【初心者向け】Qt GUIで3Dオブジェクトをスケーリング：QMatrix4x4::scale()関数のステップバイステップガイド

QMatrix4x4::scale() 関数は、3D 空間におけるオブジェクトのサイズを拡大または縮小するために使用される重要な変換操作です。Qt GUI プログラミングにおいて、この関数は、3D シーン内のオブジェクトのスケーリングを制御する際に不可欠な役割を果たします。

機能

QMatrix4x4::scale() 関数は、3つの異なるオーバーロード形式を提供しています。

1. scale(float x, float y): この形式は、オブジェクトを X 軸方向に x 倍、Y 軸方向に y 倍にスケーリングします。

2. scale(float factor): この形式は、オブジェクトをすべての軸方向に均等に factor 倍にスケーリングします。

3. scale(const QVector3D& vector): この形式は、オブジェクトを vector に指定されたベクトルでスケーリングします。

使用方法

QMatrix4x4::scale() 関数は、以下の手順でオブジェクトをスケーリングするために使用できます。

1. QMatrix4x4 オブジェクトを作成します。
2. scale() 関数を呼び出して、スケーリングの因子またはベクトルを指定します。
3. スケーリングされた行列を QPainter などの描画オブジェクトに適用します。

例

次のコードは、QMatrix4x4::scale() 関数を使用して、立方体を 2 倍にスケーリングする方法を示しています。

#include <QCoreApplication>
#include <QPainter>
#include <QMatrix4x4>

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

  // ペイントオブジェクトを作成
  QPainter painter;

  // 変換行列を作成
  QMatrix4x4 matrix;

  // 立方体を 2 倍にスケーリング
  matrix.scale(2.0f);

  // 変換行列を適用
  painter.setMatrix(matrix);

  // 立方体を描画
  painter.drawRect(0, 0, 100, 100);

  return app.exec();
}

• QMatrix4x4 クラスには、回転、移動、射影などの他の変換操作を実行するための関数も用意されています。
• 複数のスケーリング操作を組み合わせることで、より複雑なスケーリング効果を実現できます。
• QMatrix4x4::scale() 関数は、オブジェクトの位置や回転に影響を与えません。

• 3D グラフィックスに関する知識や経験がない場合は、まず基本的な概念を理解してから QMatrix4x4::scale() 関数の使用を検討することをお勧めします。
• 上記の説明は、Qt GUI プログラミングにおける QMatrix4x4::scale() 関数の基本的な使用方法を解説しています。より高度な使用方法については、Qt ドキュメントやチュートリアルを参照してください。

---

Scaling a cube with different factors along each axis

#include <QCoreApplication>
#include <QPainter>
#include <QMatrix4x4>

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

  // Create a painter object
  QPainter painter;

  // Create a transformation matrix
  QMatrix4x4 matrix;

  // Scale the cube with different factors along each axis
  matrix.scale(2.0f, 3.0f, 1.5f);

  // Apply the transformation matrix
  painter.setMatrix(matrix);

  // Draw the cube
  painter.drawRect(0, 0, 100, 100);

  return app.exec();
}

Scaling a cube using a QVector3D object

#include <QCoreApplication>
#include <QPainter>
#include <QMatrix4x4>
#include <QVector3D>

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

  // Create a painter object
  QPainter painter;

  // Create a transformation matrix
  QMatrix4x4 matrix;

  // Create a QVector3D object to specify the scaling factors
  QVector3D scalingVector(2.0f, 1.5f, 0.75f);

  // Scale the cube using the QVector3D object
  matrix.scale(scalingVector);

  // Apply the transformation matrix
  painter.setMatrix(matrix);

  // Draw the cube
  painter.drawRect(0, 0, 100, 100);

  return app.exec();
}

#include <QCoreApplication>
#include <QPainter>
#include <QMatrix4x4>
#include <QVector3D>

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

  // Create a painter object
  QPainter painter;

  // Create a transformation matrix
  QMatrix4x4 matrix;

  // Scale the cube by 2.0f in all directions
  matrix.scale(2.0f);

  // Rotate the cube by 45 degrees around the Z-axis
  matrix.rotate(45.0f, QVector3D(0.0f, 0.0f, 1.0f));

  // Translate the cube to position (50, 50)
  matrix.translate(50.0f, 50.0f);

  // Apply the transformation matrix
  painter.setMatrix(matrix);

  // Draw the cube
  painter.drawRect(0, 0, 100, 100);

  return app.exec();
}

---

1. Using QVector3D scaling
   Instead of modifying the transformation matrix directly, you can scale an object by directly manipulating its position and size using QVector3D objects. This approach can be particularly useful when dealing with individual vertices or objects rather than applying the transformation to the entire scene.

// Assuming you have a QVector3D object representing the object's position:
QVector3D objectPosition;

// Scale the object by 2.0f in all directions:
objectPosition *= 2.0f;

// Update the object's position with the scaled values:
// ... (Update object position using the scaled objectPosition)

1. Custom transformation functions
   For more complex or non-uniform scaling scenarios, you can create custom transformation functions that perform the desired scaling operation. This approach provides more flexibility and control over the scaling behavior.

QMatrix4x4 customScaleMatrix(float xScale, float yScale, float zScale) {
  QMatrix4x4 matrix;
  matrix.setIdentity();

  // Set custom scaling values in the diagonal elements
  matrix.data()[0][0] = xScale;
  matrix.data()[1][1] = yScale;
  matrix.data()[2][2] = zScale;

  return matrix;
}

// Apply custom scaling to an object:
QMatrix4x4 objectTransform = customScaleMatrix(2.0f, 1.5f, 0.75f);
painter.setMatrix(objectTransform);

1. Using QOpenGLShaderProgram
   If you're working with OpenGL shaders, you can implement the scaling operation directly within the vertex shader. This approach offers greater efficiency and control over the transformation process, particularly for large or complex scenes.

// Vertex shader code:

// Apply scaling to the vertex position:
vec3 transformedPosition = vertexPosition * scalingFactor;

// Pass the transformed position to the fragment shader:
gl_Position = vec4(transformedPosition, 1.0);