LoginSignup
3
2

Delete article

Deleted articles cannot be recovered.

Draft of this article would be also deleted.

Are you sure you want to delete this article?

More than 5 years have passed since last update.

@7shi

F#にOpenGLの歯車デモを移植

Last updated at Posted at 2017-01-19

F#でOpenGLを使うことができたので、デモプログラムを移植してみました。

gears.gif

シリーズの記事です。

関連するコードをまとめたリポジトリです。

【注意】この記事のサンプルはレガシーなAPIを使っています。新しいAPIへの移行は機会を改めることにして、今回はレガシーなまま進めます。

移植

前回の記事で作ったOpenGLサポートに足りない機能を補いながら移植を進めました。

完成したコードを説明します。

※ GL7 という名前は適当で、7は七誌の七です。

コンテキスト

元のC言語の main() から初期化部を抜粋します。

gears.c
main(int argc, char *argv[])
{
  （略）
  glutCreateWindow("Gears");
  init();

GLUTではコンテキストが1つしかないため切り替える必要がありませんが、GLFormでは必要に応じて切り替える方針です。

init() ではOpenGLの関数を使用しています。

gears.c
static void
init(void)
{
  （略）
  glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, pos);
  glEnable(GL_CULL_FACE);
  glEnable(GL_LIGHTING);
  glEnable(GL_LIGHT0);
  glEnable(GL_DEPTH_TEST);

GLFormではPaintだけ特別扱いでコンテキストを切り替えています。必要に応じてハンドラを追加していてはきりがないため、Paint以外では必要に応じてコンテキストを切り替えるようにします。

スコープアウト時にコンテキストを手放すため、後片付け用のクラスを実装します。

※ RAIIは手法の略語です。

type RAII(dtor) =
    interface IDisposable with override x.Dispose() = dtor()

RAIIを使ってスコープ内だけでコンテキストを取得するメソッドを実装します。

    member x.MakeCurrent() =
        ignore <| wglMakeCurrent(hDC, hGLRC)
        new RAII(fun () -> ignore <| wglMakeCurrent(0n, 0n))

F#の初期化部でMakeCurrentを使います。GLUTでは起動直後にReshapeイベントが発生しますがWindows Formsでは発生しないため、明示的にハンドラを呼びます。

gears.fsx
    let f = new GLForm(Text = "Gears")
    f.Load.Add <| fun _ ->
        use raii = f.MakeCurrent()
        init()
        reshape f

イベントハンドリング

main() でGUIのイベントハンドラを設定しています。

gears.c
main(int argc, char *argv[])
{
  （略）
  glutDisplayFunc(draw);
  glutReshapeFunc(reshape);
  glutKeyboardFunc(key);
  glutSpecialFunc(special);
  glutVisibilityFunc(visible);

reshape() はウィンドウのリサイズを処理します。ここでもOpenGLの関数が使われています。

gears.c
/* new window size or exposure */
static void
reshape(int width, int height)
{
  GLfloat h = (GLfloat) height / (GLfloat) width;

  glViewport(0, 0, (GLint) width, (GLint) height);
  glMatrixMode(GL_PROJECTION);
  glLoadIdentity();
  glFrustum(-1.0, 1.0, -h, h, 5.0, 60.0);
  glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
  glLoadIdentity();
  glTranslatef(0.0, 0.0, -40.0);
}

イベントハンドラで必要に応じてMakeCurrentでコンテキストを取得します。GLUTとはハンドラの引数が異なるため、引数を調整してコールバックします。

gears.fsx
    f.Paint.Add <| fun _ ->
        draw f
        idle f
    f.Resize.Add <| fun _ ->
        use raii = f.MakeCurrent()
        reshape f
    f.KeyPress.Add <| fun e ->
        key f e.KeyChar
    f.KeyDown.Add <| fun e ->
        special e.KeyCode

GLUTではVisibilityイベントで非表示時に再描画要求を止めています。Windows Formsでは非表示時にPaintイベントが発生しないため自然と止まるためVisibilityイベントは移植する必要がありません。

これでGLUTとGLFormのすり合わせは完了です。後は文法を書き替えれば移植できます。

float32

F#では数値型の自動キャストは行われないため、必要に応じてキャストを追加します。

gears.c
# ifndef M_PI
# define M_PI 3.14159265
# endif
gears.fsx
let M_PI = float32 Math.PI

そこに注意すれば後はほとんど機械的な書き替えです。

gears.c
static void
gear(GLfloat inner_radius, GLfloat outer_radius, GLfloat width,
  GLint teeth, GLfloat tooth_depth)
{
  （略）
  /* draw front face */
  glBegin(GL_QUAD_STRIP);
  for (i = 0; i <= teeth; i++) {
    angle = i * 2.0 * M_PI / teeth;
    glVertex3f(r0 * cos(angle), r0 * sin(angle), width * 0.5);
    glVertex3f(r1 * cos(angle), r1 * sin(angle), width * 0.5);
    glVertex3f(r0 * cos(angle), r0 * sin(angle), width * 0.5);
    glVertex3f(r1 * cos(angle + 3 * da), r1 * sin(angle + 3 * da), width * 0.5);
  }
  glEnd();
gears.fsx
let gear inner_radius outer_radius width teeth tooth_depth =
    （略）
    // draw front face
    glBegin(GL_QUAD_STRIP)
    for i = 0 to teeth do
        let angle = float32 i * 2.0f * M_PI / float32 teeth
        glVertex3f(r0 * cos(angle), r0 * sin(angle), width * 0.5f)
        glVertex3f(r1 * cos(angle), r1 * sin(angle), width * 0.5f)
        glVertex3f(r0 * cos(angle), r0 * sin(angle), width * 0.5f)
        glVertex3f(r1 * cos(angle + 3.f * da), r1 * sin(angle + 3.f * da), width * 0.5f)
    glEnd()

キーイベント

キーイベントで終了するようになっていますが、いきなり exit は行儀が悪いので、GLFormを渡して閉じるようにします。

gears.c
/* change view angle, exit upon ESC */
/* ARGSUSED1 */
static void
key(unsigned char k, int x, int y)
{
  switch (k) {
  case 'z':
    view_rotz += 5.0;
    break;
  case 'Z':
    view_rotz -= 5.0;
    break;
  case 27:  /* Escape */
    exit(0);
    break;
  default:
    return;
  }
  glutPostRedisplay();
}

別の所で再描画を呼ぶため glutPostRedisplay() は移植から省きます。

gears.fsx
// change view angle, exit upon ESC
let key (f:GLForm) = function
| 'z' -> view_rotz <- view_rotz + 5.0f
| 'Z' -> view_rotz <- view_rotz - 5.0f
| '\u001b' (* Escape *) -> f.Close()
| _ -> ()

F#の構文は縦に長くならないのですっきりしています。別の例も見ます。

gears.c
/* change view angle */
/* ARGSUSED1 */
static void
special(int k, int x, int y)
{
  switch (k) {
  case GLUT_KEY_UP:
    view_rotx += 5.0;
    break;
  case GLUT_KEY_DOWN:
    view_rotx -= 5.0;
    break;
  case GLUT_KEY_LEFT:
    view_roty += 5.0;
    break;
  case GLUT_KEY_RIGHT:
    view_roty -= 5.0;
    break;
  default:
    return;
  }
  glutPostRedisplay();
}
gears.fsx
// change view angle
let special = function
| Keys.Up    -> view_rotx <- view_rotx + 5.0f
| Keys.Down  -> view_rotx <- view_rotx - 5.0f
| Keys.Left  -> view_roty <- view_roty + 5.0f
| Keys.Right -> view_roty <- view_roty - 5.0f
| _ -> ()

アニメーション

画面描画後にすぐ再描画を要求することでアニメーションしています。

gears.fsx
    f.Paint .Add <| fun _ ->
        draw()
        idle f

オリジナルのgearsが開発されたときとはマシン性能が異なるため、元の回転角度では速過ぎます。そのため回転角度を修正します。

gears.c
static void
idle(void)
{
  angle += 2.0;
  glutPostRedisplay();
}
gears.fsx
let idle (f:GLForm) =
    angle <- angle + 0.1f  // 2.0f
    f.Invalidate()

移植時に注意した点は以上です。

感想

GLUTではなく慣れたWindows FormsをOpenGLと組み合わせるのはなかなか快適です。既存の非OpenGL資産との組み合わせも柔軟にできます。もっと早く知っていれば必要以上にGDI+で消耗しなかったのにとも思いましたが、まあ今からでも遅すぎることはないでしょう。

その他

定番の解説書Red Bookのサンプルをいくつか移植してみました。

3
2
0

Register as a new user and use Qiita more conveniently

  1. You get articles that match your needs
  2. You can efficiently read back useful information
  3. You can use dark theme
What you can do with signing up
Sign upLogin
3
2

Delete article

Deleted articles cannot be recovered.

Draft of this article would be also deleted.

Are you sure you want to delete this article?