Qtで3Dモデルを描画する！ QOpenGLContext::QOpenGLContext()とQt 3Dモジュールの活用

Qt GUIにおけるQOpenGLContext::QOpenGLContext()の解説

QOpenGLContext::QOpenGLContext()は、Qt GUIフレームワークにおけるOpenGLレンダリングのためのコンテキストを作成するコンストラクタです。このコンストラクタは、OpenGL機能を利用するQtウィジェットやQQuickウィジェットでOpenGLレンダリングを行う際に必要となります。

コンストラクタの役割

QOpenGLContext::QOpenGLContext()は、以下の役割を担います。

• OpenGLレンダリングに必要なリソースを初期化します。
• OpenGL関数へのアクセスを提供します。
• レンダリング対象となる表面（QSurface）との紐付けを行います。

コンストラクタの引数

QOpenGLContext::QOpenGLContext()は、以下の引数を受け取ります。

• shareContext: 共有コンテキストとなるQOpenGLContextオブジェクト。省略可能です。
• format: 希望するOpenGLフォーマットを指定するQSurfaceFormatオブジェクト。省略可能です。

コンストラクタの使用例

// 共有コンテキストなしでデフォルトのフォーマットでコンテキストを作成
QOpenGLContext context;

// 共有コンテキストと指定フォーマットでコンテキストを作成
QOpenGLContext context2(context, format);

注意事項

• QOpenGLContext::QOpenGLContext()は、OpenGLレンダリングを行うスレッドで呼び出す必要があります。
• コンストラクタで作成されたコンテキストは、makeCurrent()によって有効化する必要があります。
• レンダリングが完了したら、doneCurrent()によってコンテキストを無効化する必要があります。

追加情報

• QOpenGLContext::QOpenGLContext()以外にも、共有コンテキストやオフスクリーンレンダリング用のコンテキストを作成するためのコンストラクタが用意されています。
• Qt GUIにおけるOpenGLレンダリングの詳細については、Qtドキュメントやチュートリアルを参照してください。

Qt GUIにおけるQOpenGLContext::QOpenGLContext()のサンプルコード

シンプルなOpenGLレンダリング

#include <QOpenGLContext>
#include <QOpenGLFunctions>
#include <QMainWindow>
#include <QWidget>

class OpenGLWidget : public QWidget
{
public:
    OpenGLWidget()
    {
        // OpenGLコンテキストを作成
        context = new QOpenGLContext;
        context->create();

        // OpenGL関数へのアクセスを取得
        functions = context->functions();

        // ウィジェットのサイズ変更イベントハンドラを設定
        setSizePolicy(QSizePolicy::Expanding, QSizePolicy::Expanding);
        connect(this, &QWidget::sizeChanged, this, &OpenGLWidget::onSizeChanged);
    }

protected:
    void paintEvent(QPaintEvent *event) override
    {
        // OpenGLコンテキストを有効化
        context->makeCurrent();

        // OpenGLレンダリングコード

        // OpenGLコンテキストを無効化
        context->doneCurrent();
    }

private:
    void onSizeChanged(const QSize &size)
    {
        // OpenGLレンダリングコード
    }

    QOpenGLContext *context;
    QOpenGLFunctions *functions;
};

class MainWindow : public QMainWindow
{
public:
    MainWindow()
    {
        // OpenGLウィジェットを作成
        widget = new OpenGLWidget;
        setCentralWidget(widget);
    }

private:
    OpenGLWidget *widget;
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    QApplication app(argc, argv);

    // OpenGLレンダリングに必要なフォーマットを設定
    QSurfaceFormat format;
    format.setMajorVersion(3);
    format.setMinorVersion(3);
    format.setProfile(QSurfaceFormat::CoreProfile);

    QOpenGLContext::setDefaultFormat(format);

    // メインウィンドウを表示
    MainWindow window;
    window.show();

    return app.exec();
}

共有コンテキストを使用したレンダリング

#include <QOpenGLContext>
#include <QOpenGLFunctions>
#include <QMainWindow>
#include <QWidget>

class OpenGLWidget : public QWidget
{
public:
    OpenGLWidget()
    {
        // 共有コンテキストを作成
        sharedContext = new QOpenGLContext;
        sharedContext->create();

        // 共有コンテキストを使用してコンテキストを作成
        context = new QOpenGLContext(sharedContext);
        context->create();

        // OpenGL関数へのアクセスを取得
        functions = context->functions();

        // ウィジェットのサイズ変更イベントハンドラを設定
        setSizePolicy(QSizePolicy::Expanding, QSizePolicy::Expanding);
        connect(this, &QWidget::sizeChanged, this, &OpenGLWidget::onSizeChanged);
    }

protected:
    void paintEvent(QPaintEvent *event) override
    {
        // OpenGLコンテキストを有効化
        context->makeCurrent();

        // OpenGLレンダリングコード

        // OpenGLコンテキストを無効化
        context->doneCurrent();
    }

private:
    void onSizeChanged(const QSize &size)
    {
        // OpenGLレンダリングコード
    }

    QOpenGLContext *context;
    QOpenGLFunctions *functions;
    QOpenGLContext *sharedContext;
};

class MainWindow : public QMainWindow
{
public:
    MainWindow()
    {
        // OpenGLウィジェットを作成
        widget = new OpenGLWidget;
        setCentralWidget(widget);
    }

private:
    OpenGLWidget *widget;
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    QApplication app(argc, argv);

    // OpenGLレンダリングに必要なフォーマットを設定
    QSurfaceFormat format;
    format.setMajorVersion(3);
    format.setMinorVersion(3);
    format.setProfile(QSurfaceFormat::CoreProfile);

    QOpenGLContext::setDefaultFormat(format);

    // メインウィンドウを表示
    MainWindow window;
    window.show();

    return app.exec();
}

オフスクリーンレンダリング

#include <QOpenGLContext>
#include <QOpenGLFunctions>
#include <QOffscreenSurface>
#include <QImage>

class OffscreenRenderer
{
public:
    OffscreenRenderer()
    {
        // オフスクリーンサーフェスを作成
        surface = new QOffscreenSurface;
        surface->create();

        //

Qt GUIにおけるQOpenGLContext::QOpenGLContext()のその他の方法

QQuickウィジェットとの連携

QMLファイル例

import QtQuick 2.15
import QtQuick.Window 2.15
import QtQuick.Controls 2.15
import QtOpenGL 5.12

Window {
    width: 640
    height: 480
    visible: true

    OpenGLRenderer {
        id: renderer
        clearColor: "black"
        renderTarget: RenderTarget {
            width: width
            height: height
        }
    }

    Item {
        anchors.fill: parent
        Component.onCompleted: {
            renderer.startRendering()
        }
    }
}

C++コード例

#include <QGuiApplication>
#include <QQmlApplicationEngine>

int main(int argc, char *argv[])
{
    QGuiApplication app(argc, argv);

    QQmlApplicationEngine engine;
    engine.load(QUrl::fromLocalFile("main.qml"));

    return app.exec();
}

3Dモデルの描画

Qt 3Dモジュールを利用することで、3DモデルをOpenGLで描画することができます。

C++コード例

#include <Qt3D/Core/QEntity>
#include <Qt3D/Core/QTransform>
#include <Qt3D/Render/QCamera>
#include <Qt3D/Render/QMesh>
#include <Qt3D/Render/QPhongMaterial>
#include <Qt3D/Render/QRenderStateSet>
#include <Qt3D/Render/QTechnique>
#include <Qt3D/Input/QOBJMeshLoader>

class Viewer : public QMainWindow
{
public:
    Viewer()
    {
        // カメラの設定
        camera = new Qt3D::Render::QCamera;
        camera->setPosition(QVector3D(0, 0, 5));
        camera->setViewDirection(QVector3D(0, 0, -1));

        // 3Dシーンの設定
        scene = new Qt3D::Core::QScene;
        scene->setActiveCamera(camera);

        // 3Dモデルの読み込み
        meshLoader = new Qt3D::Input::QOBJMeshLoader;
        meshLoader->setSourceFile(QUrl::fromLocalFile("model.obj"));

        // メッシュの設定
        mesh = new Qt3D::Render::QMesh;
        mesh->setSource(meshLoader);

        // マテリアルの設定
        material = new Qt3D::Render::QPhongMaterial;
        material->setDiffuseColor(QColor::red);

        // テクニックの設定
        technique = new Qt3D::Render::QTechnique;
        technique->addRenderStateSet(new Qt3D::Render::QRenderStateSet);
        technique->material()->set(material);

        // エンティティの設定
        entity = new Qt3D::Core::QEntity;
        entity->addComponent(mesh);
        entity->addComponent(technique);
        entity->addComponent(new Qt3D::Core::QTransform);

        // シーンに追加
        scene->addEntity(entity);

        // ビューの設定
        view = new Qt3D::Render::QViewport;
        view->setCamera(camera);
        view->setScene(scene);

        // ウィジェットの設定
        widget = new Qt3D::Widget;
        widget->setCentralWidget(view);
        setCentralWidget(widget);
    }

private:
    Qt3D::Render::QCamera *camera;
    Qt3D::Core::QScene *scene;
    Qt3D::Input::QOBJMeshLoader *meshLoader;
    Qt3D::Render::QMesh *mesh;
    Qt3D::Render::QPhongMaterial *material;
    Qt3D::Render::QTechnique *technique;
    Qt3D::Core::QEntity *entity;
    Qt3D::Widget *widget;
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    QApplication app(argc, argv);

    Viewer viewer;
    viewer.show();

    return app.exec();
}

テクスチャのマッピング

テクスチャ画像を読み込み、3