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--- category: swing folder: PerspectiveCube title: JPanelに正六面体ワイヤーフレームを投影変換して描画し、マウスドラッグして空間内で回転する tags: [JPanel, Path2D, MouseListener, MouseMotionListener, Animation] author: aterai pubdate: 2023-01-02T03:10:52+09:00 description: JPanelに正六面体ワイヤーフレームを投影変換で描画し、マウスドラッグして各頂点を変換して空間内で回転します。 image: https://drive.google.com/uc?id=1akdvf9FZNwNey03l7ZI-DW9ZTtgAvtdY hreflang: href: https://java-swing-tips.blogspot.com/2023/02/draw-projection-transformed-regular.html lang: en --- * 概要 [#summary] `JPanel`に正六面体ワイヤーフレームを投影変換で描画し、マウスドラッグして各頂点を変換して空間内で回転します。 #download(https://drive.google.com/uc?id=1akdvf9FZNwNey03l7ZI-DW9ZTtgAvtdY) * サンプルコード [#sourcecode] #code(link){{ class Vertex { private double dx; private double dy; private double dz; public double vx; public double vy; protected Vertex(double dx, double dy, double dz) { this.dx = dx; this.dy = dy; this.dz = dz; projectionTransformation(); } private void projectionTransformation() { double screenDistance = 500d; double depth = 1000d; double gz = dz + depth; this.vx = screenDistance * dx / gz; this.vy = screenDistance * dy / gz; } public void rotateTransformation(double kx, double ky, double kz) { double x0 = dx * Math.cos(ky) - dz * Math.sin(ky); double y0 = dy; double z0 = dx * Math.sin(ky) + dz * Math.cos(ky); double y1 = y0 * Math.cos(kx) - z0 * Math.sin(kx); double z1 = y0 * Math.sin(kx) + z0 * Math.cos(kx); this.dx = x0 * Math.cos(kz) - y1 * Math.sin(kz); this.dy = x0 * Math.sin(kz) + y1 * Math.cos(kz); this.dz = z1; projectionTransformation(); } } }} * 解説 [#explanation] - 頂点を表す`Vertex`クラスを`8`個使用して辺の長さが`100`の正六面体ワイヤーフレームを作成 #code{{ List<Vertex> cube = new ArrayList<>(8); double sideLength = 100; cube.add(new Vertex(sideLength, sideLength, sideLength)); cube.add(new Vertex(sideLength, sideLength, -sideLength)); cube.add(new Vertex(-sideLength, sideLength, -sideLength)); cube.add(new Vertex(-sideLength, sideLength, sideLength)); cube.add(new Vertex(sideLength, -sideLength, sideLength)); cube.add(new Vertex(sideLength, -sideLength, -sideLength)); cube.add(new Vertex(-sideLength, -sideLength, -sideLength)); cube.add(new Vertex(-sideLength, -sideLength, sideLength)); }} - 視点を原点、スクリーンまでの距離を`500`、`z`軸座標値をスクリーンの奥へ`1000`移動して正六面体の各頂点を投影変換 - 変換した頂点座標を`Path2D`で繋いでワイヤーフレームを`JPanel`の中央に描画 #code{{ @Override protected void paintComponent(Graphics g) { super.paintComponent(g); Graphics2D g2 = (Graphics2D) g.create(); g2.setRenderingHint( RenderingHints.KEY_ANTIALIASING, RenderingHints.VALUE_ANTIALIAS_ON); Path2D path = new Path2D.Double(); path.moveTo(cube.get(0).vx, cube.get(0).vy); path.lineTo(cube.get(1).vx, cube.get(1).vy); path.lineTo(cube.get(2).vx, cube.get(2).vy); path.lineTo(cube.get(3).vx, cube.get(3).vy); path.lineTo(cube.get(0).vx, cube.get(0).vy); path.lineTo(cube.get(4).vx, cube.get(4).vy); path.lineTo(cube.get(5).vx, cube.get(5).vy); path.lineTo(cube.get(6).vx, cube.get(6).vy); path.lineTo(cube.get(7).vx, cube.get(7).vy); path.lineTo(cube.get(4).vx, cube.get(4).vy); path.moveTo(cube.get(1).vx, cube.get(1).vy); path.lineTo(cube.get(5).vx, cube.get(5).vy); path.moveTo(cube.get(2).vx, cube.get(2).vy); path.lineTo(cube.get(6).vx, cube.get(6).vy); path.moveTo(cube.get(3).vx, cube.get(3).vy); path.lineTo(cube.get(7).vx, cube.get(7).vy); Rectangle r = SwingUtilities.calculateInnerArea(this, null); g2.setPaint(Color.WHITE); g2.fill(r); g2.translate(r.getCenterX(), r.getCenterY()); g2.setPaint(Color.BLACK); g2.draw(path); g2.dispose(); } }} - 正六面体を投影変換して描画する`JPanel`に以下のような`MouseAdapter`を追加して各頂点を空間内で回転 #code{{ private class DragRotateHandler extends MouseAdapter { private final Cursor defCursor = Cursor.getDefaultCursor(); private final Cursor hndCursor = Cursor.getPredefinedCursor(Cursor.HAND_CURSOR); private final Point pp = new Point(); @Override public void mouseDragged(MouseEvent e) { Point pt = e.getPoint(); double rotY = (pt.x - pp.x) * .03; double rotX = (pt.y - pp.y) * .03; double rotZ = 0d; for (Vertex v : cube) { v.rotateTransformation(rotX, rotY, rotZ); } pp.setLocation(pt); e.getComponent().repaint(); } @Override public void mousePressed(MouseEvent e) { e.getComponent().setCursor(hndCursor); pp.setLocation(e.getPoint()); } @Override public void mouseReleased(MouseEvent e) { e.getComponent().setCursor(defCursor); } } }} * 参考リンク [#reference] - [https://www.amazon.co.jp/dp/B09Q8WLRZ9 Designing Math. 数学とデザインをむすぶプログラミング入門 | 古堅 真彦 | 工学 | Kindleストア | Amazon] - [https://apcs.mathorama.com/index.php?n=Main.Perspective APCS wiki - Perspective] - [https://mathorama.com/apcs/pmwiki.php?n=Main.Perspective APCS wiki - Perspective] - `jdk-8-windows-x64-demos.zip\jdk1.8.0_341\demo\jfc\Java2D\src.zip\java2d\demos\Colors\Rotator3D.java` -- `Java 2D`デモの`Colors`タブの`demos.Colors.Rotator3D`に色付き正六面体が回転移動するアニメーションデモがある -- [https://nowokay.hatenablog.com/entry/2022/12/09/164437 Java2Dデモを最新JDKで動かす - きしだのHatena] * コメント [#comment] #comment #comment