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UDEC発表原稿-Udon概論-
- 1. Udon概論
- 2. 自己紹介 nHaruka ❑ VRC歴：６か月 ❑ メインアバター：（Vroid製）⇒ ❑ 趣味：着せ替え、ギミック開発 ❑ 守備範囲： ➢ C#, U#, UdonGraph, Shader, js(すこし), Python(すこし) ❑ 主な活動： ➢ Bar Contrastの制作 ➢ 全身Grabシステムの制作 ➢ SpaceDragもどきシステムの制作 ➢ Sketch Cameraの制作 ➢ Avatar-embedded Flying Object System の開発中（近日発売予定） ❑ 本業：セキュリティ屋さん
- 3. 本日のAgenda 1. Udon序論 a. Udonとは？ b. Udonの仕組み概説 c. Udonでできること 2. Udonを使ったギミックの紹介 a. Animatorを使った飲める飲み物の作り方 b. パーリンノイズを使った徐々に色が変わるミラーボール 3. 【番外編？】実践Udonリバースエンジニアリング a. コンパイル後のUdonの中身 b. ByteCodeを読み解いてみる c. これができることによるメリット 4. 最後に
- 4. Udon序論
- 7. 1-a. Udonとは？ A： "VRChat Udon is a programming language built completely in-house by the VRChat Development Team. It is designed to be secure, performant, and easy to use via the VRChat Udon Node Graph, a built-in visual programming interface that uses nodes and wires (we call them “noodles”) to connect flow, inputs, and outputs." 「VRChat Udonは、VRChat開発チームによって完全に内製されたプログラミング言語です。VRChat Udon Node Graphというビルトインのビジュアルプログラミングインタフェースにより、フロー、入力、出力をノードとワイヤ（我々 は「麺」と呼んでいます）で接続し、安全で高性能、かつ使いやすいように設計されています。」 ※公式ドキュメントより引用、DeepLにより翻訳 というわけで、プログラミング言語のことを指すようです。名前の由来はビジュアルが麺状にな ることからきているようですね。
- 9. 1-b. Udonの仕組み概説 ご存じの方も多いと思いますが、Udonは機械語にコンパイル（変換）して直接実行するのではな く、Udon VM(Virtual Machine)という仮想マシン上で実行されます。Javaに近い仕組みです。 コンパイル コンパイル など 実行 Udon VM 実行 実行 CPU バイトコード
- 10. 1-b. Udonの仕組み概説 Q：なぜこんなまどろっこしいことを？ A：いくつか観点があります。 • Udon VM上で動かすことによって、Udon VMが動く環境であればWindows /Android問わず スクリプトを動かすことができる。 • VRChatがアバターやワールドの管理単位として使っているAssetBundleがスクリプトの同梱 に対応していない。（要確認） • ノード/コネクタベースのプログラミング言語にすることによってプログラミングへのハードル を低くする狙い。 • セキュリティ的に懸念のあるクラス/メソッドを制約できる。
- 11. 1-c. Udonでできること 一般にどのような入力とどのような出力ができるかで、その装置（言語）のできることの範囲が 測れるかと思います。簡単に、入出力の一部をご紹介をします。 入力 • プレイヤーのコントローラの入力 （Use/Grabなど） • 設置されたUIのイベント （ボタン/スライダー/InputFIeldなど） • プレイヤーの名前やID、位置 各ボーンの位置、速さなど • パーティクルやオブジェクトのコリジョン • レイキャストイベント など 出力 • VRC上で起こる殆どのことが実現可能です。 （アバター内のオブジェクトの操作を除 く） • アニメーションの再生 • パーティクルの再生 • ゲームオブジェクトの操作 • プレイヤーの操作（テレポート、移動、ボ イス調整など） • ビデオ/オーディオの再生 • ポストエフェクトの切り替え など ×
- 12. Udonを使ったギ ミックの紹介
- 26. 3-a. コンパイル後のUdonの中身 Udonでプログラムを作ると、Udon Program AssetというアセットとSerialized Udon Program Asset というアセット、それにプログラム種別に応じてcsファイルやUdonGraphなどが作成されます。最後のファ イルがソースコードとなるわけですが、これらはコンパイルされ、serializedProgramという名前で Serialized Udon Program Assetに格納されます。 Byte配列がBASE64フォーマットで シリアライズされている。
- 27. 3-a. コンパイル後のUdonの中身 このままでは読めないので、読めるように変換します。幸いなことにUdonに読めるようにするデバッグツー ルが含まれています。以下に方法を示します。 方法①：コンパイルシンボルに"Udon_DEBUG"を追加する 方法②：Assets /Udon/Editor/ProgramSources /SerializedUdonProgramAssetEditor.csを開いて "[Conditional("Udon_DEBUG")]"をコメントアウトする ⇒Serialized Udon Program Assetを選択した際に、 デシリアライズされた情報が表示されるようになる
- 28. 3-b. ByteCodeを読み解いてみる 読めるようになったので、これをテキストエディタ等にコピーして読み解いていきます。このデータは大き く分けてByteCode, Heap, EntryPoints, SymbolTable, SyncMetadataTableの５つのブロックで構成さ れています。 ByteCode：コード本文 Heap：変数の型と初期値（のようなもの） EntryPoints：イベントトリガー SymbolTable：型情報とアドレス SyncMetadataTable：同期変数の情報？
- 29. 3-b. ByteCodeを読み解いてみる 以下はByteCodeを読むのに必要なリファレンスです。 オペランド オペコード 説明 0x00 none NOP: 何もしません 0x01 Address PUSH: アドレスをスタックにプッシュします 0x02 none POP: スタックからアドレスをポップします 0x03 不明 0x04 Address JUMP_IF_FALSE: スタックからアドレスをポップし、そのアドレスのヒープからブール「jumpCondition」 を取得します。 if(jumpCondition) 、プログラムカウンターをアドレスに設定します そうでなければ、何もしません 0x05 Address JUMP: プログラムカウンターをアドレスに設定します 0x06 ExternMethodSignature EXTERN:この署名に一致するメソッドを取得します 。 メソッドのパラメーターと同じ数のアドレスをスタックから取り出します。 ヒープからのパラメーターを使用してメソッドを呼び出します 0x07 不明 ANNOTATION: 何もしません 0x08 Address JUMP_INDIRECT: スタックからアドレスをポップし、そのアドレスのヒープからuint 'jumpAddress' を取得 します。 プログラムカウンターを jumpAddress に設定します。 0x09 なし COPY:スタックから 2 つのアドレスをポップし、参照値をヒープの最初のアドレスから 2 番目のアドレスに コピーします。
- 30. 3-b. ByteCodeを読み解いてみる 必要なものはそろったので読んでいきます。 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 8, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 7,0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 6, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 4, 0, 0, 0, 6, 0, 0, 0, 16, 0, ・・・ コードはいくつかの単位で区切れています。（いくつかといったのは可変長であるため） 前ページのリファレンスを参考に区切ってみます。 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 8 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 7 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 6 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 4 0, 0, 0, 6, 0, 0, 0, 16 みえてきましたか？
- 31. 3-b. ByteCodeを読み解いてみる さらにリファレンスに基づいて処理の種類を書いてみましょう。 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 8 PUSH 8 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 7 PUSH 7 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 6 PUSH 6 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 4 PUSH 4 0, 0, 0, 6, 0, 0, 0, 16 EXTURN 16 後ろの８とか７とかはなにかというと、リファレンスにもありますがアドレスです。アドレスは、先ほどお 話しした通りSymbolTableにも書かれています。しかもSymbolTableには型情報が書いてあります。参照し てみましょう。
- 32. 3-b. ByteCodeを読み解いてみる SymbolTableによると、どうやら６,7はSingle(float)型,8はUInt型の定数のようで、4は"seed1"という名 前の変数のようです。
- 35. 3-b. ByteCodeを読み解いてみる これで読み解けた内容を整理するとこうです。 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 8 PUSH UInt 4294967295 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 7 PUSH 7 0 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 6 PUSH 6 256 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 4 PUSH 4 seed1 0, 0, 0, 6, 0, 0, 0, 16 EXTURN 16 UnityEngine.Random.Range() さらに高級言語風になおしてみるとこうです。 ⇒seed1 = UnityEngine.Random.Range(0f, 256f); 実はこれ、先ほどのミラーボールのコードの 一部なのですが、ちゃんと合っています！
- 36. 3-c. 読めて何が嬉しいの？ 単純に知的好奇心が満たされるというのもありますが、他にもメリットがあります。 Udon自体のバグに気づくことができる。 • Udonのコンパイラの先がブラックボックスにならないので、Udon自体にバグ（コンパイラやUdonVM）が あったとしてもそれに気づくことができる可能性がある。 エラーが起きた時に何が起きたかが理解しやすい。 • Udonがエラーを起こしたときに表示されるログはUdonVMがhaltしたものが多く、その場合エラーログが低 級言語レベルの処理で出力されるため。 • 万一手元のプロジェクトを吹き飛ばしてしまっても、ワールドデータからリバースエンジニアリング可能 • 悪用厳禁！！！！！ • 楽しい • 楽しい
- 37. 最後に • Udonは意外と簡単（Animator組む方がよっぽど大変。。。） • 今回は同期については触れてないので、よかったらこの後のしそさんの お話を聞いてください。 • Udonに限らずUnity相談所やってるので、困ってたらBarContrastへい らしてください。 • Udonじゃないですが、いろんなアバターギミック作ってるのでよかっ たらBooth覗いてください。
- 38. Thank You!!