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その５

第5章：モデルをシャドウマップに描けるようにする

この章の目的

通常描画用の Draw() とは別に、シャドウマップ作成用の DrawShadow() を追加する。

この章でも画面は変わらない。

考え方

普通の Draw() は、画面に表示するための描画。

Draw()
  色を出す
  テクスチャを読む
  ライト計算をする
  カメラ視点で描く

シャドウマップ用の描画では、色はいらない。

DrawShadow()
  色を出さない
  テクスチャを読まない
  ライト計算もしない
  ライト視点のWVPだけ使う

変更ファイル

  • Engine/Fbx.h
  • Engine/Fbx.cpp
  • Engine/Model.h
  • Engine/Model.cpp

実装指示

ステンシルは使わないシャドウマップ実装の第5章です。

FbxとModelに、シャドウマップ生成用の DrawShadow を追加してください。

変更内容：
1. Engine/Fbx.h に void DrawShadow(Transform& transform); を追加する。

2. Engine/Fbx.h の private に、シャドウ用コンスタントバッファ構造体を追加する。
   - struct CB_SHADOW { XMMATRIX matLightWVP; };

3. Engine/Fbx.h に ID3D11Buffer* pShadowConstantBuffer_; を追加する。

4. Engine/Fbx.cpp の Fbx コンストラクタで pShadowConstantBuffer_ を nullptr 初期化する。

5. Engine/Fbx.cpp の InitConstantBuffer() で、pShadowConstantBuffer_ を作成する。
   - ByteWidth = sizeof(CB_SHADOW)
   - Usage = D3D11_USAGE_DYNAMIC
   - BindFlags = D3D11_BIND_CONSTANT_BUFFER
   - CPUAccessFlags = D3D11_CPU_ACCESS_WRITE

6. Engine/Fbx.cpp に DrawShadow(Transform& transform) を実装する。
   - transform.Calculation() を呼ぶ。
   - 頂点バッファをセットする。
   - matLightWVP = World * Direct3D::GetLightViewMatrix() * Direct3D::GetLightProjectionMatrix() を計算する。
   - pShadowConstantBuffer_ に CB_SHADOW を Map / memcpy_s / Unmap で送る。
   - VSSetConstantBuffers(0, 1, &pShadowConstantBuffer_) でセットする。
   - マテリアルごとのインデックスバッファをセットして DrawIndexed する。
   - テクスチャやマテリアル色は使わない。

7. Engine/Model.h に void DrawShadow(int hModel); を追加する。

8. Engine/Model.cpp に Model::DrawShadow(int hModel) を追加し、内部で Fbx::DrawShadow を呼ぶ。

既存の Draw() を壊さないでください。

実装の中心

XMMATRIX matLightWVP = transform.GetWorldMatrix()
                      * Direct3D::GetLightViewMatrix()
                      * Direct3D::GetLightProjectionMatrix();

これは、モデルの頂点をライト視点に変換するための行列。

モデル座標
↓ World
ワールド座標
↓ Light View
ライトから見た座標
↓ Light Projection
ライト画面上の座標

この章でのコード変更点

この章でやること

シャドウマップにモデルを描くための関数 DrawShadow() を追加する。
既存の Draw() は一切変更しない。新しい関数を追加するだけ。

変更の概要

ファイル 変更内容
Engine/Fbx.h DrawShadow() 宣言・CB_SHADOW 構造体・pShadowConstantBuffer_ 追加
Engine/Fbx.cpp コンストラクタ初期化・InitConstantBuffer() 修正・DrawShadow() 実装
Engine/Model.h DrawShadow(int hModel) 宣言追加
Engine/Model.cpp DrawShadow() 実装

画面は変わらない。まだ DrawShadow() はどこからも呼ばれていないため。

Engine/Fbx.h の変更

ここでやること

DrawShadow() 関数の宣言と、それに必要なバッファの定義を追加する。

CB_SHADOW 構造体をなぜ別に作るか

既存の CONSTANT_BUFFER はこれだけのデータを持っている：

struct CONSTANT_BUFFER
{
    XMMATRIX matWVP;      // カメラ視点のWVP
    XMMATRIX matWorld;    // ワールド行列
    XMMATRIX matNormal;   // 法線変換行列
    XMFLOAT4 diffuse;     // 色
    // ...（たくさん）
};

シャドウマップではライト視点のWVPしか要らない。
色も法線も何もいらない。

struct CB_SHADOW
{
    XMMATRIX matLightWVP;  // これだけ
};

色やテクスチャを送らない分、軽くて速い。

pShadowConstantBuffer_ をなぜ別に持つか

pConstantBuffer_（通常描画用）を使い回せばいいと思うかもしれないが、それはできない。

理由：バッファのサイズが違う

pConstantBuffer_     → sizeof(CONSTANT_BUFFER)  大きい
pShadowConstantBuffer_ → sizeof(CB_SHADOW)       小さい

サイズが違うバッファを使い回すと、シェーダー側が期待するデータ配置と合わなくなる。

だからシャドウ用のバッファを別に作る。

After（変更後）

class Fbx
{
public:
    // ...
    void DrawShadow(Transform& transform);  // ← 追加

private:
    // ...
    struct CB_SHADOW
    {
        XMMATRIX matLightWVP;  // ← 追加：ライト視点のWVP行列
    };

    ID3D11Buffer* pShadowConstantBuffer_;  // ← 追加：シャドウ用バッファ
};

Engine/Fbx.cpp の変更

ここでやること

① コンストラクタで pShadowConstantBuffer_ を nullptr 初期化する。
② InitConstantBuffer() でシャドウ用バッファを作成する。
③ DrawShadow() を実装する。

① コンストラクタの初期化

Fbx::Fbx()
{
    // ...既存の初期化...
    pShadowConstantBuffer_ = nullptr;  // ← 追加
}

② InitConstantBuffer() への追加

// シャドウ用コンスタントバッファを作成する
D3D11_BUFFER_DESC cbd = {};
cbd.ByteWidth      = sizeof(CB_SHADOW);           // CB_SHADOWのサイズ
cbd.Usage          = D3D11_USAGE_DYNAMIC;          // CPUから毎フレーム書き換える
cbd.BindFlags      = D3D11_BIND_CONSTANT_BUFFER;   // コンスタントバッファとして使う
cbd.CPUAccessFlags = D3D11_CPU_ACCESS_WRITE;       // CPUが書き込める
Direct3D::pDevice->CreateBuffer(&cbd, nullptr, &pShadowConstantBuffer_);

③ DrawShadow() の実装

void Fbx::DrawShadow(Transform& transform)
{
    // ワールド行列を計算する
    transform.Calculation();

    // 頂点バッファをセットする（通常のDrawと同じ）
    UINT stride = sizeof(VERTEX);
    UINT offset = 0;
    Direct3D::pContext->IASetVertexBuffers(0, 1, &pVertexBuffer_, &stride, &offset);

    // ライト視点のWVP行列を作る
    // モデル座標 → ワールド → ライト視点 → ライト画面
    XMMATRIX matLightWVP = transform.GetWorldMatrix()
                         * Direct3D::GetLightViewMatrix()
                         * Direct3D::GetLightProjectionMatrix();

    // CB_SHADOW にデータを詰めてGPUに送る
    CB_SHADOW cb;
    cb.matLightWVP = matLightWVP;

    // Map：GPUのバッファをCPUから書き込めるように開く
    D3D11_MAPPED_SUBRESOURCE pdata;
    Direct3D::pContext->Map(pShadowConstantBuffer_, 0, D3D11_MAP_WRITE_DISCARD, 0, &pdata);
    // memcpy_s：データをコピーする
    memcpy_s(pdata.pData, pdata.RowPitch, &cb, sizeof(cb));
    // Unmap：書き込みを終了してGPUに返す
    Direct3D::pContext->Unmap(pShadowConstantBuffer_, 0);

    // バッファを頂点シェーダーの b0 スロットにセット
    Direct3D::pContext->VSSetConstantBuffers(0, 1, &pShadowConstantBuffer_);

    // マテリアルごとに描画する（色・テクスチャは使わない）
    for (int i = 0; i < materialCount_; i++)
    {
        Direct3D::pContext->IASetIndexBuffer(pIndexBuffer_[i], DXGI_FORMAT_R32_UINT, 0);
        Direct3D::pContext->DrawIndexed(indexCount_[i], 0, 0);
    }
}

Engine/Model.h / Engine/Model.cpp の変更

ここでやること

Fbx::DrawShadow() を外から呼べるように Model::DrawShadow() を追加する。

// Model.h に追加
void DrawShadow(int hModel);

// Model.cpp に追加
void Model::DrawShadow(int hModel)
{
    modelList[hModel]->pfbx_->DrawShadow(modelList[hModel]->transform_);
}

Stage.cpp からは Model::DrawShadow(hDonut_) のように呼ぶ（6章で追加）。

ビルド確認

  • ビルドが通れば成功。
  • 画面は変わらない。
  • まだ DrawShadow() は呼ばれていないため、見た目に変化はない。
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