C# から MATLAB 関数を呼び出し、計算結果を Windows Forms アプリに表示するにはどうすればよいですか。

ボタン 1 つとグラフ表示領域 1 つを備えたシンプルな C# Windows Forms アプリケーションを作成したいと考えています。ボタンを押すと、アプリケーションが MATLAB Compiler SDK によって .NET アセンブリとしてコンパイルされた MATLAB 関数を呼び出し、計算結果を受け取り、その結果を C# の画面上にプロットできるようにしたいです。

Answer 1

[MathWorks Support Team]

このデモの目的は次の 2 点です。

1. C# から MATLAB 関数を呼び出すこと。

2. MATLAB の計算結果を C# のデスクトップアプリケーションに表示すること。

以下の手順では、小さな FFT デモ関数を使用し、これを DLL にコンパイルして Visual Studio から生成されたライブラリを参照し、返されたデータを Windows Forms の "Chart" コントロールに描画します。

MATLAB Compiler SDK を使用して MATLAB 関数を .NET アセンブリとしてパッケージ化し、そのアセンブリを Windows Forms のボタンコールバックから呼び出します。返された MATLAB 配列は "MWArray.dll" を通じて変換でき、標準的な C# のチャートコントロールに表示できます。

1. MATLAB 関数を作成する

以下のコードで "fftdemo.m" という名前の M ファイルを作成します。

function result = fftdemo
    Fs = 1000;            % Sampling frequency
    T = 1/Fs;             % Sampling period
    L = 1500;             % Length of signal
    t = (0:L-1)*T;        % Time vector
    S = 0.8 + 0.7*sin(2*pi*50*t) + sin(2*pi*120*t);

    t = t * 1000;
    rng(0)
    X = S + 2*randn(size(t));
    freq = Fs/L*(0:L-1);
    Y = abs(fft(X));

    result.t = t;
    result.X = X;
    result.freq = freq;
    result.Y = Y;
end

この関数は、時間領域データと FFT 結果を含む構造体を返します。このデモでは、C# アプリケーションで "t" と "X" をプロットします。

2. MATLAB で .NET アセンブリをビルドする

MATLAB で "Library Compiler" を開き、".NET Assembly" パッケージを作成します。

1. プロジェクトに "fftdemo.m" を追加します。

2. ".NET Assembly Info" を開きます。

3. クラス名を既定値から "fftdemo" に変更します。

4. プロジェクトをビルドします。

ビルドが成功すると、MATLAB はコンパイル済み DLL を含む出力フォルダーを作成します。対象のライブラリは通常、生成されたプロジェクトフォルダー配下の "output\build\fftdemo.dll" にあります。

3. Visual Studio で Windows Forms アプリケーションを作成する

Microsoft Visual Studio で、次の手順で新しいプロジェクトを作成します。

1. "Create a new project" を選択します。

2. "C#" を選択します。

3. "Windows Forms App (.NET Framework)" を選択します。

4. プロジェクト名と保存先を設定します。

既定のフォーム上に、Toolbox から次のコントロールを配置します。

1. "Button" を 1 つ

2. "Chart" を 1 つ

分かりやすくするため、コントロール名を次のように変更します。

1. "Button" -> "buttonRun"

2. "Chart" -> "chartFft"

ボタンをダブルクリックして、クリック時のコールバックを生成します。

4. ボタンのコールバック処理を記述する

前の手順で生成したコールバック関数に、MATLAB 関数 "fftdemo" から数値データを受け取るため、下記のコードを記述します。

private void button1_MouseClick(object sender, MouseEventArgs e)
{
    // Create an instance
    var obj = new Class1(); // Class name of the DLL built by MATLAB Compiler SDK


    // Call the MATLAB function
    MWArray[] result = obj.fftdemo(1); // Use (1) because there is one output

    // Receive the output as a structure
    MWStructArray structResult = (MWStructArray)result[0];

    // Extract fields from the structure
    MWNumericArray tArray = (MWNumericArray)structResult.GetField("t");
    MWNumericArray XArray = (MWNumericArray)structResult.GetField("X");
    MWNumericArray freqArray = (MWNumericArray)structResult.GetField("freq");
    MWNumericArray YArray = (MWNumericArray)structResult.GetField("Y");

    // Convert to C# arrays
    double[] t = (double[])tArray.ToVector(MWArrayComponent.Real);
    double[] X = (double[])XArray.ToVector(MWArrayComponent.Real);
    double[] freq = (double[])freqArray.ToVector(MWArrayComponent.Real);
    double[] Y = (double[])YArray.ToVector(MWArrayComponent.Real);

    // Example: plot t and X after converting them to double[]

    // Clear existing series before drawing again
    chart1.Series.Clear();
    chart1.Legends.Clear();

    // Create a new series
    var series1 = new System.Windows.Forms.DataVisualization.Charting.Series();
    series1.ChartType = System.Windows.Forms.DataVisualization.Charting.SeriesChartType.Line; // Line chart

    // Add t and X as XY pairs
    for (int i = 0; i < t.Length; i++)
    {
        series1.Points.AddXY(t[i], X[i]);
    }

    // Add the series to the chart
    chart1.Series.Add(series1);

    // Set axis titles if needed
    chart1.ChartAreas[0].AxisX.Title = "t";
    chart1.ChartAreas[0].AxisY.Title = "X";

    // Clear existing series before drawing again
    chart2.Series.Clear();
    chart2.Legends.Clear();
    chart2.ChartAreas[0].AxisX.LabelStyle.Format = "F0";

    // Create a new series
    var series2 = new System.Windows.Forms.DataVisualization.Charting.Series();
    series2.ChartType = System.Windows.Forms.DataVisualization.Charting.SeriesChartType.Line; // Line chart

    // Add freq and Y as XY pairs
    for (int i = 0; i < t.Length; i++)
    {
        series2.Points.AddXY(freq[i], Y[i]);
    }

    // Add the series to the chart
    chart2.Series.Add(series2);

    // Set axis titles if needed
    chart2.ChartAreas[0].AxisX.Title = "freq";
    chart2.ChartAreas[0].AxisY.Title = "Y";

    //chart1.Dock = System.Windows.Forms.DockStyle.Fill;
    //chart2.Dock = System.Windows.Forms.DockStyle.Fill;
}

5. 必要な参照を追加する

Solution Explorer で、MATLAB ランタイム配列ライブラリと、コンパイルした MATLAB アセンブリの両方への参照を追加します。

1. "References" または "Dependencies" を右クリックします。

2. "Add Reference" を選択します。

3. "MWArray.dll" を追加します。

4. コンパイル済みの "fftdemo.dll" を追加します。

R2025b の場合、"MWArray.dll" は次の場所にあります。

C:\Program Files\MATLAB\MATLAB Runtime\R2025b\toolbox\dotnetbuilder\bin\win64\v4.0\MWArray.dll

続いて、"Form1.cs" の先頭に次の "using" 文を追加します。

using MathWorks.MATLAB.NET.Arrays;
using fftdemo;

6. ボタンコールバックから MATLAB 関数を呼び出す

"Form1.cs" では、次のような実装例を使用できます。このサンプルでは、チャートを初期化し、コンパイル済み MATLAB 関数を呼び出し、返された配列を変換して、時間領域の信号をプロットします。

using System;
using System.Windows.Forms;
using System.Windows.Forms.DataVisualization.Charting;
using MathWorks.MATLAB.NET.Arrays;
using fftdemo;

namespace MatlabCSharpDemo
{
    public partial class Form1 : Form
    {
        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
            InitializeChart();
        }

        private void InitializeChart()
        {
            if (chartFft.ChartAreas.Count == 0)
            {
                chartFft.ChartAreas.Add(new ChartArea("MainArea"));
            }

            chartFft.Series.Clear();

            var series = new Series("Signal")
            {
                ChartType = SeriesChartType.Line,
                BorderWidth = 2
            };

            chartFft.Series.Add(series);
            chartFft.ChartAreas[0].AxisX.Title = "Time (ms)";
            chartFft.ChartAreas[0].AxisY.Title = "Amplitude";
        }

        private void buttonRun_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            try
            {
                // Replace fftdemoClass with the generated class name shown in Library Compiler.
                using (var matlab = new fftdemoClass())
                {
                    MWStructArray result = (MWStructArray)matlab.fftdemo();

                    MWNumericArray tArray = (MWNumericArray)result["t", 1];
                    MWNumericArray xArray = (MWNumericArray)result["X", 1];

                    double[] tData = (double[])tArray.ToVector(MWArrayComponent.Real);
                    double[] xData = (double[])xArray.ToVector(MWArrayComponent.Real);

                    chartFft.Series["Signal"].Points.Clear();

                    for (int i = 0; i < tData.Length; i++)
                    {
                        chartFft.Series["Signal"].Points.AddXY(tData[i], xData[i]);
                    }
                }
            }
            catch (Exception ex)
            {
                MessageBox.Show(ex.Message, "MATLAB call failed");
            }
        }
    }
}

アプリケーションを実行してボタンを押すと、コンパイル済み MATLAB ライブラリが "fftdemo" を実行し、返された信号がチャート領域に描画されます。

7. デモを実行する

Visual Studio で "Start" を選択するか、"F5" キーを押してアプリケーションを起動します。

想定される操作の流れは次のとおりです。

1. Windows Forms アプリケーションが起動します。

2. ユーザーがボタンを押します。

3. C# から MATLAB DLL が呼び出されます。

4. MATLAB が計算済み配列を返します。

5. フォーム上のチャートに信号データが表示されます。

これにより、必要な 2 つの機能を確認できます。

1. C# から MATLAB 関数を呼び出せること。

2. MATLAB の計算結果を C# GUI アプリケーションに表示できること。

8. トラブルシューティング

• ビルドターゲットエラー

次のエラーが表示される場合、C# のビルドターゲットとコンパイル済み MATLAB DLL のアーキテクチャが一致していません。

System.TypeInitializationException: 'The type initializer for ... threw an exception.'
BadImageFormatException: An attempt was made to load a program with an incorrect format. (Exception from HRESULT: 0x8007000B)

多くの場合、C# プロジェクトがまだ "Any CPU" に設定されています。これを "x64" に変更してください。

1. Solution Explorer でプロジェクトを右クリックします。

2. "Properties" を選択します。

3. "Build" を開きます。

4. "Platform target" を "x64" に設定します。

あわせて、インストール済みの MATLAB Runtime のバージョンが、DLL をビルドしたリリースと一致していることも確認してください。

• Windowsディスプレイのスケーリング問題Windows の表示倍率が 100% でない場合、フォームサイズがデザイン時のレイアウトと一致しないことがあります。ウィンドウサイズを安定させるには、アプリケーションマニフェストで DPI Awareness を有効にします。1. Solution Explorer でプロジェクトを右クリックします。
  2. "Add" を選択します。
  3. "New Item" を選択します。
  4. "Application Manifest File" を選択します。
  5. "app.manifest" を開きます。
  6. 次のブロックのコメントを外します。

  <application xmlns="urn:schemas-microsoft-com:asm.v3">
    <windowsSettings>
      <dpiAware xmlns="http://schemas.microsoft.com/SMI/2005/WindowsSettings">true</dpiAware>
      <longPathAware xmlns="http://schemas.microsoft.com/SMI/2016/WindowsSettings">true</longPathAware>
    </windowsSettings>
  </application>

  このデモは、MATLAB Compiler SDK を使用して C# から MATLAB 関数を呼び出し、その結果をデスクトップ GUI に表示するまでの一連の手順をまとめた例です。