OpenGL（GLFW）で、視点移動を上手く行うことができない。

Question

###前提・実現したいこと
最終的に実現したいことは、モニタ上に描画する画像を切り替え続けつつ、頭部の動きに合わせて視点を移動させることで映像を見回すシステムです。（視界に収まらない程の巨大なスクリーンを見回すといった動作がしたい）OpenGLを用いてこれを実現しようとしています。

「raw画像を読み込み、それをテクスチャに張り付けてそれをモニタ上へ表示する」まで出来ており、"現在実現したいこと"は、「キーボードを用いて視点を移動させることで、テクスチャに張り付けた画像を見回す」ことです。

###発生している問題

"gluLookAt"で視点移動を行った場合、視界からテクスチャが消える。（視点移動のコードは、Main関数の最後の方に記述する予定）

###該当のソースコード

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// Linker
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#pragma comment(lib, "opengl32.lib")
#pragma comment(lib, "glu32.lib")
#pragma comment(lib, "glfw3.lib")
#pragma comment(lib, "glew32.lib")



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// define / include / using 
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#define GLFW_INCLUDE_GLU	// GLFW3で"glu.h"を読み込むように指定

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <vector>
#include <cassert>
#include <GL/glew.h>
#include <GLFW/glfw3.h>

using std::cerr;
using std::endl;
using std::vector;
using std::ifstream;
using std::ios;

//=============================================================================
// variable
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const int g_windowWidth = 1920;
const int g_windowHeight = 1080;
const int g_pictureWidth = 1920;
const int g_pictureHeight = 1080;
GLuint g_texID;



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// Functions Prototype
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extern void OnApplicationQuit();
extern void KeyCallBack(GLFWwindow *window, int key, int scancode, int action, int mods);
extern void Display();
extern void setupTexture(const char *fileName, const int textureWidth, const int textureHeight);



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// Main Function
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int main(){
	// --- Initialize OpenGL ---
	if (!glfwInit()){
		cerr << "Can't initialize GLFW." << endl;
		return -1;
	}

	// アプリケーション終了時に、GLFWで作成したウィンドウを閉じ、確保したリソースも開放する
	atexit(OnApplicationQuit);


	// OpenGL Version 3.2 Core Profileを選択
	//glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 3);
	//glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 2);
	//glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_FORWARD_COMPAT, GL_TRUE);
	//glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE);


	// フルスクリーンのウィンドウを作成する
	GLFWwindow *const wHandle(glfwCreateWindow(g_windowWidth, g_windowHeight, "Hello!", glfwGetPrimaryMonitor(), NULL));
	if (wHandle == NULL) {
		cerr << "Can't create GLFW window." << endl;
		return -1;
	}

	// ウィンドウを作成した場合、そのウィンドウをアクティブにし、その後キーコールバック関数を登録する
	glfwMakeContextCurrent(wHandle);
	glfwSetKeyCallback(wHandle, KeyCallBack);


	// モニタとの同期（0の場合は垂直同期オフと同義？）
	glfwSwapInterval(1);


	// 描画範囲の指定
	glViewport(0, 0, g_windowWidth, g_windowHeight);
	glMatrixMode(GL_PROJECTION);
	glLoadIdentity();
	glOrtho(0.0f, g_windowWidth, 0.0f, g_windowHeight, -1.0f, 1.0f);


	// OpenGL上でテクスチャを生成し、その後そのテクスチャに読み込んだ画像を張り付ける
	glGenTextures(1, &g_texID);
	// --- Initialize OpenGL ---

	
	// --- LoadPicture	
	setupTexture("sample2.raw", g_pictureWidth, g_pictureHeight);

	
	// 背景は白色
	glClearColor(1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f);
	

	// ゲームループ
	while (glfwWindowShouldClose(wHandle) == GL_FALSE) {
		// 背景を塗りつぶす
		glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

		// カメラの調整
		//glLoadIdentity();
		//gluLookAt(0.0, 0.0, -5.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0);

		// 描画
		Display();


		// 新しいバッファに入れ替え
		glfwSwapBuffers(wHandle);


		// イベントが起きるまで待機
		glfwWaitEvents();
	}

	return 0;
}




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// Static Functions
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// プログラムが終了する直前に実行する。Add to atexit()
static void OnApplicationQuit(){
	glfwTerminate();
}

// キーボードが入力された時の動作
static void KeyCallBack(GLFWwindow *window, int key, int scancode, int action, int mods){
	if (key == GLFW_KEY_ESCAPE && action == GLFW_PRESS)	
		glfwSetWindowShouldClose(window, GL_TRUE);

	// -- キーボードの入力に応じてgluLookAtの引数を変更する -- 
}

static void setupTexture(const char *fileName, const int textureWidth, const int textureHeight){
	// 画像データをロードする
	ifstream fstr(fileName, ios::binary);
	assert(fstr);


	// テクスチャデータを"textureBuffer配列"に格納する
	const size_t fileSize = static_cast<size_t>(fstr.seekg(0, fstr.end).tellg());

	fstr.seekg(0, fstr.beg);

	vector<char> textureBuffer(fileSize);

	fstr.read(&textureBuffer[0], fileSize);


	// 画像データとテクスチャiDを結びつける
	glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, g_texID);
	glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGB, textureWidth, textureHeight, 0, GL_RGB, GL_UNSIGNED_BYTE, &textureBuffer[0]);


	// テクスチャの各種設定
	glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);
	glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
	glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_REPEAT);
	glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_REPEAT);
}


// 描画
static void Display(){
	// テクスチャの頂点配列を定義（画面"左下"から各頂点に対する距離）
	static const GLfloat textureVertexArray[] = {
		0, 0,	// 左下
		1920, 0,	// 右下
		1920, 1080,	// 右上
		0, 1080,	// 左上
	};
	glVertexPointer(2, GL_FLOAT, 0, textureVertexArray);

	// プロットする画像の頂点を定義（画像"左上"から各頂点に対する距離。[0 - 1.0]）
	static const GLfloat textureCoordArray[] = {
		0.0f, 1.0f,	// 左上
		1.0f, 1.0f,	// 右上
		1.0f, 0.0f,	// 右下
		0.0f, 0.0f,	// 左下
	};
	glTexCoordPointer(2, GL_FLOAT, 0, textureCoordArray);


	// 指定テクスチャの設定開始
	glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, g_texID);

	// 2Dテクスチャと頂点配列の使用を有効にする
	glEnable(GL_TEXTURE_2D);
	glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);
	glEnableClientState(GL_TEXTURE_COORD_ARRAY);

	// 描画
	glDrawArrays(GL_QUADS, 0, 4);
	
	// 描画が終わったので有効にした機能を無効化
	glDisable(GL_TEXTURE_2D);
	glDisableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);
	glDisableClientState(GL_TEXTURE_COORD_ARRAY);
}

###試したこと
"gluLookAt"で用いられているのは３次元座標となっているので、"Display関数"で定義する頂点配列を3次元のものに置き換えようと試みました。結果として画像が表示されなくなったのですが、"gluLookAt"の設定が悪いのかテクスチャのプロットが悪いのかがわかりませんでした。

###補足情報(言語/FW/ツール等のバージョンなど)
〇開発環境
IDE
Visual Studio 2013 Express for Windows Desktop

OpenGLのツールキット
GLFW3

〇参考サイト
GLFW導入（NuGetは未使用）
http://marina.sys.wakayama-u.ac.jp/~tokoi/GLFW.pdf

テクスチャ（glfw3用に少し改変した）
http://nn-hokuson.hatenablog.com/entry/2014/02/05/001602

視点
http://www.natural-science.or.jp/article/20091110211125.php

頂点配列（3次元のテクスチャ貼り付け方法）
http://marina.sys.wakayama-u.ac.jp/~tokoi/?date=20080829

Answer 1

ざっと見て思いついたことです。

「カメラの調整」のところで、MatrixModeを設定していません。
設定していないという事は、最後に設定されたままになっています。glMatrixModeを呼んでいるのは一箇所のみのようですので、おそらくGL_PROJECTIONになっているでしょう。
ですので、glOrthoで設定したマトリクスがgluLookAt(の前のglLoadIdentity)で設定するマトリクスで上書きされていると思われます。

ビューマトリクスを設定する前に、MatrixModeをGL_MODELVIEWにしてください。

        // カメラの調整
        glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
        glLoadIdentity();
        gluLookAt(0.0, 0.0, -5.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0);

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あともう一点。

glOrthoで指定しているFarクリップ値の値が「1.0」、カメラの位置が「0.0, 0.0, -5.0」、頂点が(Z値を指定していないので)「x, y, 0.0」の位置になっていて、カメラと頂点との距離が「5.0」になるので、デプスバッファの範囲外になり、デプステストが有効であれば表示されません。

もっとも、GL_DEPTH_TESTの設定がされていないので、デプステストのデフォルト値は無効のようなので、現状のままでも表示されると思いますが、一応適切な値を設定する事をお薦めします。

Comments

[Unity-chan]

回答ありがとうございます！
仰る通りカメラの視点移動が正常に動作しなかったのは、モデルビューモードに設定していないことが原因でした。

カメラと頂点のパラメータを正確に理解しておらず、そのような設定となってしまいました。質問外の誤りまで指摘して頂き本当にありがとうございます。