CThreeD.cs　→　C#３D立方体ワイヤーフレーム　序(第１回) for VS2013 Express

CBond.cs　　→　C#３D立方体ワイヤーフレーム　座標ブッコミ(第２回) for VS2013 Express

CRubic.cs　　→　C#３D立方体ワイヤーフレーム　マウスの座標渡し(第３回) for VS2013 Express
Form1.cs       ←　今回

今回は、作成したクラスを使用します。
プロジェクト名は変更なしでそのままで
ボタンと、picturebox1とtextbox1、textbox2を追加
してペタペタ貼り付けて下さい。





Form1　クラス

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で使用したのをそのまま使用。



この部分だけを差し替えただけです。
pictureBox1上でマウスがクリックされたとき以下の関数がよばれます。

pictureBox1_MouseDown　　　・・・マウスがクリックされたとき
pictureBox1_MouseUp　　　　・・・マウスがクリックから離されたとき
pictureBox1_MouseMove　　　・・・マウスをクリックしたまま動したとき


イベントといいます。
他にもいろいろイベントがありますが、ここではマウスのイベントを拾っています。




エディタ上で、右クリックしてプロパティをクリックすると
以下のような画面が表示されます。雷マークみたいをクリックします。
これが、このpictureBox1で拾えるイベントとなります。

pictureBox1_MouseDown　　　・・・マウスがクリックされたとき
pictureBox1_MouseUp　　　　・・・マウスがクリックから離されたとき
pictureBox1_MouseMove　　　・・・マウスをクリックしたまま動したとき

のそれぞれをWクリックすると、ソースに追加されます。
それを編集することになります。










右マウスがクリックされた状態で動いた時、m_pRubic.MoveCubes( point );が処理される。


このイベントという概念は、C#だけのものではなく他の言語にもあります。
Windowsだけでなく、Linuxにもあり、似たり寄ったりなので
こういうもんだと思って頂ければよいかと思います。




終わり。

CRubicクラス

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private CBond[] m_pBond = new CBond[3];


CBondの座標情報郡を入れている。
今回０番目しか使用していないが、増やすことで
座標情報を一つの塊としてそれぞれ動かす事が出来る。




マウスがクリックされたときのX,Y座標を取得。


マウスが動いたときに呼び出される。
（TurnViewPoint）は左クリックしたまま動いた時。
（MoveCubes）は左クリックしたまま動いた時。


次回は第４回目、マウスのイベントを拾ってこのクラスに渡す処理。

終わり。

今回はCBondクラスを紹介する。
他のクラスはほぼ、変化はないがこのクラスを差し替えることで、
様々な立体情報を記述する事が出来る。

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コネクト情報で、どの点と点を結ぶか情報を与えている。
第一回でも述べたが、bondはList＜int＞なのでAddで追加可能だ。


resultに再度入れているが、ここは別に必要ないが
List型に入れとくと便利なので使用。

SetVertex（）で、List<Vertex> の　m_Vertex　に座標を格納。

TransferScreen（）関数でList<Vertex> の　m_Vertex　に格納した座標を
マウスが上下に動かした分を、それぞれ角度に見立て、極座標を直行座標に変換し
X軸固定回転、Y軸固定回転のマトリックスで座標変換。

参照　C#３D立方体ワイヤーフレーム　序(第１回) for VS2013 Express





List<Vertex> の　m_Vertex　に格納した座標の要素分（m_Vertex[i].bond.Count;）
のそれぞれの座標に接続するラインを

gra.DrawLine(pen, point[0], point[1]);

で描画している。

このクラスをいろいろいじると様々な立体を３D化出来るので
一番楽しいところだ。

次の第三回は　CRubic　クラス。



終わり。

CThreeD.cs　→　C#３D立方体ワイヤーフレーム　序(第１回) for VS2013 Express

CBond.cs　　→　C#３D立方体ワイヤーフレーム　座標ブッコミ(第２回) for VS2013 Express

CRubic.cs　　→　C#３D立方体ワイヤーフレーム　マウスの座標渡し(第３回) for VS2013 Express
Form1.cs       →　C#３D立方体ワイヤーフレーム　終(第４回) for VS2013 Express

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Linq;

using System.Text;

using System.Threading.Tasks;

namespace WindowsFormsApplication1

{

    　class Class1

    　{

    　}
　}

}

---

CThreeDクラス

＃CThreeD.cs

---

---

CThreeD　クラスの説明
このクラスは、デカルト座標情報をVertexに入れて
 TransferScreen()関数で、２次元座標に投影している。

ここさえ押さえれば、後は様々な立体の３次元情報を
このクラスに与えればいいだけにゃ～♪

なので、ここが肝なので、ちょっと深入りしてみる。


３次元空間の座標移動を、３次元アフィン変換っていうらしいにゃ。
参考URL
ロール(φ)ピッチ(θ)ヨー(ψ)で回転する場合



しかし、このプログラムでは、
TransferVertex（）にて、PolarToVertex（）で極座標を
直行座標に返還後、X軸回転、Y軸回転を行っている。

マウスで、グリグリと動かす際、縦方向と横方向の
どちらかをX軸固定、Y軸固定と見立ている仕組みですね。
つまり、２つの情報しかインプットできないので、Z軸固定回転は使用していない。




まずは、２次元の場合の座標移動について考えてみる。


下記図の、座標P(x ,y)からQ(x', y')の2次元アフィン変換は

x' = x *cosθ - y*sinθ
y' = x *sinθ + y*cosθ

となる。この式は、加法定理から求まる。






加法定理

三角形OPQを考える、余弦定理より　
PQ＾2　=　2 - 2cos(αーβ)　・・・(1)
線分PQを座標で表した長さは
PQ^2=( cosβ　ー　cosα)^2 　＋　( sinβ　ー　sinα)^2 　・・・(２)
(１)（２）より
cos(αーβ)＝cosα＊cosβ ＋sinα＊ sinβ　・・・（３）
となる。（３）を用いて、
cos(α＋β)＝cos(αー（ーβ）)
　　　　＝cosα＊cos（ーβ） ＋sinα＊ sin（ーβ）
　　　　＝cosα＊cosβ ー　sinα＊ sinβ　・・・（４）
が求まる。sin(α＋β)の場合は（４）を用いて

sin(α＋β)＝cos(９０－（α＋β）)
　　　　＝cos(（９０－α）ーβ)
　　　　＝cos（９０－α）＊cosβ ＋sin（９０－α）＊ sinβ
　　　　＝sinα＊cosβ ＋　cosα＊ sinβ　・・・（５）

いま、求めた　座標P(x ,y)からQ(x', y')の2次元アフィン変換は
Z軸を固定して回転した場合である。

x' = x *cosθ - y*sinθ
y' = x *sinθ + y*cosθ

X軸、Y軸を固定した場合の２次元アフィン変換については以下。





この（B）の行列をつかうことで、X軸、Y軸それぞれで固定した座標変換を行った後に
次のPolarToVertex()関数で直行座標に変換している。

この関数では、極座標から、直行座標への変換を行っている。

 


以上が、座標を２次元に投影する仕組みである。
ざっくりと理解できたところで、



どこに座標を保持しているかというと、一旦MyPoint3Dクラスに保持している。



List<int>型は、C++のVector<int>に相当する。
ある座標の点が、どの座標の点と接続しているか分からなければ
線を引けないので、情報をもたせることにした。


格納の仕方は bond.Add()で格納する。
取り出し方は、bond.Countで要素数が分かるので
for(int i=0; bond.Count>i; i++) boud[i]　～
のようにする。

いわゆる、XYZ座標で表現するのをデカルト座標という。
MyPoint3Dでワンクッション置いて、Vertexに入れている。


次回は、CBoundクラスで立方体の座標を決定する。


終わり。

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.ComponentModel;

using System.Data;

using System.Drawing;

using System.Linq;

using System.Text;

using System.Threading.Tasks;

using System.Windows.Forms;

namespace WindowsFormsApplication1

{

    public partial class Form1 : Form

    {

        public class  MyPoint3D

        {

            public int x;

            public int y;

            public int z;

            public MyPoint3D() { }

            public MyPoint3D(int _x, int _y, int _z)

            {

                x = _x;

                y = _y;

                z = _z;

            }

        }

        public Form1()

        {

            InitializeComponent();

        }

        private void button1_Click(object sender, EventArgs e)

        {

            //描画先とするImageオブジェクトを作成する

            Bitmap canvas = new Bitmap(pictureBox1.Width, pictureBox1.Height);

            //ImageオブジェクトのGraphicsオブジェクトを作成する

            Graphics gra = Graphics.FromImage(canvas);

            //Penオブジェクトの作成(幅1の黒色)

            //(この場合はPenを作成せずに、Pens.Blackを使っても良い)

            Pen pen = new Pen(Color.Blue, 1);

           

            //コッホ曲線描画

            //drwKoch_main(gra, pen);

            //樹木曲線

            //drwTree_main(gra, pen);

            //ドラゴン曲線

            pen.Dispose();

            gra.Dispose();

            //PictureBox1に表示する

            pictureBox1.Image = canvas;

        }

        //ドラゴン

        public void drawDragon_main(Graphics gra, Pen pen)

        {

            int kaisu = int.Parse(textBox1.Text);

            //出発点となる一対の点を指定します

            MyPoint3D P = new MyPoint3D(170, 140, 0);

            MyPoint3D Q = new MyPoint3D(400, 350, 0);

            //対となる二点の間にドラゴン曲線を描きます

            drawDragon(gra, pen, P, Q, kaisu);

  

        }

        //ドラゴン曲線を描くメソッド

        public void drawDragon(Graphics g, Pen pen, MyPoint3D a, MyPoint3D b, int n)

        {

            MyPoint3D c = new MyPoint3D();

            int xx, yy;

            xx = b.x - a.x;

            yy = -(b.y - a.y);

            c.x = a.x + (xx + yy) / 2;

            c.y = b.y + (xx + yy) / 2;

            //最後なので、実際に線を引きます

            if (n <= 0)

            {

                g.DrawLine(pen, a.x, a.y, c.x, c.y);   //点Aから点Cへ

                g.DrawLine(pen, b.x, b.y, c.x, c.y);   //点Bから点Cへ

            }

            //最後ではないので、さらにメソッドを呼び出します（再帰処理）

            else

            {

                drawDragon(g, pen, a, c, n - 1);    //点Aから点Cへ

                drawDragon(g, pen, b, c, n - 1);    //点Bから点Cへ

            }

        }           

    }

}

using System.Collections.Generic;

using System.ComponentModel;

using System.Data;

using System.Drawing;

using System.Linq;

using System.Text;

using System.Threading.Tasks;

using System.Windows.Forms;

namespace WindowsFormsApplication1

{

    public partial class Form1 : Form

    {

        public class  MyPoint3D

        {

            public int x;

            public int y;

            public int z;

            public MyPoint3D() { }

            public MyPoint3D(int _x, int _y, int _z)

            {

                x = _x;

                y = _y;

                z = _z;

            }

        }

        public Form1()

        {

            InitializeComponent();

        }

        private void button1_Click(object sender, EventArgs e)

        {

            //描画先とするImageオブジェクトを作成する

            Bitmap canvas = new Bitmap(pictureBox1.Width, pictureBox1.Height);

            //ImageオブジェクトのGraphicsオブジェクトを作成する

            Graphics gra = Graphics.FromImage(canvas);

            //Penオブジェクトの作成(幅1の黒色)

            //(この場合はPenを作成せずに、Pens.Blackを使っても良い)

            Pen pen = new Pen(Color.Blue, 1);

           

            //コッホ曲線描画

            //drwKoch_main(gra, pen);

            pen.Dispose();

            gra.Dispose();

            //PictureBox1に表示する

            pictureBox1.Image = canvas;

        }

        //樹木曲線

        public void drwTree_main(Graphics gra, Pen pen)

        {

            //３対の点を指定します

            MyPoint3D P = new MyPoint3D(100, 400, 0);

            MyPoint3D Q = new MyPoint3D(100, 100, 0);

            MyPoint3D R = new MyPoint3D(250, 400, 0);

            MyPoint3D S = new MyPoint3D(250, 100, 0);

            MyPoint3D T = new MyPoint3D(400, 400, 0);

            MyPoint3D U = new MyPoint3D(400, 100, 0);

            //それぞれの対をなす２点間に樹木曲線を描きます

            drawTree(gra, pen, P, Q, 3);

            drawTree(gra, pen, R, S, 4);

            drawTree(gra, pen, T, U, 5);

        }

        //樹木曲線を描くメソッド

        public void drawTree(Graphics g, Pen pen, MyPoint3D a, MyPoint3D b, int n)

        {

            double STEM_RATIO = 0.25, BRANCH_RATIO = 0.6;

            MyPoint3D c = new MyPoint3D();

            MyPoint3D d = new MyPoint3D();

            MyPoint3D e = new MyPoint3D();

            int sign;

            int xx, yy;

            double angle1, angle2, center_length, branch_length;

            xx = b.x - a.x;

            yy = -(b.y - a.y);

            angle1 = Math.Atan((double)yy / xx) + Math.PI / 6;

            angle2 = Math.Atan((double)yy / xx) - Math.PI / 6;

            center_length = Math.Sqrt(xx * xx + yy * yy) * (1 - STEM_RATIO);

            branch_length = BRANCH_RATIO * center_length;

            //元の直線が右下がりなら符号をマイナスにします

            sign = (xx >= 0) ? 1 : -1;

            c.x = (int)(a.x + STEM_RATIO * xx);

            c.y = (int)(a.y - STEM_RATIO * yy);

            d.x = c.x + sign * (int)(branch_length * Math.Cos(angle1));

            d.y = c.y - sign * (int)(branch_length * Math.Sin(angle1));

            e.x = c.x + sign * (int)(branch_length * Math.Cos(angle2));

            e.y = c.y - sign * (int)(branch_length * Math.Sin(angle2));

            //幹の部分は再帰を行わないので、点Aから点Cへ実際に線を引きます

            g.DrawLine(pen, a.x, a.y, c.x, c.y);

            //最後なので、実際に線を引きます

            if (n <= 0)

            {

                g.DrawLine(pen, c.x, c.y, b.x, b.y);   //中央部（点Cから点Bへ）

                g.DrawLine(pen, c.x, c.y, d.x, d.y);   //左の枝（点Cから点Dへ）

                g.DrawLine(pen, c.x, c.y, e.x, e.y);   //右の枝（点Cから点Eへ）

            }

            //最後ではないので、更にメソッドを呼び出します（再帰処理）

            else

            {

                drawTree(g, pen, c, b, n - 1);   //中央部（点Cから点Bへ）

                drawTree(g, pen, c, d, n - 1);   //左の枝（点Cから点Dへ）

                drawTree(g, pen, c, e, n - 1);   //右の枝（点Cから点Eへ）        

            }

        } 

     

    }

}

---

コッホ曲線の代わりに、

drwTree_main()
drwTree()

を追加した。

後は、同じですね。

終わり。

参考 URL



参考ページを元にC#用に作った。

---

Point3D構造体を使用しようとしたが、PresentationCore.dllがなかったので
MyPoint3Dクラスを作成。

参考にした、drawKoch()関数は、Java言語で書かれているが
メソッド名が、似ていて簡単にC＃に移動出来た。
C＃の場合、PENを変数に教えてあげる必要がある。

C＃の場合
g.DrawLine(pen, a.x, a.y, c.x, c.y);    //点Aから点Cへ

Javaの場合
g.drawLine(a.x,a.y,c.x,c.y);    //点Aから点Cへ

違いはこれくらいか。

textBox1.Textは回帰回数を指定出来る。
エディタ側で、textBox1.Text上で右クリックしてプロパティを選択し
text値の値を３にして下さい。




textBox1.Textのプロパティ値のtextを３にする。


これで、初期設定が３になっています。





終わり。

#include <string.h>

#include <iostream>

#ifdef __cplusplus

#define DLLEXPORT extern "C" __declspec(dllexport)

#else

#define DLLEXPORT __declspec(dllexport)

#endif

using namespace std; 

//整数値を返す

DLLEXPORT int  add(int a, int b) {

    return a + b;

}

//文字列の参照値渡し

DLLEXPORT void  test_str(char *str)

{

sprintf(str, "%sだにゃん♪", str);

}

vcvarsall amd64_x86

でしたね。

コマンドラインの場合でコンパイルした際６４ビットにしましたが
今回は３２ビットにします。

なぜならC＃の、VS2015のエディタを使うと３２ビット優先になっているからです。
６４ビットのままだとエラーとなります。

メニュウ＞プロパティ＞ビルド　で確認。




なので、６４BitでDLL作った方は、３２Bitに切り替える必要があります。
（もしくは、C#側を代える必要がありますが、今回DLL側を代えています。）

３２Bitに切り替える。
>"C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio 14.0\VC\vcvarsall.bat" amd64_x86

ソースの有りかに移動
>cd /d S:\plog\vs2015\C＃helloGUI2\mydll

コンパイル
>cl mydll.cpp /LD /EHsc

---

C#側
Windowsアプリを作成してみよう for VS2015 Express for Desktop C#
にて作ったコードを流用し、以下のようにします。

Form1.cs

---

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.ComponentModel;

using System.Data;

using System.Drawing;

using System.Linq;

using System.Text;

using System.Threading.Tasks;

using System.Windows.Forms;

// DllImportに必要

using System.Runtime.InteropServices;

namespace C_helloGUI

{

    public partial class Form1 : Form

    {

        //数値の値渡し

        [DllImport("mydll.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]

        private extern static int add(int a, int b);

        //文字列の参照渡し

        [DllImport("mydll.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]

        private extern static void test_str(StringBuilder str);

        public Form1()

        {

            InitializeComponent();

        }

        private void button1_Click(object sender, EventArgs e)

        {

            //textBox1.Text = "Hello　World！";

            //追記部分

            int result = add(10, 3);

            Console.WriteLine("dll add = {0}", result);

            StringBuilder buff = new StringBuilder();

            buff.Append("C#からの文字列");

            test_str(buff);

            Console.WriteLine("dll test_str = {0}", buff);

            textBox1.Text = buff.ToString();

        }

    }

}

 

---

これを、F5にてビルドしましょう。
するとエラーとなります。当然ですね、DLLを移動させていませんから

bin\Debug配下に、C＃helloGUI.exe が出来るのでここにVC++で作成したDLLを置きます。

 



mydll.dll と C＃helloGUI.exe　を同じフォルダに配置しましたら
F5にてビルドしましょう。

Button1を押すと、DLLに渡った文字列に「だにゃん♪」が付加されて
TextBoxに表示されているのがわかると思います。

 


いかがですか？出来ましたでしょうか？
こなれてくると、修正したDLLの移動が面倒になってきますよね。

その際は、メモ帳を開いて　makedll.bat　の名前にして

makedll.bat

---

---

のような感じにして、同じVC++側のフォルダに置きます。
copyコマンドについては、詳細はググってみてください。
/yオプションは強制上書きします。

コピー先はC#のDebugフォルダを指定して下さい。
相対パスで失敗する場合は、フルパスしてみてください。





バッチファイルを利用すると、手間が省けますよね。


終わり。

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