FollowCamera3D.cpp

# include <Siv3D.hpp>

/// @brief 目標に追従するカメラクラス
/// @note 追従方向、追従距離、追従高さを指定して、目標に追従するカメラを作成します。
class SimpleFollowCamera3D : public BasicCamera3D
{
public:

	SimpleFollowCamera3D() = default;

	/// @brief 3D カメラを作成します。
	/// @param sceneSize シーンのサイズ
	/// @param verticalFOV 縦方向の視野角（ラジアン）
	/// @param focusPosition 注目点
	/// @param followAngle 追従方向（0 が Z 軸正方向、時計まわり）
	/// @param followDistance 追従距離
	/// @param followHeight 追従高さ
	SimpleFollowCamera3D(const Size& sceneSize, double verticalFOV, const Vec3& focusPosition, double followDirection, double followDistance, double followHeight) noexcept
		: BasicCamera3D{ sceneSize, verticalFOV, (focusPosition + CalculateFollowOffset(followDirection, followDistance, followHeight)), focusPosition }
		, m_currentFocus{ focusPosition }
		, m_targetFocus{ focusPosition }
		, m_followDirection{ followDirection }
		, m_followDistance{ followDistance }
		, m_followHeight{ followHeight } {}

	/// @brief カメラを更新します。
	/// @param smoothTime 平滑化時間（最大速度で目標に向かうときに期待される所要時間）。動く目標を追いかけるときの遅延時間で、小さいと目標に早く到達する。
	/// @param deltaTime 前回からの経過時間。デフォルトでは Scene::DeltaTime()
	void update(double smoothTime, double deltaTime = Scene::DeltaTime())
	{
		m_currentFocus = Math::SmoothDamp(m_currentFocus, m_targetFocus, m_focusVelocity, smoothTime, unspecified, deltaTime);
		BasicCamera3D::setView((m_currentFocus + getFollowOffset()), m_currentFocus, m_upDirection);
	}

	/// @brief 追従する対象の位置を設定します。
	/// @param targetFocus 追従する対象の位置
	/// @param direction 追従する対象の向いている方向（0 が Z 軸正方向、時計まわり）
	void setTarget(const Vec3& targetFocus, double followAngle = 0.0) noexcept
	{
		m_targetFocus = targetFocus;
		m_followDirection = followAngle;
	}

	/// @brief 追従する対象の位置を設定します（即座に移動します）。
	/// @param targetFocus 追従する対象の位置
	/// @param followAngle 追従する対象の向いている方向（0 が Z 軸正方向、時計まわり）
	void jumpToTarget(const Vec3& targetFocus, double followAngle = 0.0) noexcept
	{
		m_currentFocus = m_targetFocus = targetFocus;
		m_focusVelocity = Vec3{ 0, 0, 0 };
		m_followDirection = followAngle;
		BasicCamera3D::setView((m_currentFocus + getFollowOffset()), m_currentFocus, m_upDirection);
	}

	/// @brief 追従距離と追従高さを設定します。
	/// @param distance 追従距離
	/// @param height 追従高さ
	void setFollowOffset(double followDistance, double followHeight) noexcept
	{
		m_followDistance = followDistance;
		m_followHeight = followHeight;
	}

	/// @brief 追従対象に対するオフセットを計算します。
	/// @return 追従対象に対するオフセット
	[[nodiscard]]
	Vec3 getFollowOffset() const noexcept
	{
		return CalculateFollowOffset(m_followDirection, m_followDistance, m_followHeight);
	}

private:

	static Vec3 CalculateFollowOffset(double direction, double distance, double height) noexcept
	{
		return Cylindrical{ distance, (-90_deg - direction), height };
	}

	Vec3 m_currentFocus = Vec3{ 0, 0, 0 };

	Vec3 m_targetFocus = Vec3{ 0, 0, 0 };

	Vec3 m_focusVelocity = Vec3{ 0, 0, 0 };

	double m_followDirection = 0.0_deg;

	double m_followDistance = 10.0;

	double m_followHeight = 10.0;
};

void Main()
{
	Window::Resize(1280, 720);
	const Font font{ FontMethod::MSDF, 48, Typeface::Bold };

	const ColorF backgroundColor = ColorF{ 0.4, 0.6, 0.8 }.removeSRGBCurve();
	const Texture uvChecker{ U"example/texture/uv.png", TextureDesc::MippedSRGB };
	const MSRenderTexture renderTexture{ Scene::Size(), TextureFormat::R8G8B8A8_Unorm_SRGB, HasDepth::Yes };

	constexpr double Speed = 4.0;
	Vec3 currentPos{ 0, 1, 0 };
	Vec3 targetPos{ 0, 1, 0 };
	Vec3 velocity{ 0, 0, 0 };

	constexpr double FollowDistance = 15.0;
	double followHeight = 8.0;
	double followDirection = 0.0_deg;
	SimpleFollowCamera3D camera{ renderTexture.size(), 30_deg, currentPos, 0.0_deg, FollowDistance, followHeight };

	while (System::Update())
	{
		const double deltaTime = Scene::DeltaTime();

		// 追従の調整
		{
			if (KeyLeft.pressed())
			{
				followDirection -= (90_deg * deltaTime);
			}

			if (KeyRight.pressed())
			{
				followDirection += (90_deg * deltaTime);
			}

			if (KeyDown.pressed())
			{
				followHeight = Min((followHeight + 4.0 * deltaTime), 20.0);
			}

			if (KeyUp.pressed())
			{
				followHeight = Max((followHeight - 4.0 * deltaTime), 0.0);
			}
		}

		// キャラクターの移動
		{
			if (KeyA.pressed())
			{
				targetPos.x -= (Speed * deltaTime);
			}

			if (KeyD.pressed())
			{
				targetPos.x += (Speed * deltaTime);
			}

			if (KeyW.pressed())
			{
				targetPos.z += (Speed * deltaTime);
			}

			if (KeyS.pressed())
			{
				targetPos.z -= (Speed * deltaTime);
			}

			currentPos = Math::SmoothDamp(currentPos, targetPos, velocity, 0.12);
		}

		if (KeyC.down())
		{
			currentPos = targetPos = Vec3{ 0, 1, 0 };
			velocity = Vec3{ 0, 0, 0 };
			followHeight = 8.0;
			followDirection = 0.0_deg;
			camera.jumpToTarget(currentPos, followDirection);
		}

		// カメラの更新
		{
			camera.setTarget(currentPos, followDirection);
			camera.setFollowOffset(FollowDistance, followHeight);
			camera.update(0.15);
			Graphics3D::SetCameraTransform(camera);
		}

		// 3D 描画
		{
			const ScopedRenderTarget3D target{ renderTexture.clear(backgroundColor) };
			Plane{ 64 }.draw(uvChecker);
			Box{ currentPos, 2 }.draw(ColorF{ 0.8, 0.6, 0.4 }.removeSRGBCurve());
		}

		// 3D シーンを 2D シーンに描画
		{
			Graphics3D::Flush();
			renderTexture.resolve();
			Shader::LinearToScreen(renderTexture);
		}

		RoundRect{ 20, 20, 680, 200, 10 }.draw(ColorF{ 0.0, 0.6 });
		font(U"キャラクター位置: {:.2f}"_fmt(currentPos)).draw(24, Vec2{ 40, 40 });
		font(U"追従方向: {:.1f}°"_fmt(Math::ToDegrees(Math::NormalizeAngle(followDirection)))).draw(24, Vec2{ 40, 80 });
		font(U"追従距離: {:.2f}"_fmt(FollowDistance)).draw(24, Vec2{ 240, 80 });
		font(U"追従高さ: {:.2f}"_fmt(followHeight)).draw(24, Vec2{ 440, 80 });
		font(U"追従オフセット: {:.2f}"_fmt(camera.getFollowOffset())).draw(24, Vec2{ 40, 120 });
		font(U"移動: WASD, 追従方向: ←→, 追従高さ: ↑↓ リセット: C"_fmt(camera.getFollowOffset())).draw(24, Vec2{ 40, 160 });
	}
}