【Unity 6000 版】キャラクターの移動とカメラの回転機能

環境

・Unity 6000.3.5f2
・Cinemachine 3.0.1
・InputSystem

　TPS ゲームにおけるカメラの追従処理と回転処理についての実装例です。

　Unity 6000 以降では Cinemachine 3 がデフォルトで採用されています。

　Cinemachine 3 ではインスペクターでの設定項目の変更に加え、API についても破壊的変更が入っています。
そのため、Cinemachine 2 以前の設定が行えなかったり、ソースコードにおいてはエラーが発生するようになりました。

　これらを踏まえた上で TPS ゲームでのカメラ制御処理の実装例をまとめておきます。

設計

　プレイヤーキャラの移動は CharacterController と InputSystem で行います。カメラの追従と回転は Cinemachine で行います。

　移動については、プレイヤー用のゲームオブジェクトを作成し、このゲームオブジェクト用にスクリプトを作成してアタッチします。
このスクリプトでは CharacterController コンポーネントと InputSystem を利用し、プレイヤー用のゲームオブジェクトの制御を行えるようにして、移動機能を実装します。

　カメラの追従と回転については、Cinemachine を利用します。インスペクターやアセットでの設定のみで実装可能です。スクリプトは不要になりました。
マウスの右ボタンを押し続けている間はカメラがプレイヤー用のゲームオブジェクトの周囲を公転回転する機能を実装可能です。
　

カメラの追従処理

＜実装動画＞

動画ファイルへのリンク

　YouTube にも Unity 6000 以降での Cinemachine 3 を利用した実装動画が紹介されています。

Intro to Cinemachine in Unity 6: What is it, Why should I care, and How to Get Started?(英語)
https://www.youtube.com/watch?v=24EaQ2-5M4w

PlayerTPSController スクリプトを作成する

　プレイヤーキャラの移動処理用のスクリプトを作成します。
CharacterController コンポーネントは「物理演算はしない」が、「衝突判定は発生」します。
また自前で重力を与えることで自然落下、斜面落下にも対応します。
そのため今回の移動やジャンプには RigidBody コンポーネントは利用しません。

　移動方向ですが、TPSでは W キー(↑ キー) で「カメラの向いている方向へ進む」処理が自然です。
これを実現するには、カメラ基準で移動するようにする必要があるため、cameraRoot.forward と cameraRoot.right を処理内で使っています。

　コメントを補記しているため、ソースコードが長いように見えると思いますが、処理の流れはシンプルです。

① 地面判定
② キー入力取得
③－１ カメラ基準の移動方向計算
③－２ キャラ回転
④－１ ジャンプ
④－２ 重力落下
④－３ キャラ移動

　この順番にメソッドを記載しています。
そして、毎フレーム、内部ではこの順番で処理されています。

PlayerTPSController.cs

<=　クリックすると開きます。

using UnityEngine;
using UnityEngine.InputSystem;

/// <summary>
/// TPS（第三者視点）用のプレイヤー移動制御クラス
/// ・Input System による入力取得
/// ・CharacterController による移動処理
/// ・カメラ基準移動
/// ・ジャンプ、重力、自然落下
/// をまとめて制御する
/// </summary>
[RequireComponent(typeof(CharacterController))]
public class PlayerTPSController : MonoBehaviour {

    // ------------------------------
    // 移動関連パラメータ
    // ------------------------------
    [Header("Movement Settings")]
    [Tooltip("歩行スピード")]
    public float walkSpeed = 4f;

    [Tooltip("ダッシュ時のスピード")]
    public float runSpeed = 7f;

    [Tooltip("キャラクターの回転速度")]
    public float rotationSpeed = 12f;

    // ------------------------------
    // ジャンプ・重力関連
    // ------------------------------
    [Header("Jump & Gravity")]
    [Tooltip("ジャンプの強さ")]
    public float jumpPower = 1.2f;

    [Tooltip("重力（負の値を指定）")]
    public float gravity = -9.81f;

    // ------------------------------
    // カメラ参照
    // ------------------------------
    [Header("Camera Reference")]
    [Tooltip("カメラの追従基準（Tracking Target）")]
    public Transform cameraRoot;  // MainCamera をアサインする

    // ------------------------------
    // 内部変数
    // ------------------------------
    private CharacterController controller; // キャラクター制御本体
    private Vector2 moveInput;              // 入力値
    private Vector3 horizontalVelocity;     // 水平方向の移動量
    private Vector3 verticalVelocity;       // Y方向の速度（ジャンプ・重力）
    private bool isGrounded;                // 接地判定

    // Input System
    [SerializeField] private InputActionReference move;
    [SerializeField] private InputActionReference jump;
    [SerializeField] private InputActionReference run;


    // ------------------------------
    // 初期化
    // ------------------------------

    /// <summary>
    /// 最初に一度だけ呼ばれる初期化処理
    /// </summary>
    private void Awake() {
        // CharacterController を取得
        TryGetComponent(out controller);
    }

    private void OnEnable() {
        move.action.Enable();
        jump.action.Enable();
        //run?.action.Enable();
    }

    private void OnDisable() {
        move.action.Disable();
        jump.action.Disable();
        //run?.action.Disable();
    }


    private void Update() {
        UpdateGroundedState();                 // ①接地判定
        UpdateMoveInput();                     // ②キー入力取得
        UpdateCameraRelativeMoveDirection();   // ③カメラ基準の移動方向計算・キャラ回転
        ApplyMovementAndGravity();             // ④ジャンプ・重力落下・キャラ移動
    }

    /// <summary>
    /// 地面に接しているかを判定し、落下時のブレを防止する
    /// </summary>
    private void UpdateGroundedState() {
        isGrounded = controller.isGrounded;

        // 地面に接しているとき、微小な下向き速度を与えることで
        // 接地のガタつきを防止する
        if (isGrounded && verticalVelocity.y < 0) {
            verticalVelocity.y = -2f;
        }
    }

    /// <summary>
    /// 入力取得（WASD / 左スティック）
    /// </summary>
    private void UpdateMoveInput() {
        moveInput = move.action.ReadValue<Vector2>();
    }

    /// <summary>
    /// 入力とカメラの向きから移動方向を計算し、プレイヤーを回転
    /// </summary>
    private void UpdateCameraRelativeMoveDirection() {
        if (moveInput.sqrMagnitude < 0.001f) {
            horizontalVelocity = Vector3.zero;
            return;
        }

        // カメラのY軸回転を取得して、プレイヤーの回転に反映させる
        float camYaw = cameraRoot.eulerAngles.y;

        Quaternion targetRot = Quaternion.Euler(0, camYaw, 0);
        transform.rotation = Quaternion.Slerp(
            transform.rotation,
            targetRot,
            rotationSpeed * Time.deltaTime
        );

        // カメラ基準の移動方向を計算
        Vector3 moveDir =
            transform.forward * moveInput.y +
            transform.right * moveInput.x;

        // ダッシュ判定
        float speed = walkSpeed;
        if (run != null) {
            speed = run.action.IsPressed() ? runSpeed : walkSpeed;
        }

        horizontalVelocity = moveDir * speed;
    }

    /// <summary>
    /// 移動 & ジャンプ & 重力
    /// </summary>
    private void ApplyMovementAndGravity() {
        if (jump.action.triggered && isGrounded) {
            verticalVelocity.y = Mathf.Sqrt(jumpPower * -2f * gravity);
        }

        verticalVelocity.y += gravity * Time.deltaTime;

        Vector3 finalMove = (horizontalVelocity + Vector3.up * verticalVelocity.y) * Time.deltaTime;
        controller.Move(finalMove);
    }
}

＜CharacterController.Move メソッド＞

　Unity の CharacterController の扱えるメソッドの１つです。

　引数に Vector3 型の情報を渡すことでゲームオブジェクトを移動させます。Vector3 は絶対値での指定です。
公式ドキュメントの記載にもありますが、障害物に接触(衝突が発生)すると移動を停止し、重力の影響は受けません。

　戻り値は CollisionFlags 型で、衝突の方向（None、Sides、Above、Below）を示します。

// 最終的な移動方向
Vector3 moveDir = forward * input.y + right * input.x;

// ダッシュ判定
float speed = runAction.IsPressed() ? runSpeed : walkSpeed;

// 移動処理
controller.Move(moveDir * speed * Time.deltaTime);

参考サイト
Unity 公式スクリプトリファレンス
CharacterController.Move

＜Quaternion.LookRotation メソッド／Quaternion.Slerp メソッド＞

　LookRotation メソッドは Quaternion 構造体に用意されている、ゲームオブジェクトを回転させる static メソッドです。
LookRotation メソッドを利用することで、引数に指定した Vector3 型の情報を Quaternion 型に変換＝回転情報として変換・作成します。(戻り値の型が Quaternion 型になっています)
別の言い換えをするなら、方向ベクトル(Vector3) → 向き（Quaternion・回転）に変換する、とも言えます。

　Slerp メソッドも Quaternion 構造体に用意されているメソッドの１つで、ゲームオブジェクトをなめらかに回転させるための補間処理を行う static メソッドです
この処理を入れることで、回転時のかくつきを抑え、ゲームオブジェクトがなめらかに回転(向きを変え)させることができます。

　引数は３つあり、「引数１(A) から引数２(B) へ、引数３(t) の割合で滑らかに回転」という補間処理になります。
今回であれば、transform.rotation → 現在の向き、targetRot → 目標の向き、それに対して rotationSpeed * Time.deltaTime の割合(回転スピード)で、回転処理を補間します。
例えば rotationSpeed = 12、Time.deltaTime ≒ 0.016 (60fps) である場合、t ≒ 0.2 となりますので、20%ずつ回転させる処理を行います。これにより回転時のかくつきがなくなります。

// カメラの方向とキー入力より進行方向を取得
Vector3 moveDir = forward.normalized * input.y + right.normalized * input.x;

// 進行方向を向く回転を作成
Quaternion targetRot = Quaternion.LookRotation(moveDir);

// 現在の向きから、目標の向き(進行方向)へ、少しずつ回転
transform.rotation = Quaternion.Slerp(
    transform.rotation,
    targetRot,
    rotationSpeed * Time.deltaTime
);

　transform.rotation 変数は Vector3 型ではなく、Quaternion 型です。
そのため、Vector3 型の値をそのまま transform.rotation 変数に代入することが出来ません。

　上記のように、Quaternion.LookRotation メソッドを活用することで、Vector3 型の情報を Quaternion 型に変換し、代入処理を成立させています。

　なお、Vector3 型の情報をそのまま回転情報として代入するには、Quaternion.LookRotation メソッドではなく、Transform.eulerAngles 変数を利用します。

参考サイト
Unity 公式スクリプトリファレンス
Quaternion.LookRotation

hildsoftのコード置き場様
Unityで対象となるオブジェクトを向くように回転させたい(Quaternion.LookRotation)

Unity 公式スクリプトリファレンス
Quaternion.Slerp

Unity 公式スクリプトリファレンス
Transform-eulerAngles

プレイヤーのゲームオブジェクトに PlayerTPSController スクリプトをアタッチして設定する

　スクリプトを作成したら、プレイヤー用のゲームオブジェクトにアタッチしてください。
PlayerTPSController スクリプトには RequireComponent(typeof(CharacterController)) 属性が付与されているため、自動的に CharacterController コンポーネントもアタッチされます。

　PlayerTPSController スクリプトの各変数には初期値が入っていますが、必要に応じて MoveSpeed 変数などの設定を行います。
実際にゲームを動かしながら調整していくといいでしょう。

サンプル画像

　InputActionReference 型の move、jump、run 変数には、InputSystem 用の InputActionReference アセットをアサインします。
初期設定のもので問題ありません。run については別途作成してから、スクリプト内のコメントアウトを解除してからアサインしてください。

サンプル画像

プレイヤーのゲームオブジェクトの移動を確認する

　プレイヤー用のゲームオブジェクトに PlayerTPSController スクリプトをアタッチしましたので
ゲームを実行して、プレイヤー用のゲームオブジェクトがゲーム内で移動を行えるようになっているかを確認します。

　この時点では、まだカメラがプレイヤー用のゲームオブジェクトを追従しませんので、
移動していると、ゲーム画面からプレイヤー用のゲームオブジェクトがはみ出して見えなくなります。

　ゲームの製作では、１つの機能を実装したがデバッグを行い、問題点がないかを確認します。
その上で、先の手順に進むことにより、少しずつ機能の実装を行いながら、目標とする処理の構築を行います。

　最初からすべてを一気に作成することは難しいため、１つの機能が完成したら、必ずでデバッグを行う癖をつけましょう。

　問題なくプレイヤー用のゲームオブジェクトが移動を行えることを確認できたら、次のカメラ機能の実装に移ります。

カメラの公転回転処理

＜実装動画＞

Cinemachine の設定

　カメラに Cinemachine を利用している場合、CinemachineVirtualCamera コンポーネントの設定を見直します。

　Follow プロパティには、カメラが追従する対象のゲームオブジェクトをアサインしてください。

　LookAt プロパティには何もアサインしないでください。その場合、Aim の部分に警告が表示されますが、手順通りに進めると解消されます。

　続いて、 Body プロパティの設定を Framing Transposer に設定してください。(CinemachineBrain の WorldUpOverride の設定は不要です。)
また、Aim プロパティの設定を Do nothing に設定してください。この設定を行うと LookAt の部分の警告も解消されます。
なお、この２つの設定を行わないと正常にスクリプトが動作しません。(例えば Aim の設定を DoAnything にしていないと、カメラの上下回転が動きません。)

＜設定例①(CinemachineCamera の上記の設定のみ参考とし、Transform などの値は参考にしないでください)＞

　Cinemachine のカメラの上下左右の位置は、Tracked Traget Offset の値ではなく、ScreenY と ScreenX の値で調整してください。
オフセットに値を設定すると回転時にカメラが想定している挙動を行わなくなります。

　追従対象との距離(Z軸方向)については、Camera Distance の値で調整してください。

＜設定例②(各項目の値は、任意の値に調整してください)＞

　各 Damping の値を 0 にすることで、カメラがすぐにプレイヤーを追従するようになります。

ゲームを実行して動作を確認する

　ゲームを実行して、プレイヤーの移動、およびカメラが回転するかを確認してください。
インスペクターにある各数値を調整し、自分の考えているイメージに近い形で実装しましょう。

＜実装動画＞

動画ファイルへのリンク

　以上で完成です。
おつかれさまでした。

　注意点としましては、通常のカメラ、Cinemachine 問わず、カメラを瞬時に反転させる処理(Rotation.y を 0 → 180 など)については、
移動の処理にカメラの方向を参照している都合上、回転処理が競合してしまい、正常に動作しなくなります。

参考サイト

note やまだsktn 様
Cinemachine Camera (Unity6対応)
https://note.com/kind_boar6846/n/n5e5affa9868c

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