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シンプルなゲームを作る - その4

サッカーボール

Keepy Upゲームはサッカーボールを使用します。プレイヤーの入力や環境(つまり重力)に反応し、音声を再生します。ゲームの最も複雑な部分です。可能な限りシンプルに説明します。

ball.js

var Ball = pc.createScript('ball');

Ball.attributes.add('gravity', {
    type: 'number',
    default: -9.8,
    description: '使用する引力の値'
});

Ball.attributes.add('defaultTap', {
    type: 'number',
    default: 5,
    description: 'ボールをタップした際に設定する速度'
});

Ball.attributes.add('impactEffect', {
    type: 'entity',
    description: 'ボールをタップした際にトリガーするパーティクル効果'
});

Ball.attributes.add('ballMinimum', {
    type: 'number',
    default: -6,
    description: 'ボールが最低のy値を下回るとゲームオーバーがトリガーされる'
});

Ball.attributes.add('speedMult', {
    type: 'number',
    default: 4,
    description: 'タップが中心から外れた場合にX速度に適用する乗数'
});

Ball.attributes.add('angMult', {
    type: 'number',
    default: -6,
    description: 'タップが中心から外れた場合に角速度に適用する乗数'
});

Ball.tmp = new pc.Vec3();

// initializeコードが各エンティティで一度のみ呼ばれる
Ball.prototype.initialize = function() {
    this.paused = true;

    // "Game" エンティティを使用してイベントのリッスンを開始
    this.game = this.app.root.findByName("Game");

    this.app.on("game:start", this.unpause, this);
    this.app.on("game:gameover", this.pause, this);
    this.app.on("game:reset", this.reset, this);

    // Initializeのプロパティ
    this._vel = new pc.Vec3(0, 0, 0);
    this._acc = new pc.Vec3(0, this.gravity, 0);
    this._angSpeed = 0;

    // リセットのために初期の位置と回転を保管
    this._origin = this.entity.getLocalPosition().clone();
    this._rotation = this.entity.getLocalRotation().clone();
};

// 毎フレームで更新コードを呼ぶ
Ball.prototype.update = function(dt) {
    // 一時停止の場合は更新しない
    if (this.paused) {
        this.entity.rotate(0, 30*dt, 0);
        return;
    }

    var p = this.entity.getLocalPosition();
    var tmp = Ball.tmp;

    // 一時的な変数で速度を統合
    tmp.copy(this._acc).scale(dt);
    this._vel.add(tmp);

    // 一時的な変数で位置を統合
    tmp.copy(this._vel).scale(dt);
    p.add(tmp);

    // 位置を更新
    this.entity.setLocalPosition(p);

    // 各速度を回転
    this.entity.rotate(0, 0, this._angSpeed);

    // ゲームオーバー状態を確認
    if (p.y < this.ballMinimum) {
        this.game.script.game.gameOver();
    }
};

/*
 * 空気中のボールをタップするために入力ハンドラによって呼び出される
 * dxはxで表すボールの中心からタップの距離
 * dyはyで表すボールの中心からタップの距離
 */
Ball.prototype.tap = function (dx, dy) {
    // タップの位置に基づいて速度と回転を更新
    this._vel.set(this.speedMult * dx, this.defaultTap, 0);
    this._angSpeed += this.angMult * dx;

    // ワールド空間でタップの位置を計算
    var tmp = Ball.tmp;
    tmp.copy(this.entity.getLocalPosition());
    tmp.x -= dx;
    tmp.y -= dy;

    // ボールの中心の外に向けて、位置をタップするパーティクルエフェクトをトリガー
    this.impactEffect.setLocalPosition(tmp);
    this.impactEffect.particlesystem.reset();
    this.impactEffect.particlesystem.play();
    this.impactEffect.lookAt(this.entity.getPosition());

    // 音声を再生
    this.entity.sound.play("bounce");

    // スコアを1でインクリメント
    this.game.script.game.addScore(1);
};

// ゲームをプレイしていない時ボールを一時停止
Ball.prototype.unpause = function () {
    this.paused = false;

    // タップしてゲームを開始
    this.tap(0, 0);
};

// ボールの更新を再開
Ball.prototype.pause = function () {
    this.paused = true;
};

// ボールを初期値にリセット
Ball.prototype.reset = function () {
    this.entity.setLocalPosition(this._origin);
    this.entity.setLocalRotation(this._rotation);
    this._vel.set(0,0,0);
    this._acc.set(0, this.gravity, 0);
    this._angSpeed = 0;
};

スクリプトのアトリビュート

スクリプトの先頭には、定義したスクリプト属性のセットがあります。スクリプトの属性を定義することで、エディタにスクリプトから値を公開することができます。これを行う理由は3つあります。

スクリプトのアトリビュート

まず、異なる値を持つ異なるエンティティに対して同じスクリプトを使用することができます。たとえば、色を設定するスクリプトの属性の場合、エディタでスクリプトの属性を変更するだけでエンティティの赤、青、緑のバージョンを作成できます。

二つ目は、迅速かつ容易にスクリプトの動作を調整することができるという理由です。スクリプト属性を変更すると(またはエディタから任意のプロパティ)エディタから起動しているゲームのインスタンスに対して即時に変更が加えられます。ここで定義するballMinimumプロパティの場合、ゲームを起動して、再読み込みすることなくボールを画面の下部から落下させるために必要なballMinimumの値をテストすることができます。ゲームをテストし、値を変更し、再びゲームをテストします。

これは、「反復速度」と呼ばれます。より速くゲームを修正してテストするほど、速く開発することができます!

ボールにスクリプト属性を定義して、重力やボールをタップした際の弾みなどのゲームプレイプロパティの値を調整することができます。これらの属性を使用することで、好みに合わせて簡単にゲームを調整できます。

最後に、スクリプト属性はエンティティまたはシーン内のアセットにスクリプトをリンクするための素晴らしい方法です。例えば、ボールのスクリプトをタップしたときにパーティクルエフェクトをトリガーする必要があります。パーティクルエフェクトは、シーンで別のエンティティに添付されています。entityタイプのimpactEffectというスクリプト属性を定義し、エディタからパーティクルエフェクトを持つエンティティにリンクします。スクリプトはエンティティへの参照を持つようになり、コードを壊すことなくこのエンティティを変更したり、別のエンティティに変更することが可能になります。

物理のシミュレーション

基本的なベクトル数学の知識があればボールのupdate()ループは簡単ですが、ここではビデオゲームでボールをシミュレートする方法について少し説明します。

ビデオゲームで何かをシミュレートする簡単な方法は、そのオブジェクトに加速、速度および位置を与えることです。各タイムステップ(またはフレーム)で、加速度(速度の変化率)が速度を変更して、速度は(位置の変化率)が位置を変更します。次に、新しい位置でオブジェクトを描画します。

オブジェクトの位置は3つの方法で変更できます。

シミュレーションでは、重力による一定の加速度があります。ボールをタップすると速度に瞬時の変化を適用して、ゲームをリセットすると開始位置にボールをテレポートさせて戻します。

シミュレーション

更新ループは次のことを行います:

(速度の変更) = (加速) * (最後のフレームから過ぎた時間)

(新しい速度) = (古い速度) + (速度の変更)

(位置の変更) = (新しい速度) * (最後のフレームから過ぎた時間)

(新しい位置) = (古い位置) + (位置の変更)

コード内では次のようになります:

var p = this.entity.getLocalPosition();

// 速度を一時的な値で統合
tmp.copy(this._acc).scale(dt);
this._vel.add(tmp);

// 位置を一時的な値で統合
tmp.copy(this._vel).scale(dt);
p.add(tmp);

// 位置の更新
this.entity.setLocalPosition(p);

中間値を格納するためにtmpの一時的なベクトルを使用します。全てのフレームで新たなベクトルを作成することは避けるべきです。また、更新された位置を適用するため、setLocalPosition を呼び出す必要があります。

最後に、良い効果を得るためにentity.rotate()を使用して角速度値でボールに回転を追加します。これは物理的に正確ではありませんが、見た目が良いです。

入力に反応

その2で説明したとおり、 input.jsスクリプトは入力がボールに当たったかどうかを確認して、当たった場合はtap()メソッドを呼び出します。上記で定義されたtap()メソッドは、ボールの速度と角速度に直接変更を適用します。this.speedMultthis.angMultなどのいくつかのスクリプト属性を使用して新しい速度および角速度を掛けて、ゲームプレイに合わせます。

インパクトの点で埃のパーティクルと効果音の再生をトリガーするためにもタップメソッドを使用しています。パーティクルと音声についてはその4で説明します。

まとめ

ボールスクリプトは、重力下でのボールの落下や、タップへの反応を可能にするため、単純な物理シミュレーションを実行します。また、ゲームイベントにリッスンして、一時停止やリセットを行います。最後に、他のシステムと相互作用してパーティクルエフェクトの表示や音声の再生を行います。

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