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bitterharvest’s diary

A Bitter Harvestは小説の題名。作者は豪州のPeter Yeldham。苦闘の末に勝ちえた偏見からの解放は命との引換になったという悲しい物語

物理的なモデルに基づいてゲームを開発する:OpenGLで描画

1.落下する物体を描画する

前回の記事で、FRPを用いて落下するボールの刻々と変化する高さと時間を数字で出力した。ここでは、直感的に分かりやすくするために、GLUT(The OpenGL Utility Kit)を用いて、描画する。コードは同じようにJekorが動画で説明したものである。まず、全体のコードを示す。

import FRP.Yampa
import Control.Concurrent
import FRP.Yampa.Vector3
import FRP.Yampa.Utilities
import Unsafe.Coerce

import Graphics.UI.GLUT hiding (Level,Vector3(..),normalize)
import qualified Graphics.UI.GLUT as G(Vector3(..))


type Pos = Double
type Vel = Double
type R = GLdouble


fallingBall :: Pos -> SF () (Pos, Vel)
fallingBall y0 = (constant (-9.81) >>> integral) >>> ((integral >>^ (+ y0)) &&& identity)


initGL :: IO ()
initGL = do
    getArgsAndInitialize
    createWindow "Bounce"
    initialDisplayMode $= [ WithDepthBuffer, DoubleBuffered ]
    depthFunc          $= Just Less
    clearColor         $= Color4 0 0 0 0
    light (Light 0)    $= Enabled
    lighting           $= Enabled
    lightModelAmbient  $= Color4 0.5 0.5 0.5 1
    diffuse (Light 0)  $= Color4 1 1 1 1
    blend              $= Enabled
    blendFunc          $= (SrcAlpha, OneMinusSrcAlpha)
    colorMaterial      $= Just (FrontAndBack, AmbientAndDiffuse)
    reshapeCallback    $= Just resizeScene
    return ()

resizeScene :: Size -> IO ()
resizeScene (Size w 0) = resizeScene (Size w 1) -- prevent divide by zero
resizeScene s@(Size width height) = do
  -- putStrLn "resizeScene"
  viewport   $= (Position 0 0, s)
  matrixMode $= Projection
  loadIdentity
  perspective 45 (w2/h2) 1 1000
  matrixMode $= Modelview 0
 where
   w2 = half width
   h2 = half height
   half z = realToFrac z / 2

draw :: Pos -> IO ()
draw pos = do
    clear [ ColorBuffer, DepthBuffer ]
    loadIdentity
    renderPlayer $ vector3 2 (unsafeCoerce pos) 2
    flush
    where size2 :: R
          size2 = (fromInteger $ 6)/2
          green  = Color4 0.8 1.0 0.7 0.9 :: Color4 R
          greenG = Color4 0.8 1.0 0.7 1.0 :: Color4 R
          red    = Color4 1.0 0.7 0.8 1.0 :: Color4 R
          renderShapeAt s p = preservingMatrix $ do
            translate $ G.Vector3 (0.5 - size2 + vector3X p)
                                  (0.5 - size2 + vector3Y p)
                                  (0.5 - size2 + vector3Z p)
            renderObject Solid s
          renderObstacle = (color green >>) . (renderShapeAt $ Cube 1)
          renderPlayer   = (color red >>) . (renderShapeAt $ Sphere' 0.5 20 20)
          renderGoal     =
            (color greenG >>) . (renderShapeAt $ Sphere' 0.5 20 20)

main = reactimate (initGL)
                       (\ _ -> threadDelay 100000 >> return (0.1, Nothing))
                       (\ _ (pos, vel) -> putStrLn ("pos: " ++ show pos ++ ", vel: " ++ show vel) >> draw pos >> return False)
                       (fallingBall 10.0)

プログラムの要所だけを説明する。

まず、mainの部分だが、OpneGLで描画するために、出力文のところにdraw posを加えてある。また、reactimateのinitのところはinitGLとし、OpenGLを初期化する。このための、関数initGLは、プログラムの最初のほうに書いてある。とりあえずはこのまま使い、気に入らなければ背景色を変えるなどすればよい。

次の関数resizeも画面の大きさにかかわるものだが、これも、とりあえずこのまま用いるとよい。

最後の関数drawは描画に用いられる。renderPlayerのところで、落下するボールを与える。ここでは、3次元のベクトルで与える。ボールはy方向に落下するので、ここに、ボールの高さposを与える。なお、3次元ベクトルでの型とposの型が異なるので、それを無視するためにunsafeCoerceを用いる。

実行すると、Haskell Platformの2014年版ではボールが落ちていく様子を見ることができるが、2013年版ではOpenGLの画面が現れない。2014年版では、GLUTが改定されたのでそのためと思われる。