Radian と Degree

概要

角度の表現に使用される Radian と Degree について説明しています。

動作環境

必須環境

動作確認環境

サンプルの操作方法

内容

角度を示す単位は「Degree」と「Radian」の２つがあります。「Degree」は一周の範囲が「0～360」で定義されています。「Radian」は一周が「0～2π」で定義されており、「π」は約3.14です。図で説明すると下のようなイメージになります。

一般的に角度は Degree の単位で見かけることが多いと思いますが、数学やプログラミングの世界では Radian を使うことの方が多いです。実際 XNA Framework で定義されているクラスのメソッドは大抵 Radian を使用することになっています。

Radian と Degree との変換は可能で、以下の計算式で求めることができます。

Degree から Radian に変換

Radian = Degree / 180 * π

Radian から Degree に変換

Degree = Radian * 180 / π

上記の計算でも単位の変換を行うことができますが、XNA Framework にはそれぞれの変換を行うことができる「MathHelper.ToRadians」「MathHelper.ToDegrees」メソッドが用意されているので、こちらを使うのもいいでしょう。

フィールド

/// <summary>
/// Degree の値
/// </summary>
private float degree = 0.0f;

/// <summary>
/// 矢印テクスチャー
/// </summary>
private Texture2D arrowTexture = null;

サンプルでは矢印を回転させていますが、ここでは値を Degree で持つようにしています。

変換

// 回転テクスチャー
this.spriteBatch.Draw(this.arrowTexture,
    new Vector2(150.0f, 150.0f) + this.textureCenter,
    null, Color.Red, MathHelper.ToRadians(this.degree), this.textureCenter,
    1.0f, SpriteEffects.None, 0.0f);

// Degree と Radian
this.spriteBatch.DrawString(this.font,
    "Degree : " + this.degree.ToString() + Environment.NewLine +
    "Radian : " + MathHelper.ToRadians(this.degree).ToString(),
    new Vector2(30.0f, 30.0f), Color.White);

SpriteBatch.Draw メソッドの回転パラメータは Radian で渡す必要があるため、保持している Degree の値を MathHelper.ToRadians メソッドで Radian に変換しています。

全コード

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using Microsoft.Xna.Framework;
using Microsoft.Xna.Framework.Audio;
using Microsoft.Xna.Framework.Content;
using Microsoft.Xna.Framework.GamerServices;
using Microsoft.Xna.Framework.Graphics;
using Microsoft.Xna.Framework.Input;
using Microsoft.Xna.Framework.Media;
#if WINDOWS_PHONE
using Microsoft.Xna.Framework.Input.Touch;
#endif

namespace RadianAndDegree
{
    /// <summary>
    /// ゲームメインクラス
    /// </summary>
    public class GameMain : Microsoft.Xna.Framework.Game
    {
        /// <summary>
        /// グラフィックデバイス管理クラス
        /// </summary>
        private GraphicsDeviceManager graphics = null;

        /// <summary>
        /// スプライトのバッチ化クラス
        /// </summary>
        private SpriteBatch spriteBatch = null;

        /// <summary>
        /// スプライトでテキストを描画するためのフォント
        /// </summary>
        private SpriteFont font = null;

        /// <summary>
        /// Degree の値
        /// </summary>
        private float degree = 0.0f;

        /// <summary>
        /// 矢印テクスチャー
        /// </summary>
        private Texture2D arrowTexture = null;

        /// <summary>
        /// テクスチャーの中心座標
        /// </summary>
        private Vector2 textureCenter = Vector2.Zero;


        /// <summary>
        /// GameMain コンストラクタ
        /// </summary>
        public GameMain()
        {
            // グラフィックデバイス管理クラスの作成
            this.graphics = new GraphicsDeviceManager(this);

            // ゲームコンテンツのルートディレクトリを設定
            this.Content.RootDirectory = "Content";

#if WINDOWS_PHONE
            // Windows Phone のデフォルトのフレームレートは 30 FPS
            this.TargetElapsedTime = TimeSpan.FromTicks(333333);

            // バックバッファサイズの設定
            this.graphics.PreferredBackBufferWidth = 480;
            this.graphics.PreferredBackBufferHeight = 800;

            // フルスクリーン表示
            this.graphics.IsFullScreen = true;
#endif
        }

        /// <summary>
        /// ゲームが始まる前の初期化処理を行うメソッド
        /// グラフィック以外のデータの読み込み、コンポーネントの初期化を行う
        /// </summary>
        protected override void Initialize()
        {
            // TODO: ここに初期化ロジックを書いてください

            // コンポーネントの初期化などを行います
            base.Initialize();
        }

        /// <summary>
        /// ゲームが始まるときに一回だけ呼ばれ
        /// すべてのゲームコンテンツを読み込みます
        /// </summary>
        protected override void LoadContent()
        {
            // テクスチャーを描画するためのスプライトバッチクラスを作成します
            this.spriteBatch = new SpriteBatch(this.GraphicsDevice);

            // フォントをコンテントパイプラインから読み込む
            this.font = this.Content.Load<SpriteFont>("Font");

            // テクスチャーを読み込む
            this.arrowTexture = this.Content.Load<Texture2D>("Arrow");

            // テクスチャーの中心座標
            this.textureCenter = new Vector2(this.arrowTexture.Width / 2,
                                             this.arrowTexture.Height / 2);
        }

        /// <summary>
        /// ゲームが終了するときに一回だけ呼ばれ
        /// すべてのゲームコンテンツをアンロードします
        /// </summary>
        protected override void UnloadContent()
        {
            // TODO: ContentManager で管理されていないコンテンツを
            //       ここでアンロードしてください
        }

        /// <summary>
        /// 描画以外のデータ更新等の処理を行うメソッド
        /// 主に入力処理、衝突判定などの物理計算、オーディオの再生など
        /// </summary>
        /// <param name="gameTime">このメソッドが呼ばれたときのゲーム時間</param>
        protected override void Update(GameTime gameTime)
        {
            KeyboardState keyboardState = Keyboard.GetState();
            MouseState mouseState = Mouse.GetState();
            GamePadState gamePadState = GamePad.GetState(PlayerIndex.One);

            // Xbox 360 コントローラ、Windows Phone の BACK ボタンを押したときに
            // ゲームを終了させます
            if (gamePadState.Buttons.Back == ButtonState.Pressed)
            {
                this.Exit();
            }

            // キーボードによる回転
            if (keyboardState.IsKeyDown(Keys.Left))
            {
                this.degree -= (float)gameTime.ElapsedGameTime.TotalMilliseconds / 5.0f;
            }
            if (keyboardState.IsKeyDown(Keys.Right))
            {
                this.degree += (float)gameTime.ElapsedGameTime.TotalMilliseconds / 5.0f;
            }

            // ゲームパッドによる回転
            if (gamePadState.IsConnected)
            {
                this.degree += gamePadState.ThumbSticks.Left.X *
                                (float)gameTime.ElapsedGameTime.TotalMilliseconds / 5.0f;
            }

            // マウスによる回転
            if (mouseState.LeftButton == ButtonState.Pressed)
            {
                this.degree += (float)gameTime.ElapsedGameTime.TotalMilliseconds / 5.0f;
            }
            
            // 登録された GameComponent を更新する
            base.Update(gameTime);
        }

        /// <summary>
        /// 描画処理を行うメソッド
        /// </summary>
        /// <param name="gameTime">このメソッドが呼ばれたときのゲーム時間</param>
        protected override void Draw(GameTime gameTime)
        {
            // 画面を指定した色でクリアします
            this.GraphicsDevice.Clear(Color.CornflowerBlue);

            // スプライトの描画準備
            this.spriteBatch.Begin();

            // 基本テクスチャー
            this.spriteBatch.Draw(this.arrowTexture, new Vector2(150.0f, 150.0f), Color.Yellow);

            // 回転テクスチャー
            this.spriteBatch.Draw(this.arrowTexture,
                new Vector2(150.0f, 150.0f) + this.textureCenter,
                null, Color.Red, MathHelper.ToRadians(this.degree), this.textureCenter,
                1.0f, SpriteEffects.None, 0.0f);

            // Degree と Radian
            this.spriteBatch.DrawString(this.font,
                "Degree : " + this.degree.ToString() + Environment.NewLine +
                "Radian : " + MathHelper.ToRadians(this.degree).ToString(),
                new Vector2(30.0f, 30.0f), Color.White);

            // スプライトの一括描画
            this.spriteBatch.End();

            // 登録された DrawableGameComponent を描画する
            base.Draw(gameTime);
        }
    }
}