のマテリアル
            this._blueTeapotMaterial.Diffuse = Color.FromArgb(192, 64, 64, 255);
            this._blueTeapotMaterial.Ambient = Color.FromArgb(192, 64, 64, 64);

            // 赤のマテリアル
            this._redTeapotMaterial.Diffuse = Color.FromArgb(192, 255, 64, 64);
            this._redTeapotMaterial.Ambient = Color.FromArgb(192, 64, 64, 64);


            // ライトを設定
            this.SettingLight();

            // アルファブレンディング方法を設定
            this._device.RenderState.SourceBlend = Blend.SourceAlpha;
            this._device.RenderState.DestinationBlend = Blend.InvSourceAlpha;

            // アルファブレンディングを有効にする
            this._device.RenderState.AlphaBlendEnable = true;

            return true;
        }

        /// <summary>
        /// メインループ処理
        /// </summary>
        public void MainLoop()
        {
            // カメラの設定
            this.SettingCamera();


            // 描画内容を単色でクリアし、Zバッファもクリア
            this._device.Clear(ClearFlags.ZBuffer | ClearFlags.Target, Color.SkyBlue, 1.0f, 0);

            // 「BeginScene」と「EndScene」の間に描画内容を記述する
            this._device.BeginScene();


            // ライトを無効
            this._device.RenderState.Lighting = false;

            // 原点に配置
            this._device.SetTransform(TransformType.World, Matrix.Identity);

            // XYZラインを描画
            this.RenderXYZLine();


            // ライトを有効
            this._device.RenderState.Lighting = true;

            // レンズの位置を計算
            float radius = this._lensPosRadius;
            float theta = Geometry.DegreeToRadian(this._lensPosTheta);
            float fai = Geometry.DegreeToRadian(this._lensPosPhi);
            Vector3 lensPosition = new Vector3(
                (float)(radius * Math.Cos(theta) * Math.Cos(fai)),
                (float)(radius * Math.Sin(fai)),
                (float)(radius * Math.Sin(theta) * Math.Cos(fai)));

            // どちらが近いか比較
            if (Vector3.Length(lensPosition - this._redTeapotPosition) <
                Vector3.Length(lensPosition - this._blueTeapotPosition))
            {
                // 赤のティーポットの方が近い場合、青のティーポットから描画
                this.RenderTeapot(this._blueTeapotMaterial, this._blueTeapotPosition);
                this.RenderTeapot(this._redTeapotMaterial, this._redTeapotPosition);
            }
            else
            {
                // 青のティーポットの方が近い、赤のティーポットから描画
                this.RenderTeapot(this._redTeapotMaterial, this._redTeapotPosition);
                this.RenderTeapot(this._blueTeapotMaterial, this._blueTeapotPosition);
            }


            // 文字列の描画
            this._font.DrawText(null, "[Escape]終了", 0, 0, Color.White);
            this._font.DrawText(null, "θ:" + this._lensPosTheta, 0, 12, Color.White);
            this._font.DrawText(null, "φ:" + this._lensPosPhi, 0, 24, Color.White);

            // 描画はここまで
            this._device.EndScene();

            // 実際のディスプレイに描画
            this._device.Present();

            // アプリケーションの終了操作
            if (this._keys[(int)Keys.Escape])
            {
                this._form.Close();
            }
        }

        /// <summary>
        /// ティーポットの描画
        /// </summary>
        /// <param name="material">マテリアル</param>
        /// <param name="position">位置</param>
        private void RenderTeapot(Material material, Vector3 position)
        {
            // マテリアル
            this._device.Material = material;

            // 座標変換
            this._device.SetTransform(TransformType.World, Matrix.Translation(position));

            // ティーポットを描画
            this._mesh.DrawSubset(0);
        }

        /// <summary>
        /// リソースの破棄をするために呼ばれる
        /// </summary>
        public void Dispose()
        {
            // メッシュの解放
            if (this._mesh != null)
            {
                this._mesh.Dispose();
            }
            
            // リソースの破棄
            this.DisposeResource();
        }
    }
}

 では、赤文字の部分を説明していきます。MainSamplePartial.cs ファイルのコードはこちらです。


/// <summary>
/// ティーポットメッシ��
/// </summary>
private Mesh _mesh = null;

/// <summary>
/// 青ティーポットの位置
/// </summary>
private Vector3 _blueTeapotPosition = new Vector3(1.0f, 0.0f, 2.0f);

/// <summary>
/// 赤ティーポットの位置
/// </summary>
private Vector3 _redTeapotPosition = new Vector3(0.0f, 0.0f, 0.0f);

/// <summary>
/// 青ティーポットのマテリアル
/// </summary>
private Material _blueTeapotMaterial;

/// <summary>
//// 青ティーポットのマテリアル
/// </summary>
private Material _redTeapotMaterial;

 今回は2つの色違いティーポットを描画して半透明が行われているかをチェックします。ここではメッシュと、各ティーポットの位置とマテリアルの情報を持つようにします。

 位置に関しては動かないのでここで設定しておきます。マテリアルはここでは設定できないので、初期化メソッド内で設定するようにしています。


// 青のマテリアル
this._blueTeapotMaterial.Diffuse = Color.FromArgb(192, 64, 64, 255);
this._blueTeapotMaterial.Ambient = Color.FromArgb(192, 64, 64, 64);

// 赤のマテリアル
this._redTeapotMaterial.Diffuse = Color.FromArgb(192, 255, 64, 64);
this._redTeapotMaterial.Ambient = Color.FromArgb(192, 64, 64, 64);

 ここでマテリアルの設定を行っています。前回頂点データによる半透明処理では頂点データのディフューズ色にアルファ値を設定していましたが、マテリアルの場合も同じようにマテリアルにアルファ値を設定します。基本的に違いはこれだけです。


// ライトを設定
this.SettingLight();

// アルファブレンディング方法を設定
this._device.RenderState.SourceBlend = Blend.SourceAlpha;
this._device.RenderState.DestinationBlend = Blend.InvSourceAlpha;

// アルファブレンディングを有効にする
this._device.RenderState.AlphaBlendEnable = true;

 マテリアルを使用するので同時にライトの設定も行います。前回同様アルファブレンディングも有効にしておきます。


// レンズの位置を計算
float radius = this._lensPosRadius;
float theta = Geometry.DegreeToRadian(this._lensPosTheta);
float fai = Geometry.DegreeToRadian(this._lensPosPhi);
Vector3 lensPosition = new Vector3(
    (float)(radius * Math.Cos(theta) * Math.Cos(fai)),
    (float)(radius * Math.Sin(fai)),
    (float)(radius * Math.Sin(theta) * Math.Cos(fai)));

 後はメッシュを描画すれば前回同様、半透明に見えるのですが、それだとあまりにも簡単すぎるので今回はカメラの方向を変えても奥のポリゴン(ティーポット)から描画できるように簡単な距離判定を行います。

 まずカメラの位置を使わないといけないので、あらかじめ計算しておきます。実際にカメラのレンズ位置を計算する式とまったく同じです。


// どちらが近いか比較
if (Vector3.Length(lensPosition - this._redTeapotPosition) <
    Vector3.Length(lensPosition - this._blueTeapotPosition))
{
    // 赤のティーポットの方が近い場合、青のティーポットから描画
    this.RenderTeapot(this._blueTeapotMaterial, this._blueTeapotPosition);
    this.RenderTeapot(this._redTeapotMaterial, this._redTeapotPosition);
}
else
{
    // 青のティーポットの方が近い、赤のティーポットから描画
    this.RenderTeapot(this._redTeapotMaterial, this._redTeapotPosition);
    this.RenderTeapot(this._blueTeapotMaterial, this._blueTeapotPosition);
}

 レンズの位置を求めたら、各ティーポットとの距離を計算します。

 ベクトルから距離を求めるには「Vector3.Length」メソッドで求めることが出来ます。

 距離を求めるには、青のティーポットの図のように「原点からカメラの位置へのベクトル」から「原点からティーポットの位置へのベクトル」分を引けば「ティーポットからカメラの位置へのベクトル」が求まるのでその長さを計算します。
 赤のティーポットに関しては原点位置にあるので、カメラ位置へのベクトルをそのまま使用すればいいのですが、念のため計算しています。

赤のティーポットの距離  青のティーポットの距離
赤のティーポットの位置は原点なので引いても値は変化しない

 2つの距離が求まったら長さの判定を行い、「」のティーポットが近いなら遠くにある「」のティーポットから順番に描画します。「」のティーポットが近いなら遠くにある「」のティーポットから順番に描画します。

 そうするとわざわざZバッファを無効にしなくてもうまく半透明処理が出来ていることがわかります。(ちなみに暗いのはライトの関係です

距離判定での描画

 ただ、今回はソートしているわけではない��で、��際の����グ��ミン��で����描画順リスト���を作成���てソ��トするのが普通だ���思います。それは���自作ってみてください。

 「RenderTeapot」メソッドは描画処理をまとめるために作成したものであり、マテリアルと位置を引数として渡せばティーポットを描画するようになっています。(次セクション参照)


/// <summary>
/// ティーポットの描画
/// </summary>
/// <param name="material">マテリアル</param>
/// <param name="position">位置</param>
private void RenderTeapot(Material material, Vector3 position)
{
    // マテリアル
    this._device.Material = material;

    // 座標変換
    this._device.SetTransform(TransformType.World, Matrix.Translation(position));

    // ティーポットを描画
    this._mesh.DrawSubset(0);
}

 渡されたマテリアルと位置によってティーポットを描画するメソッドです。何か特別な処理をしているわけではありません。

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