３次元ポリゴンアニメーションキット ver.5.60 DirectX9版

11/01/2008
Copyright (c) Jun Mizutani 1996 - 2008

j3w560.zip のダウンロードはここから(1,887KB)。

ver.5.60の特徴
   1) テクスチャをサポート(10命令追加 j3w,j3c,j3dasm)
   2) 前後面クリップ位置の変更機能(2命令追加 j3w,j3c,j3dasm)
   3) シェーダモデル2.0によるPhongシェーディング
   4) 5.51のバグ修正多数
   5) グラフィック画面上の文字表示改善
   6) ドキュメントの修正
   7) テクスチャ関連サンプルの追加
   8) DirectX9 を使用。d3dx9.dll をインストールする必要はありません。
   9) WindowsXP SP2以降、WindowsVistaでは j3w-5.60単独で動作します。
  10) 5.51のバグ修正多数
  11) J3W 4.51、6.50と上位互換。
  12) 動作中にフラットシェイディングとグーロシェイディングを切り替え可能。

【１】はじめに

空間内の物体がすべてCPU（コンピュータ）を持っているような世界を考えて見てください。地面も車も飛行機もそれぞれ異なるCPUによってコントロールされています。物体の動作はCPUが実行するプログラムによって決められています。

J3W では、CPU が主役で物体は CPU がプログラムにしたがって生成します。CPUが「10秒間で100ｍ前」という命令を実行すると、物体が10秒間で100ｍ前進します。同時に別の物体の別のCPUが「１秒間で360度回転」という命令を実行すれば、その物体はそこで1回転します。同様にいくつでも CPUを用意すれば、その数の物体を独立して運動させることができます。

J3W は３次元グラフィックライブラリではありません。物体の形状と動き、その速さ等を定義したファイルを作成し実行することによって、本キット単独で自由に３次元ポリゴンアニメーションを構築することが可能です。

オブジェクトファイル（拡張子がJ3D）をソースファイルに使用する言語と独立させるため、オブジェクトファイルを作成するアセンブラ（j3dasm.exe）とオブジェクトファイルを実行するアプリケーション（j3w.exe）と分けてあります。さらにJAVA風の言語コンパイラ(j3c.exe)によってアセンブラの入力ファイルを作成できます。

まず、解凍されたディレクトリ（フォルダ）の j3w.exe を起動して、NEWボタンを押してファイルオープンダイアログから flight.j3d を選択して下さい。STARTボタンを押すと簡単なフライトシミュレータが実行されます。

実行が始まるとオートパイロットモードとなっています。MキーとESCキー以外の入力を受け付けない状態になっています。また視点は空中に固定された位置にあります。Mキーを押してマニュアルモードに変更するとキー操作できるようになります。Y, U, H, G, J, N, T キーでカメラの位置が変わります。 Fキーで位置固定の視点に切り替わります。カーソルキーと K、L キーで方向転換、S キーでキャノン発射、ESCキーで終了します。詳細は flight.j3c を参照してください。また飛行速度は意識的に遅くしてあります。

また、pose.j3dは人体モデルのアニメーションのサンプルです。人体モデルのポーズを作成してアニメーションとして再生させ、ファイルに保存する事ができます。 pose.j3dを起動して、 2 を押した後、Mを押してください。サンプルのアニメーションが起動します。 ESCキーで終了します。使用法の詳細はpose_man.htmlを参照してください。

【２】J3Wの構成

提供するj3w560.zipは、以下のファイルがパックされています。

j3w.exe	3次元グラフィック実行ファイル
j3dasm.exe	アセンブラ ( WIN32コンソールプログラム )
j3c.exe	コンパイラ ( WIN32コンソールプログラム )
j3cc.bat	コンパイル、アセンブルを連続して実行するバッチファイル
readme.txt	J3Wの使用法（このファイル）
history.txt	J3Wの歴史
sample.txt	サンプルソースの説明

j3dフォルダは各種サンプルのJ3W用実行形式ファイル。

*.j3d	各種サンプルの実行形式ファイル
list*.j3d	j3ctutor.htmlのリストの実行形式ファイル
list_*.j3d	tutorial.htmlのリストの実行形式ファイル
tex_*.j3d	texture.htmlのリストの実行形式ファイル
frame_2.dat	人体モデルアニメーションのデータ空手
frame_3.dat	人体モデルアニメーションのデータ走る人間
*.bmp	テクスチャのビットマップファイル

HTMLフォルダは HTMLで書かれたオンラインドキュメント。
画像ファイルは PNG 形式です。

index.html	J3Wの紹介と総目次
tutorial.html	J3Wプログラミング入門
j3w_m??.html	J3Wリファレンスマニュアル
j3ctutor.html	J3Cプログラミング入門
j3c_spec.html	J3C言語の詳細
j3c_func.html	J3C組み込み関数の解説
pose_man.html	人体アニメーションpose.j3dの使用法
j3c_pngフォルダ	j3c_spec.htmlの画像ファイル

tex_sampleフォルダにはテクスチャサンプルのソースがあります。

tex_*.j3c

テクスチャサンプルのソース

j3c_scriptフォルダには以下のサンプルのソースフォルダがあります。

flight	フライトシミュレータのソース
objview	オブジェクトビューアのソース
test	j3c のテスト用ソース
lib	他のサンプルから使用されるライブラリ
tutorial	j3ctutor.html内のソース

j3w_scriptフォルダには以下のサンプルのソースフォルダがあります。

pose	人体アニメーションエディタのソース
human	人間が走るアニメーション
flight	フライトシミュレータのソース
sample	簡単なサンプルのソース
objview	オブジェクトビューアのソース
lib	他のサンプルから使用されるライブラリ
tutorial	tutorial.html内のソース

blender フォルダにはblender用のエクスポートスクリプトと出力ファイル
を確認するビューアの j3c ソースがあります。

blendview.j3c	blenderが出力するblend.j3cを使うデモ
j3cExporter.py	blender に組み込むエクスポート用Pythonスクリプト

【３】インストールとアンインストール

WindowsXP SP2以降、WindowsVistaではj3w560.zipを解凍するだけで、他に必要なものはありません。
j3w560.zip のアイコンを右クリックして「すべて展開」を選択すれば解凍できます。解凍された j3w560フォルダを適当なところに移動してください。後の説明では Cドライブ直下(C:\j3w560)にあるものとして説明しています。

ドラッグアンドドロップでもj3c.exe、j3dasm.exeは使用できますが、 j3cプログラムを作成してコンパイル、アセンブルするにはコンソール(DOSプロンプト) から使うほうがエラーメッセージを確認できます。解凍したフォルダをコマンド検索パスに追加しておくと便利でしょう。

Windows Vista のコマンド検索パスの設定

パスを設定するには、コンピュータのアイコンを右クリックしてプロパティを選びます。

左側の「システムの詳細設定」を選択します。

環境変数のウィンドウの下部の「システム環境変数」ボタンを押します。

システム環境変数リストの Path をクリックして、編集ボタンを押します。表示されたダイアログで、設定済みのPATH環境変数の後ろにセミコロンに続けて J3Wをインストールしたフォルダ名を ;C:\j3w560 のように入力してOKボタンを押します。

WindowsXP のコマンド検索パスの設定

パスを設定するには、デスクトップの左下のスタートから、次のようにボタンまたはタブを選んでいきます。

    マイ コンピュータ → プロパティ → 詳細設定 → 環境変数

環境変数のウィンドウの下部にシステム環境変数が表示されます。そのなかの Path をクリックして、編集ボタンを押します。表示されたダイアログで、設定済みのPATH環境変数の後ろにセミコロンに続けて J3Wをインストールしたフォルダ名を ;C:\j3w560 のように入力してOKボタンを押します。

アンインストール

アンインストールは、単に解凍したフォルダを削除してください。レジストリ等は変更していません。

【４】使用法

《j3w.exeの使用法》

起動するとファイルオープンダイアログが開きます。ここで*.J3D を選択して下さい。 STARTボタンを押すと実行されます。

NEWボタン	新しくxxx.J3Dファイルを読み込みます。
STARTボタン	J3Dファイルを実行/停止します。
QUITボタン	J3W を終了します。
Full Speed	高速モード。
Flat Shading	フラットシェイディングを指定します。
Use Shader	Phongシェイディングを指定します。

オブジェクトファイル（xxx.J3D）の保存してあるフォルダーでxxx.j3dをダブルクリックすると［ファイルを開くアプリケーションの選択］ダイアログボックスが開きます.ここで［ファイルを開くときはいつもこのアプリケーションを使う］チェックボックスをチェック、［その他］ボタンを押して、j3w.exeを選択して、［開く］ボタンを押すことで *.j3d のダブルクリックで常にj3w.exeが起動します。ここでSTARTボタンを押すとオブジェクトファイルが実行されます。

xxx.j3dをJ3Wのアイコンにドロップして起動することもできます。またはフォルダウインドウの表示／オプション／ファイルタイプから拡張子j3dを追加してj3w.exeを指定することもできます。

実行時にオプションとして FullSpeed を指定すると高速で動作しますが、 CPUの負荷が大きくなります(ver.4.44以前のデフォルト動作)。ver.4.45からデフォルトでは、高速なマシンの場合に発生する無駄な描画を抑制することで CPUの負荷を低くしています。Full SpeedをチェックするとFPS の値が大きく (書き換えが高速)なることが確認できます。

シェーダモデル2.0以降が使用できる環境ではデフォルトで Use Shader はチェックされて起動します。ピクセルごとの Phongシェイディングが行われ、スペキュラー (反射)がきれいに表示されます。シェーダモデル2.0が使えない場合はDirectXの固定機能が使われ、Use Shader は無効になります。

《ソースファイルの作成》

メモ帳などのエディターで作成し, j3cのソースならば拡張子をj3cとして保存します。J3DASMのソースの場合は拡張子は j3s とします。 (拡張子はそれぞれなんでも可能ですが, 一応上記の規則とします.) ソースファイルの内容に関しては、サンプルファイル、または、 htmlフォルダのドキュメントを参考にしてください。

《J3Cソースファイルのコンパイル、アセンブル、実行》

list2.j3cというソースファイルをコンパイルして実行するまでを解説します。コマンドライン(DOSプロンプト)から

       >j3c list2.j3c

のように実行するか、j3c.exe のアイコンに list2.j3cのアイコンをドラッグアンドドロップするとDOSウインドウが開き、list2.j3cと同じフォルダに list2.j3m が生成されます。さらに

       >j3dasm list2.j3m

のように実行するか、list2.j3mのアイコンを、j3dasm.exeのアイコンにドラッグアンドドロップすると list2.j3d が生成されます。 j3w.exeのNEWボタンから指定するか、j3w.exeのアイコンに list2.j3d のアイコンをドラッグアンドドロップし、STARTボタンで実行されます。

コンパイルとアセンブル、j3w の実行まで行ないたい場合は

        >j3cc -r list2.j3c

とすると j3w list2.j3d の実行まで自動的に行われます。 j3cのソースを直接実行できるような環境となります。j3cc で -r を指定しない
場合はコンパイルとアセンブルまで行われ、j3w は実行されません。

j3cのソースに構文エラーがある場合、またj3dasmのアセンブリソースにエラーがある場合は、エラーを見つけた段階でターミナル画面(DOS画面)にエラーを表示してスクリプトは終了します。

あるいは j3cc.bat にlist2.j3cのアイコンをドラッグアンドドロップするとエラーがなければ、ターミナル画面(DOS画面)が開いてアセンブルまで終了します。

《ソースファイルのアセンブル》

マイコンピュータを開いて、ソースファイルが保存してあるフォルダでたとえばsource.j3sをダブルクリックすると［ファイルを開くアプリケーションの選択］ダイアログボックスが開きます。ここで［ファイルを開くときはいつもこのアプリケーションを使う］チェックボックスをチェック、［その他］ボタンを押して、この場合 j3dasmを選択して、［開く］ボタンを押すことで定義ファイル（*.j3s）のダブルクリックで常にj3dasmが起動して、オブジェクトファイル（*.j3d）が生成されます。生成後にDOSウィンドウは閉じる必要があります（設定に依存）。 xxx.j3sをj3dasm.exeのアイコンにドロップしてアセンブルすることもできます。

《注意》

以前のバージョンを使用されていた方はフォルダウインドウのメニューの表示／オプション／ファイルタイプでj3sとj3dについて編集／編集から本バージョンのj3w.exeとj3dasm.exeを指定してください。

j3c.exe, j3dasm.exe は Win32 のコンソールプログラムです。MS-DOS 用のプログラムではありません。ドラッグアンドドロップでコンパイル、アセンブルすることは可能ですが、エラーがあってもウィンドウが閉じてしまって、エラーメッセージを読むことが出来ません。コマンドラインから実行するか、j3cc.batへのショートカットにドラッグアンドドロップして下さい。

《必要な環境》

Windows XP SP2 以降または Windows Vista
エディタ (ソースファイル作成用)

【５】blender をモデラーとして使う

blender (https://www.blender3d.org/)は3Dのモデリング、レンダリング、アニメーションが可能なフリー(オープンソース)の高機能3Dグラフィックツールですが、Python を使って 3D データを好きなフォーマットに変換して出力することもできます。blenderのメッシュをJ3Cのソースコードに変換し、j3wを実行する J3C Exporterを同梱しています。blender 2.48a で動作確認しました。 j3w を展開したフォルダが、例えば C:\j3w560 の場合、環境変数 J3WBLEND を「C:\j3w560\blender」と設定します。環境変数 J3WBLEND は J3Cのソースコードの出力先を指定します。直接 j3w を実行する場合は blendview.j3c が存在するパスである必要があります。 J3C Exporter 内でも指定できますが、何度も実行する場合は面倒なので J3WBLEND を j3w を展開したフォルダ直下の blender に設定しておいてください。

マイ コンピュータ／プロパティ／詳細設定／環境変数／ユーザー環境変数／新規

から以下のように環境変数J3WBLENDを追加しておくと便利です。

変数名(N):	J3WBLEND
変数値(V):	C:\j3w560\blender

また、C:\j3w560/blender/j3cExporter.py を blender のスクリプトがおいてあるフォルダ (私の場合C:\blender-2.48a-windows/.blender/scripts) にコピーしてください。

または blender を起動して、最上部のメインメニューの下端を下方向にドラッグするとボタンが現れます。右端の「File Paths」ボタンを押して左から2番目下の Python: に C:\j3w560/blender を設定します。 Pythonのパスを設定したすぐ右側のボタン (マウスポインタをボタンにおいてしばらくすると「Re-evaluate scripts registration in menus」と表示されます) をクリックします。この場合は blender 付属のスクリプトがメニューから選べなくなります。

run_j3w メニューのFile/Exportから「J3C code (.j3c)」を選択するとダイアログが表示されます。Factor スライダ(クリックで数値入力、左右にドラッグで数値変更)でオブジェクトの拡大率が変更できます。各座標軸の最大最小値とサイズが表示されます。滑らかな(面と面の角度の差が小さい)物体は、サイズを1000以上にしてください。サイズが大きいほど滑らかに表示されます。

Distance スライダで視点の位置を指定します。Distance の値をサイズの 2倍程度に設定して「Run J3W」ボタンをクリックするとモデルデータが blend.j3c に出力され、blendview.j3c とともにコンパイル、アセンブルされて blendview.j3d が j3w により起動されます。個々のオブジェクトは Head回転していますが、出力時の設定(Bank,Pitch,Headボタン)で回転方向を変更できます。起動された blendview.j3d は画面に表示されたキーを入力することにより、さらにリアルタイムに操作できます。

【６】J3Wのバージョン番号

J3Wのバージョン番号は以下の規則とします。

J3W ver.4.xy	Windows95/98/NT/XP/Vistaで動作するもの。
J3W ver.5.xy	DirectXで動作するもの。
J3W ver.6.xy	Linux + X11R6で動作するもの。
J3W ver.7.xy	OpenGL で動作するもの。(未公開)

x が同じ場合は、ほぼ同等な機能を有するものとします。 y はプラットホーム依存のマイナーバージョン。

2012/08/06 現在公開している j3w のバージョン番号

j3w ver.4.51	Windows95/98/XPで動作するもの。
j3w ver.5.60	WindowsXP SP2以降 Vistaで動作するDirectX9版。
j3w ver.6.51	Linux + X11R6で動作するもの。

【７】互換性

ver.5.10からの変更点
- 1) ver 4.51、ver 6.50と互換にするため完全に作り直し。

ver.4.51との差
- ver.4.51ではDirectXを使用していない。
- ver.4.51ではグーロシェイディングが使えない。
- ver.4.51ではZ-Bufferを使えない。

ver.6.51(Linux版)との差
- ver.6.50ではMIDI,NOTE命令が機能しない。
- ver.6.50ではグーロシェイディングが使えない以外は互換。
- ver.6.50ではZ-Bufferを使えない。
- perl による最適化ツール j3opt.pl は ver.5.60 には付属しない。

【８】使用条件

このソフトはフリーソフトウェアです。非営利目的であれば, 自由に配布して頂いてかまいません。

このソフトウェアおよびマニュアル、サンプルファイルの著作権は私 (水谷純, [email protected])が保有しています。本ソフトウェアによって生じた損害について著作者は責任を負いません。また, 著作者はバージョンアップの義務を負いません。

付属のサンプルファイル(*.j3c,*.j3s,*.j3i)は, 自由に使用, 改造して配布して頂いてかまいません。

【９】サポート

本ソフトウェアに関して、著作者にはいかなる種類のサポートの義務はありません。

すべてにお答えできると限りませんが、対応できる限り、質問などのメールに返答させて頂いております。最新情報は https://www.mztn.org/を参考にしてください。バグ報告も歓迎いたします。

Linux Japanに連載 (9回) した J3W の解説記事本文の PDF と記事中のリストのアーカイブを https://www.mztn.org/lj_code/index.html に置いています。記事全文がPDFでダウンロードできます。

水谷純（[email protected]）