Rust×Bevyゲーム開発レシピ: もっとProcessingの様に図形を描画しよう

Bevyを使った個人でゲーム開発を行なっている登尾(のぼりお)です。

前回以下の記事でBevyを使ったProcessingライクな描画について記事を書きましたが、Mesh2dを使った描画方法で、あまりProcessing感がないなと反省しましたので、今回はさらにProcessingに寄せた図形の描画方法を解説してきます。

今回は以下のようなコードで図形を描画していてだいぶProcessing風な書き方ができていると思います。

fn user_sketch() {
    ellipse(200.0, 200.0, 400.0, 400.0, random_color());
    line(0.0, 0.0, 200.0, 200.0, Color::linear_rgb(1.0, 0.0, 0.0));
    rect(100.0, 100.0, 150.0, 100.0, Color::linear_rgb(1.0, 1.0, 0.0));
    ellipse(300.0, 250.0, 150.0, 250.0, Color::linear_rgb(1.0, 0.0, 1.0));
    triangle(
        100.0,
        250.0,
        50.0,
        350.0,
        300.0,
        350.0,
        Color::linear_rgb(1.0, 0.5, 0.0),
    );

    for _n in 0..11 {
        let mut r = rand::rng();
        let x1 = r.random_range(0.0..400.0);
        let y1 = r.random_range(0.0..400.0);
        let x2 = r.random_range(0.0..400.0);
        let y2 = r.random_range(0.0..400.0);
        line(x1, y1, x2, y2, random_color());
    }
}

実装の流れ

今回はコードの行数が300行近くになりましたので、先に全体のコードを先にご紹介します。

上記コードのポイントをかいつまんで紹介して行きます。

座標系の変換

前回同様キャンバスのサイズは400x400とし、また左上が起点になるようcanvas_to_worldを用意しています。

const CANVAS_W: f32 = 400.0;
const CANVAS_H: f32 = 400.0;

fn canvas_to_world(p: Vec2) -> Vec2 {
    Vec2::new(p.x - CANVAS_W * 0.5, CANVAS_H * 0.5 - p.y)
}

Processing風APIの用意

以下の部分でProcessing風なAPIのコマンドの受け皿を用意しています。今回は、line、Rect、Ellipse、Triangleの4つのみです。

#[derive(Clone)]
enum ProcessingCommand {
    Line {
        x1: f32,
        y1: f32,
        x2: f32,
        y2: f32,
        thickness: f32,
        color: Color,
    },
    Rect {
        x: f32,
        y: f32,
        w: f32,
        h: f32,
        color: Color,
    },
    Ellipse {
        cx: f32,
        cy: f32,
        w: f32,
        h: f32,
        color: Color,
    },
    Triangle {
        x1: f32,
        y1: f32,
        x2: f32,
        y2: f32,
        x3: f32,
        y3: f32,
        color: Color,
    },
}

それぞれを実際の関数として用意し、以下の場合であればlineの例で、この関数が呼ばれるたびにその内容を送信しています。

thread_local! {
    static TX: RefCell<Option<Sender<ProcessingCommand>>> = RefCell::new(None);
}
fn install_tx(sender: Sender<ProcessingCommand>) {
    TX.with(|c| *c.borrow_mut() = Some(sender));
}
fn send(cmd: ProcessingCommand) {
    TX.with(|c| {
        if let Some(tx) = &*c.borrow() {
            let _ = tx.send(cmd);
        }
    });
}

pub fn line(x1: f32, y1: f32, x2: f32, y2: f32, color: Color) {
    send(ProcessingCommand::Line {
        x1,
        y1,
        x2,
        y2,
        thickness: 4.0,
        color: color,
    });
}

APIの呼び出し

先ほど定義したlineを呼び出している例です。Color部分はBevyのColorをそのまま利用できる様にしています。

fn user_sketch() {
    line(0.0, 0.0, 200.0, 200.0, Color::linear_rgb(1.0, 0.0, 0.0));
}

受信した情報をもとに描画

与えられたコマンドをもとに実際のMesh2dをspawnします。line関数であれば、以下の様にマッチしてMesh2dをspawnしています。

for cmd in drained {
    match cmd {
        ProcessingCommand::Line {
            x1,
            y1,
            x2,
            y2,
            thickness,
            color,
        } => {
            let a = canvas_to_world(Vec2::new(x1, y1));
            let b = canvas_to_world(Vec2::new(x2, y2));
            let delta = b - a;
            let len = delta.length();
            let angle = delta.to_angle();

            let line_mesh = meshes.add(Rectangle {
                half_size: Vec2::new(len * 0.5, thickness * 0.5),
            });
            commands.spawn((
                Mesh2d(line_mesh),
                MeshMaterial2d(materials.add(color)),
                Transform {
                    translation: Vec3::new((a.x + b.x) * 0.5, (a.y + b.y) * 0.5, 0.0),
                    rotation: Quat::from_rotation_z(angle),
                    ..default()
                },
            ));
        }
        ProcessingCommand::Rect { x, y, w, h, color } => {
          ...

おしまい

今回もこれまで同様以下の個人リポジトリで公開しています。コード量が多めでしたのでざっくり解説となりましたので、実際のコードと比較しながらの方が分かりやすいかと思います。

cloneした後に、

% cargo run --example processing_like2

で挙動を起動できます。

前回の記事よりもProcessingライクな使い方はできたかなと思いますが、あくまでもごく一部のAPIのみですので、ここから先はよりProcessing風APIをはやしたり、逆にBevyのAPIで描画することに興味を持ってもらえると幸いです。