Qt GUIで3Dグラフィックスをレベルアップ！QMatrix4x4::scale()関数でオブジェクトを拡大・縮小

Qt GUIにおけるQMatrix4x4::scale()関数

QMatrix4x4::scale()関数は、3D空間におけるオブジェクトのスケーリング（拡大・縮小）を制御します。Qt GUIフレームワークで3Dグラフィックスを扱う際に、オブジェクトのサイズ変更やアニメーションなどに使用されます。

詳細

QMatrix4x4クラスは、4x4行列を表すクラスです。この行列は、3D空間におけるオブジェクトの変換を定義します。scale()関数は、この行列にスケーリング変換を適用します。

引数

scale()関数は、以下の3つの引数を受け取ります。

• sx: X軸方向のスケーリング係数

これらの係数は、それぞれオブジェクトのX軸、Y軸、Z軸方向にどれだけの倍率で拡大・縮小するかを指定します。

コード例

// オブジェクトをX軸方向に2倍、Y軸方向に3倍、Z軸方向に4倍に拡大する
QMatrix4x4 matrix;
matrix.scale(2.0f, 3.0f, 4.0f);

// オブジェクトを原点を中心に拡大する
QMatrix4x4 matrix;
matrix.translate(0.0f, 0.0f, 0.0f);
matrix.scale(2.0f, 2.0f, 2.0f);

// オブジェクトを指定された点を中心に拡大する
QMatrix4x4 matrix;
matrix.translate(1.0f, 2.0f, 3.0f);
matrix.scale(2.0f, 2.0f, 2.0f);
matrix.translate(-1.0f, -2.0f, -3.0f);

注意事項

• scale()関数は、オブジェクトの回転や移動などの他の変換とは順番に適用されます。
• スケーリングは、オブジェクトの形状を変えずにサイズを変更します。
• スケーリング係数は、0.0fより大きい値を指定する必要があります。

補足

• QMatrix4x4クラスには、rotate()やtranslate()などの他の変換関数も用意されています。
• Qt GUIフレームワークには、3Dグラフィックスを扱うためのQOpenGLWidgetクラスなどのクラスも用意されています。

Qt GUIにおけるQMatrix4x4::scale()関数のサンプルコード

オブジェクトを原点を中心に拡大・縮小する

#include <QtWidgets/QApplication>
#include <QtOpenGL/QOpenGLWidget>
#include <QtOpenGL/QGLShaderProgram>

class MyWidget : public QOpenGLWidget {
public:
  MyWidget() {
    // 初期化
    setGeometry(0, 0, 640, 480);
  }

  void paintGL() override {
    // OpenGLの設定
    glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
    glEnable(GL_DEPTH_TEST);

    // シェーダープログラムの設定
    QGLShaderProgram program;
    program.addShaderFromSourceFile(QGLShader::Vertex, ":/shader.vert");
    program.addShaderFromSourceFile(QGLShader::Fragment, ":/shader.frag");
    program.link();
    program.bind();

    // 頂点データの設定
    static const float vertices[] = {
      -1.0f, -1.0f, 0.0f,
      1.0f, -1.0f, 0.0f,
      1.0f,  1.0f, 0.0f,
      -1.0f,  1.0f, 0.0f,
    };

    // 頂点バッファーオブジェクトの設定
    QOpenGLBuffer vertexBuffer(QOpenGLBuffer::VertexBuffer);
    vertexBuffer.create();
    vertexBuffer.bind();
    vertexBuffer.allocate(vertices, sizeof(vertices));

    // 頂点属性の設定
    program.setAttributeBuffer("vertexPosition", GL_FLOAT, 0, 3, 0);

    // モデルビュー行列の設定
    QMatrix4x4 modelViewMatrix;
    modelViewMatrix.translate(0.0f, 0.0f, -5.0f);
    modelViewMatrix.scale(2.0f, 2.0f, 2.0f);

    // 投影行列の設定
    QMatrix4x4 projectionMatrix;
    projectionMatrix.perspective(45.0f, 4.0f / 3.0f, 0.1f, 100.0f);

    // ユニフォーム変数の設定
    program.setUniformValue("modelViewMatrix", modelViewMatrix);
    program.setUniformValue("projectionMatrix", projectionMatrix);

    // 図形の描画
    glDrawArrays(GL_TRIANGLE_FAN, 0, 4);
  }
};

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

  MyWidget widget;
  widget.show();

  return app.exec();
}

オブジェクトを指定された点を中心に拡大・縮小する

#include <QtWidgets/QApplication>
#include <QtOpenGL/QOpenGLWidget>
#include <QtOpenGL/QGLShaderProgram>

class MyWidget : public QOpenGLWidget {
public:
  MyWidget() {
    // 初期化
    setGeometry(0, 0, 640, 480);
  }

  void paintGL() override {
    // OpenGLの設定
    glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
    glEnable(GL_DEPTH_TEST);

    // シェーダープログラムの設定
    QGLShaderProgram program;
    program.addShaderFromSourceFile(QGLShader::Vertex, ":/shader.vert");
    program.addShaderFromSourceFile(QGLShader::Fragment, ":/shader.frag");
    program.link();
    program.bind();

    // 頂点データの設定
    static const float vertices[] = {
      -1.0f, -1.0f, 0.0f,
      1.0f, -1.0f, 0.0f,
      1.0f,  1.0f, 0.0f,
      -1.0f,  1.0f, 0.0f,
    };

    // 頂点バッファーオブジェクトの設定
    QOpenGLBuffer vertexBuffer(QOpenGLBuffer::VertexBuffer);
    vertexBuffer.create();
    vertexBuffer.

Qt GUIにおけるQMatrix4x4::scale()関数を使用する以外の方法

QTransformクラスは、2Dおよび3D空間におけるオブジェクトの変換を制御するクラスです。scale()関数を使用して、オブジェクトのスケーリング（拡大・縮小）を制御できます。

#include <QtWidgets/QApplication>
#include <QtOpenGL/QOpenGLWidget>
#include <QtOpenGL/QGLShaderProgram>

class MyWidget : public QOpenGLWidget {
public:
  MyWidget() {
    // 初期化
    setGeometry(0, 0, 640, 480);
  }

  void paintGL() override {
    // OpenGLの設定
    glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
    glEnable(GL_DEPTH_TEST);

    // シェーダープログラムの設定
    QGLShaderProgram program;
    program.addShaderFromSourceFile(QGLShader::Vertex, ":/shader.vert");
    program.addShaderFromSourceFile(QGLShader::Fragment, ":/shader.frag");
    program.link();
    program.bind();

    // 頂点データの設定
    static const float vertices[] = {
      -1.0f, -1.0f, 0.0f,
      1.0f, -1.0f, 0.0f,
      1.0f,  1.0f, 0.0f,
      -1.0f,  1.0f, 0.0f,
    };

    // 頂点バッファーオブジェクトの設定
    QOpenGLBuffer vertexBuffer(QOpenGLBuffer::VertexBuffer);
    vertexBuffer.create();
    vertexBuffer.bind();
    vertexBuffer.allocate(vertices, sizeof(vertices));

    // 頂点属性の設定
    program.setAttributeBuffer("vertexPosition", GL_FLOAT, 0, 3, 0);

    // モデルビュー行列の設定
    QMatrix4x4 modelViewMatrix;
    modelViewMatrix.translate(0.0f, 0.0f, -5.0f);

    // QTransformクラスを使用してオブジェクトを拡大
    QTransform transform;
    transform.scale(2.0f, 2.0f);
    modelViewMatrix *= transform.toMatrix();

    // 投影行列の設定
    QMatrix4x4 projectionMatrix;
    projectionMatrix.perspective(45.0f, 4.0f / 3.0f, 0.1f, 100.0f);

    // ユニフォーム変数の設定
    program.setUniformValue("modelViewMatrix", modelViewMatrix);
    program.setUniformValue("projectionMatrix", projectionMatrix);

    // 図形の描画
    glDrawArrays(GL_TRIANGLE_FAN, 0, 4);
  }
};

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

  MyWidget widget;
  widget.show();

  return app.exec();
}

このコードは、QTransformクラスを使用して、原点を中心に2倍に拡大された正方形を描画します。

頂点シェーダーでスケーリング行列を定義することで、オブジェクトのスケーリングを行うことができます。

#include <QtWidgets/QApplication>
#include <QtOpenGL/QOpenGLWidget>
#include <QtOpenGL/QGLShaderProgram>

class MyWidget : public QOpenGLWidget {
public:
  MyWidget() {
    // 初期化
    setGeometry(0, 0, 640, 480);
  }

  void paintGL() override {
    // OpenGLの設定
    glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
    glEnable(GL_DEPTH_TEST);

    // シェーダープログラムの設定
    QGLShaderProgram program;
    program.addShaderFromSourceFile(QGLShader::Vertex, ":/shader.vert");
    program.addShaderFromSourceFile(QGLShader::Fragment, ":/shader.frag");
    program.link();
    program.bind();

    // 頂点データの設定
    static const float vertices[] = {
      -1.0f, -1.0f, 0.0f,
      1.0f, -1