座標変換ツール

前田稔(Maeda Minoru)の超初心者のプログラム入門

XFileConvert.exe の説明

1. モデルで姿勢を確認しながら「変換行列, オイラー角, クォータニオン」の値を印字します。
   オイラー角は、ＸＹＺの回転順序によって姿勢が変わります。
   このプログラムでは DirectX に備わっている関数を使用しているので「ＺＸＹの順」になります。
   オイラー角を使ってアニメーションする場合、ヘディングとバンクを ±180°に、ピッチを ±90°に制限します。
   
2. Matrix.exe を起動するとティーポットのモデルが表示されます。
   スピンボタンをクリックして、モデルの姿勢を設定して下さい。
   姿勢が変わる度に「変換行列, オイラー角, クォータニオン」の表示が更新されます。
   
3. 無理な値を設定すると正規化や補間のときに「モデルが変形したり表示面が反転」することがあります。
   Quaternion を操作したときは Normal ボタンをクリックして、Normalize した値を使うことをお勧めします。
   
4. 印字ボタンをクリックすると、その時の姿勢データが Matrix.txt に書き出されます。
   Yaw, Pitch, Roll は heading, pitch, bank と呼ばれる場合もあり、厳密には違いもあるようですが同じ物と思って下さい。
   
5. 以下の関数は DirectX の関数を使っています。
   
   1. ヨー・ピッチ・ロール⇒回転行列
      

      D3DXMATRIX *D3DXMatrixRotationYawPitchRoll ( D3DXMATRIX *pOut, FLOAT Yaw, FLOAT Pitch, FLOAT Roll );

   2. 回転行列⇒クォータニオン
      

      D3DXQUATERNION *D3DXQuaternionRotationMatrix ( D3DXQUATERNION *pOut, CONST D3DXMATRIX *pM );

   3. クオータニオン⇒回転行列
      

      D3DXMATRIX *D3DXMatrixRotationQuaternion ( D3DXMATRIX *pOut, CONST D3DXQUATERNION *pQ );

【X-FILEと回転アニメーション】

1. X-FILE に関して幾つかの疑問点があります。
   問題点とその対策ですが、もしかしたら間違っているかも知れません。 (^_^;)
   間違いやもっと良い解決方法があればメールして下さい。
   
2. DirectX は左手座標系ですが、Java は右手座標系です。
   DirectX と Java では変換行列の行と列が入れ替わっているようです。
   座標系が変わると行と列も変わるのでしょうか？
   
3. X-FILE の回転アニメーションには Quaternion が良く使われます。
   アニメーションモデルの確認は DirectX に備わっていたビューア(mview.exe)を使っています。
   ところが Quaternion を設定した時点でモデルの上下が反転してしまいます。
   Quaternion.Identity(回転しないでそのまま描画)の値は「0.00, 0.00, 0.00, 1.00」です。
   この値をモデルに設定すると、Quaternion の設定前に比べて「Ｚ軸を中心に１８０度回転」して描画されます。
   
4. その対策ですがビューアで描画した時点で反転するので、X-FILE の回転行列を利用して元に戻す方法を考えました。
   X-FILE の SkinWeights には回転行列を設定する場所があります。
   既定値では単位行列(回転しない)になっています。
   

   1.000000, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.000000, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.000000, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.000000;;

   これを「Ｚ軸を中心に１８０度回転」に修正して下さい。
   

   -0.99995, 0.00999, 0.0, 0.0, -0.00999, -0.99995, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.000000, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.000000;;

   これでビューアで１８０度回転せずにアニメーションされるようになりました。
   
5. Quaternion の順序ですが、プログラムの仕様では次のようになっています。
   

   public Quaternion(float valueX, float valueY, float valueZ, float valueW);

   このツールで出力する順序もプログラム仕様に合わせて「X,Y,Z,W」の順に印字しています。
   Quaternion で「Ｘ回転,Ｙ回転,Ｚ回転」の単純なデータを作成してモデルに設定してみました。
   Ｘ回転ではＺ方向に、Ｚ回転ではＸ方向に回転するので確かめて下さい。
   X-FILE の Quaternion は「Z, Y, X, W」の順に設定するのでしょうか。
   
6. X-FILE が「Z,Y,X,W」の順に格納されているものとして Quaternion で補間してみました。
   単純な回転はうまく動作したのですが、組み合わせるとビューアの動きと違います。
   DirectX の Viewer は Quaternion の補間を使っていないのでしょうか。
   

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