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ゴルフゲームでUnityの限界を突破する方法
- 1. ゴルフゲームで Unity の限界を突破する方法 KLab 株式会社 饒平名 秀成
- 2. 自己紹介 • 饒平名秀成（のひな ひでなり） – へなちょこエンジニア – 入社４年目の新卒２年目（いわゆる新古品） – 沖縄県宮古島出身 六本木でモバイルゲームつくったり Unity で遊んだりしてます。 絵描きになりそびれて今はエンジニアやってます。 実家のマンゴー畑の行く末が当面の悩み・・・
- 3. KLab 株式会社 ってどんなと こ？ •六本木の高い建物の中にあります。 ← だいたいこの辺
- 4. KLab 株式会社 ってどんなと こ？ •ほかにもいろんなところにあります。 ・六本木 ・大阪 ・福岡 ・仙台 ● ● ・シンガポール ●●● ● ・サンフランシスコ ・マニラ ● ● ・上海
- 5. KLab 株式会社 ってどんなと こ？ •モバイルゲームとかつくってます。 こんなのとか
- 6. KLab 株式会社 ってどんなと こ？ •中の雰囲気はこんな感じです。 こんなかんじ ※ 一部 941 ブログさんからお借りましました
- 7. 今回紹介するもの • ゴルフパラダイス (仮 ) ※ 商標の関係でタイトルは今後変更予定 – スマートフォン向け本格ゴルフゲーム – 今冬リリース予定
- 8. ゴルフパラダイス ( 仮) • スマホで綺麗グラフィックなゴルフコー スを体験！
- 9. ゴルフパラダイス ( 仮) • 個性的なキャラクター！
- 10. ゴルフパラダイス ( 仮) • 多彩なバリエーション！
- 11. ゴルフパラダイス ( 仮) • いっしょにコースをまわるお供！
- 12. ゴルフパラダイス ( 仮) • トリック、必殺技による派手な演出！
- 13. ゴルフパラダイス ( 仮) • ここがこだわりポイント！ – ボールを遠くへ飛ばす爽快感 – スマホでもハイエンドなグラフィック ← ちなみにこんなプレイ画面（仮）
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- 16. 今日のおはなし • そもそもなんで Unityだったのか • Unity の限界突破！ • 綺麗グラフィックを追求するまでの道の り…
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- 19. 詳細なことを説明したら・・・ • Unity というよりも個別の開発論の話に なっちゃいました。 • かなりエンジニアよりの話をします。 ご了承を――― (^^;
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- 22. 入社間もない彼の頃 ～大阪勤務なバイト時代 09’ ～ 突然の本社からの電話。 「のひなくん、3D って興味ない？」 え？ 「 3D ゲームの企画が出てるんだけど作らない？」 え？ え？ 「じゃぁ、企画書送るからあとはよろしく！」 えええええぇぇぇ！？ そのまま添付メールで企画書がやってきました。
- 23. 3D の知識もなかったので いろいろとググる。まずはグーグル先生頼り。 なんか 3Dのゲームエンジンがフリーで公開されたらしい 。 Unity とか言うらしい。あと Unreal っていうのもあるら しい。 とりあえず簡単そうな Unity で触ってみるか。 日本語ドキュメントなくてよくわからないけどまぁいーや 。
- 24. で、つくってみた なんか知らないけど、ソフトいじってたらゲームになって る。 コードもあまり書く必要はない。 よく知らないけど動いた！すげー 「あ、動いたんだ。じゃぁ、経営会議でプレゼンしてき て」 「出張申請しておいたから、あとはよろしく！」 えええええぇぇぇ！？ そのまま六本木に飛ばされました。
- 25. 時は流れて 正社員になって東京勤務に慣れてきた頃。 当時運用していた某ゴルフゲーム界隈にて。 「やっぱりガラケー向けはちゃっちいよね」 「もっとハイクオリティなことやりたいよね、 3D とか」 「そういやのひなくん昔Unity とかいうのやってたよね」 え？ 「じゃぁ、ゴルフで 3D で爽快感だから！あとはよろし く！」 えええええぇぇぇ！？
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- 28. なぜ Unity を選択したのか •主だった処理はエンジン側がだいたいや てくれる。 • なので動くものを見せられるまでが早い 。 • 他社のものとくらべても比較的安価。 • コミュニティが活発で問題が起きても誰 かしらがそれを解決してくれている。
- 29. 楽にサクっと作れちゃいます！ • 動くものができるまでは本当に早い。 当時のプロトタイプ。 グラフィックはいまい ちだけど、一通りゴル フができるものがひと 月くらいでできた！
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- 34. しかし、そう上手くはいかないも ので • Unity はだいたいなんでもやってくる • けれど思わぬところに落とし穴が・・・ – シンプル設計が故に意外とかゆいところに手が届か ない – 品質向上のためにはそれなりの努力が必要 – コアの部分に手をつけたくてもコードが公開されて いないから無理 – 多人数で開発した際のコンフリクトの多発問題 意外と予想外な問題に突き当たる。 プロトタイプを作ったあとの開発はそんな に楽じゃない。
- 35. 特に問題を抱えたのが • 物理演算 – Unity の Rigidbody はあくまでも剛体シミュレー タオンリー • 速度と重力の計算しか入っていない • 空気抵抗などの計算があまり考慮されていないので、実際 のボールの軌道とは似つかない – ボールに回転を加えても無回転で飛んだ状態と同じものとし て計算される – 回転が挙動に大きく影響を与えるものには向かない – 処理がブラックボックス化されていることによる問 題 • 厳密な計算が難しい。 「このドライバーでこれくらいの力で打ったら 230 ヤード飛ぶ」 というようなパラメータの設定や推定が難しい。
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- 39. 我々がやりたいこと •打撃に爽快感が欲しい • 回転で浮き上がり、空気抵抗で失速しな がら飛んでいく、現実のゴルフボールの ような挙動を実現したい – これは Unity の生の演算処理では不可能 ← こういう軌道にしたい http://yspz.blogspot.jp/2010/04/4.html
- 40. 実際にやったこと • 物理演算部分は Unityのものを使わず 、自前で実装する – ただし、あくまでもゲームなので、精度を 追求するわけではない – 要件を満たす程度にある程度の物理的な挙 動を模擬する – こだわるのは打撃時の爽快感
- 41. 前提 • 滞空時の動作に対する演算は、 – 速度（ Velocity ） – 質量（ Mass ） – 空気抵抗（ Drag ） – 重力（ Gravity ） くらいしか使われていない ちなみに、 Drag や Mass の影響を出ないようにパラメータを調整し て、 Unity の生の演算と、自前で処理をかけたものを比べるとだいたい同じ 結果になった。 rigidbody.velocity += Physics.gravity * Time.deltaTime; • また、使われているものもそこまで 厳密ではない
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- 44. まずは資料の収集 • ゴルフボールの弾道シミュレーションに 利用できるデータは多くがネット上に公 開されている – 学術論文 • 実際の演算方法 – 企業の特許情報 • 空気抵抗係数などのパラメータ
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- 47. なるほどわからん (´ ・ω ・｀ )
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- 53. 実際に使った計算 • 定数定義 – Fw : 重力 – Fd : 抗力 – Fl : 揚力 – U : 対空気速度（ m/s ） – N : 回転速度（ rps 。ゴルフ関係の資料は rpm なことが多いので注意） – m : 質量 – g : 重加速度 – d : ボールの直径 – A : 前面投影面積 – ρ : 空気密度 – Kv : 空気動粘度 – Cd : 空気抵抗係数 – Re : レイノルド数
- 54. 実際に使った計算 入手した資料内の公式から – Fw =m*g – Fd = 1/2 * Cd * ρ * U^2 * A – Fl = 1/8 * π^2 * ρ * d^3 * U * N とすると、ボールにかかる力 F は – F = Fw + Fd + Fl 各種パラメータを決めてやって、 上記の式に入れ込むとボールの移動速度が算出できる。 ※ この資料で利用する公式は一部ゴルフボール を完全に球体だった場合として簡易的に近似 していることに注意。
- 55. 実際に使った計算 • 定数の値の設定 – まず、簡単に決められるものから m = 45.3 / 1000 ※1 d = 42.7 / 1000 ※1 g = -9.81 ※2 あたりの数値を入れる。 ※1 これは各社のゴルフボールの規格によって変わるので適当 な ものをんでやる。 ※2 g は実際には Vector3(0, -9.81f, 0) とか Physics.gravity とか使ってや れば良いよ。
- 56. 実際に使った計算 同様に、入手した資料内の公式から – A = 1/4 * d^2 * π より – A = 1/4 * 42.7^2 * π
- 57. 実際に使った計算 気候条件を決めてやる必要のあるデータは、 標準大気圧 (0.1013MPa) で20℃ で仮定して決める。 – ρ = 1.205 – Kv = 1.512*10^(-5) – Re = U * d / Kv より、 – Re = U * d / (1.512*10^(-5)) ※ 厳密にやりたいならここも可変が良いが、とりあ えずは固定して考える。 ※ 実際は、ゲーム内に天候条件があるので必要に 応じて変更。
- 58. 実際に使った計算 • Re が決まったので、 Cd の値が算出できる。 – ただし、この Re-Cd 関係は算出する式が存在しない（実験 データとの照合の必要がある）。 – 完全な球体として扱って良い場合は、適当に以下のような近 似式を使う。 Cd = 24/Re * (1 + 0.152 * Re^(1/2) + 0.0151 * Re) ※ Re-Cd 関係はメーカー（というよりも各ゴル フボールの規格）によって全然違う数値に なる。 ※ 特にメーカー等の指定がなければ、学術論 文やゴルフボールの特許資料などに乗って いる実験値などから適当な値を抽出。 ※ 実際には、収集したデータをもとに、上記の 近似式をあるゴルフボール用に改良（という よりも操作）を加えたものを利用している。
- 59. 実際に使った計算 ここまで決めてやれば、計算に利用 するデータはすべて揃うので、初期 値として – Velocity : 速度 – AngularVelocity : 角速度 – WindVelocity : 風速 を決めてやって、 U と N の値を決定し、 上記の計算式にはめ込んでやると、 ボールの弾道シミュレーションができる。
- 60. 実際に使った計算 • 最後の３つのパラメータは実測ベース – 基本的にはネット上に出回っている標準 データを利用する。 – ただし、特定のクラブの特定の条件での打 撃などで抜け漏れが発生する。 • なので、実際に現場に行ってデータを計測する 。 ※ ちなみに、ここで計測したデータはけ っこう重要で、なかなか出回らない ショット失敗時のデータも取得できる。
- 61. 実際に使った計算 • ゴルフ場のクラブ健康診断などを利用す ると、このようなデータが取得できる。 ← 社員が実際に打ったデータ
- 62. 実際に利用した計算 • ここまでのデータをもとにシミュレーシ ョンを行う。 ※ 実際のソースコードは公開できませんが、 ここまでのものをそのままコードに落とせ ば同様の計算ができます。
- 63. 動いた ( ｀・ω ・ ´)
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- 65. できるようになったこと • ボールの回転による空気抵抗まで加味するの で、より自然なかたちでボールが 飛ばせるよ うになった • 事前にどの程度の力を加えればどの程度ボー ルが飛ぶのか判断できるようになった – ただし、⊿ t(deltaTime : 微小時間 ) 毎に次々の タイムステップを計算していくような、時間領域の 差分を利用する方法では、実際に計算を回さないと 結果はわからない – なので、飛ばしたい距離分打つにはど の程度の力を加えれば良いのか裏で 計算 をして力の設定をしています
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- 70. 今回お話したのは • キャリー (飛来 ) 中の弾道シミュレーシ ョン • 実際は以下のものも自前で起こしていま す – バウンド時の跳ね返り方向の判定 – ラン ( 転がり ) 中の挙動シミュレーション
- 71. 参考にしたデータ • テニスの力学 – http://goo.gl/m9kym • ゴルフボールの弾道シミュレーション方法 – http://goo.gl/e8Usx • ゴルフボールのディンプル数に対する飛翔特性と流れ – http://goo.gl/0zPDu • AERODYNAMICS OF A GOLF BALL WITH GROOVES – http://goo.gl/JQGU5 • 地球の雨・タイタンの雨 – http://goo.gl/ypiYw • 土木工学ハンドブック – http://goo.gl/HT4KT • 転がりの科学 – http://goo.gl/PQtLv いろいろ資料はあるけど、だいたいこれだけ読めばお k ！
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- 74. データのフォーマット問題 • ロードできるデータが固定されている – Resources.Load 、 AssetBundle で使 用可能なフォーマットが固定 • パラメータ設定とかに CSV とか使いたいよね… • なので、独自のローダを開発！ – Resources.Load で読めない例外的なデータはこち らからローディング
- 75. ローカルのセーブデータ • Unity 内臓の PlayerPrefs クラスなんかだと 、直接データを覗けば簡単に構造が読めてし まう – XML や JSON も同様 • C# の BinaryFormatter でシリアライズす るパターンも、直接抜き出してデコードした ら一発で解析可能 – ファイルの冒頭に「 Assembly-CSharp 」という 記述があるため、すぐにデコード方法は推定可能 – そもそも、 BinaryFormatter は iOS で利用でき ない ※ 余談として、データの保管には EZ Saver といアセットがある
- 76. ローカルのセーブデータ • 解決策 – セーブデータをハッシュ化したものを文字 列変換して保存する • こんな感じ – EXP:100;LEVEL:3;CURRENT_STAGE:5; – 変換した文字列を公開鍵暗号を利用してさ らに 16 進数の文字列郡に変換 • 鍵はサーバ側で定期的に更新して おけば安全
- 77. データの動的更新 • 定期的なデータの更新のたびに申請を出 すのが手間 – こちらはむしろプラットフォーム側の問題 – 一部機能を WebView で実現する • イベント • 告知ページ • ランキング
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- 79. ここからは個別のチューニングと Unity の仕様の話
- 80. 速度チューニング • Raycast 飛ばしすぎ – Raycast は処理が重たい – NGUI などの GUI ツールは Raycast でタップ判定をしてい る • ここはなるべくひとつのカメラにまとめる • GUI/ 演出でカメラがいっぱいある – 実は Unity は画面に描画をかけていなくても、場にカメラが 存在するだけで計算が入る • 利用していないカメラは小まめに deactive に • データのロードで固まっちゃう – エフェクトのロードなど、一度にたくさんのデータや、重た いデータのロードをかけると一瞬固まってしまう • 確実に利用されるとわかっているデータは事前ロード – シーンを開始した最初のフレームで読み込んでいる – 若干、機動が遅くなるがあとの処理落ちは回避できる
- 81. GUI と日本語 • DrawCall 削減のために GUI は基本的に NGUI と iTween – 一部例外的なアニメーションは iTween を拡張して独自実装 • 日本語化 – Unity では日本語のダイナミックフォントがサポートされて いない • Bitmap Font Generator ないしは Glyph Designer を利用 する – TTF 形式のフォントをビットマップ画像に変換し、テクスチャ化し たものを文字データと関連付ける • これだけだと、一枚のテクスチャにすべての 文字データが入っていけないという仕様上、 利用できない文字が発生してしまうので、ユ ーザが「日本語で」自由入力する部分は Web View の機能を利用する ※ Unity4 では日本語が標準サポートのようです。
- 82. GUI と日本語 • GUIの今後 – オートデスクの Scaleform が便利そう！ • Flash （ AS2/AS3 ）で作成したコンテンツを 利用するためのソリューション • もともと Web アプリを作っていた会社のため、 Flash の知識のある人材がデザイナに多いので 、こちらに移行する（かも） – 試しに別案件の Flash ゲームを Unity に移植したと ころ簡単に動作できた！ – Unity のバイナリではなく、 SWF のデータ で扱うため、シーンの編集中に他人の書い た GUI を壊しちゃった、みたいなことも少な くなりそう
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- 84. 分析ツール • ユーザの行動分析はどうするか – Flurry を導入予定 • こちらは未だ実装に入れていないので、あくま で「予定」として ※ 別の勉強会で話を伺った某社は Google Analytics を利用しているとのことでした
- 85. 仕様でのバグバグ • Application.LoadLevelAdditive() につい て – LoadLevelAdditiveAsync にしなかった際に 「シーンを読むまで呼び出し元の処理を止める」も のと勘違い。 • 実際には「シーンのロードが終わるまで次のフレームに行 かない」 – ちなみに、 Application.LoadLevelAdditive() も Application.LoadLevelAdditiveAsync() も、 内部的には Application.LoadLevelAsync() を利用してシーンを読み込んでいる模様 基本的 にシーンを読む関数はすべて 最終的にこちらを参照するようになっ ている
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- 90. 持ち時間使い切っちゃいましたよ ね • グラフィック編は、次回以降要望ないし はプレゼン枠の空きがあればやります。 – 綺麗グラフィックを追求するまでの道のり … • 同様に、 Unity にこだわらず「ス ポーツゲーム（ほとんどゴルフに 特化するでしょうけど）の作り方」のテ ーマでも、要望等あれば やります。
- 91. まとめ • Unity はプロトタイプ開発には便利 •だけど、本当に凝ったことをしようと思 うとひと手間加える必要がある場合があ る • 結局のところ、コンテンツを作りこんで いく苦労は Unity でも変わらない • ただし、難しいことは調べれば既にあっ たりする（特にアルゴリズムと数式系） – 意外と学術論文とか使えるんです！
- 92. 最後に • 当プロジェクトは現在誠意製作中です！ – リリースをお楽しみに
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