【２Ｄ】一度に複数発射する弾の先端を、異なる発射方向と一致させる機能の実装例②

　２Ｄゲームにおいて、一度に複数の弾の発射機能を作成した際のユースケースです。

　特にこのケースは、一度に複数発射する弾の先端を、異なる発射方向と一致させる際に必要な機能になります。

　例えば、プレイヤーの前方２方向や３方向に弾を発射する場合、弾を扇状に発射するタイプが多いと思いますが、
弾の方向設定と回転設定の処理をしっかりと行わないと、すべて同じ位置に弾が発射されることになってしまいます。

　また、複数の弾を発射する場合、弾の形状が丸型以外であってもプレイヤーの向きと弾の先端方向とを一致していないと、画面表示がちぐはぐになります。

　イメージとしては、弾を矢に置き換えてで考えたとき、矢じりの向きがプレイヤーの向いている方向と一致する形にすることが目的です。

　どういった処理を施す必要があるのかを理解しておくことで、問題を解決する能力を養うことができますし、学習することで他の弾の発射処理にも応用が出来るようになります。

　この記事では、複数の弾を扇状に発射する処理を学習しながら、正しい方向設定の方法も学習しましょう。

＜扇状　３方向＞

＜扇状　４方向＞

＜確認動画　ープレイヤーの向きと弾の先端方向が一致しているー＞

動画ファイルへのリンク

事前準備

　この教材ではこちらの記事の内容をベースに作成しています。

　　　=>　【２Ｄ】一度に複数発射する弾の先端を、異なる発射方向と一致させる機能の実装例

＜応用　ー処理を戻り値付のメソッド化にするー＞

　BulletGenerator スクリプトの PrepareGenerateBullet メソッド内に書いてある内容を１つのブロックして捉え、弾の生成と発射までの部分をメソッド化してみましょう。
このとき、処理の結果を得ることができるように、メソッドには戻り値を設定しましょう。

　また、メソッドを自作したら、メソッド名の上にサマリーを書いておくようにしてください。
どのような処理を行っているか、すぐに判断ができます。
メソッド名は原則、「動詞＋名詞」になるようにつけるとよいでしょう。

　下記はサンプルコードですが、まずは、一人でチャレンジしてみてください。

BulletGenerator.cs

<= クリックすると開きます。

using UnityEngine;

public class BulletGenerator : MonoBehaviour
{
    [SerializeField] private Bullet bulletPrefab;

    [SerializeField] private CharaController charaController;

    [SerializeField] private float offsetDegrees;  // 角度の基準値(扇の角度)


    /// <summary>
    /// バレット生成の準備。生成する弾の数に合わせて分岐させる
    /// </summary>
    /// <param name="direction"></param>
    public void PrepareGenerateBullet(Vector2 direction, int numBullets)
    {
        switch (numBullets)
        {
            case 1:
                GenerateBullet(direction);
                break;
        
            case 2:
                for (int i = -1; i < 2; i += 2)
                {


////*  ここからの処理をメソッド化するのでコメントアウト  *////


                    //角度の補正値の決定
                    //float offsetAngle = i * offsetDegrees;
        
                    //上の補正値を回転させた回転情報を作る(Quaternion.Euler(a, b, c);で、x、y、z軸周りにそれぞれa、b、c度回転する)
                    //Quaternion offsetRotation = Quaternion.Euler(0, 0, offsetAngle);
        
                    //上記の回転情報に、directionを掛けることで、ここで弾の方向のベクトルが決まる
                    //Vector2 offsetDirection = offsetRotation * direction;
        
                    //GenerateBullet(offsetDirection);
        

////*　ここまでの処理をメソッド化　*////

////*  新しい処理を追加  *////


                    // 弾の生成処理の引数として、新しく作成する、戻り値を持つメソッドを使う形に変更する
                    GenerateBullet(CalculateBulletDirection(i, direction));


////*  ここまで  *////


                }
                break;
        
            default:
                break;
        }
    }

    /// <summary>
    /// バレット生成
    /// </summary>
    /// <param name="direction"></param>
    private void GenerateBullet(Vector2 direction)
    {
        Bullet bullet = Instantiate(bulletPrefab, transform.position, Quaternion.identity);

        bullet.transform.SetParent(temporaryObjectsPlace);

        bullet.Shoot(direction);
    }


////*  新しいメソッドを追加　*////


    /// <summary>
    /// 弾の方向を計算する
    /// </summary>
    private Vector2 CalculateBulletDirection(int count, Vector2 direction)
    {
        //角度の補正値の決定
        float offsetAngle = count * offsetDegrees;

        //上の補正値を回転させた回転情報を作る(Quaternion.Euler(a, b, c);で、x、y、z軸周りにそれぞれa、b、c度回転する)
        Quaternion offsetRotation = Quaternion.Euler(0, 0, offsetAngle);

        // 上記の回転情報に、directionを掛けることで、ここで弾の方向のベクトルが決まる
        // Unityの場合、Quaternion * Vector3をすると、Vector3をQuaternionで回転させた座標が得られる。directionをoffsetRotationだけ変える。
        // directionの方向を維持しつつ、Z軸だけを回転させた情報を持っている新しいベクトルを作成している。
        Vector2 offsetDirection = offsetRotation * direction;

        return offsetDirection;
    }


////*  ここまで  *////


}

　メソッド化することにより、新しい switch 文の分岐処理を追加する場合にも、
計算用のメソッドを実行することで、各分岐内に同じ内容の計算式を書く必要がなくなります。

　繰り返し実行する処理はメソッド化しておくことにより、処理の効率化を図ることが出来ます。

複数の弾を発射する

　それでは BulletGenerator スクリプト内に、２つ以上の弾を発射する場合の機能を追加します。
先ほどメソッド化した機能を活用します。

BulletGenerator.cs

<= クリックすると開きます。

using UnityEngine;

public class BulletGenerator : MonoBehaviour
{
    [SerializeField] private Bullet bulletPrefab;

    [SerializeField] private CharaController charaController;

    [SerializeField] private float offsetDegrees;  //角度の基準値(扇の角度)


    /// <summary>
    /// バレット生成の準備。生成する弾の数に合わせて分岐させる
    /// </summary>
    /// <param name="direction"></param>
    public void PrepareGenerateBullet(Vector2 direction, int numBullets)
    {
        switch (numBullets)
            case 1:
                GenerateBullet(direction);
                break;
        
            case 2:
                for (int i = -1; i < 2; i += 2)
                {        
                    //上の処理をまとめる
                    GenerateBullet(CalculateBulletDirection(i, direction));
                }
                break;
        

////*  ここから分岐を追加  *////


            case 3:
                for (int i = -1; i < 2; i++)
                {
　　　　　　　　　　// 計算処理をメソッド化してあるので、ここでは実行命令だけ書くことで計算できる
                    GenerateBullet(CalculateBulletDirection(i, direction));
                }
                break;
        
            case 4:
                for (int i = -3; i < 4; i += 2)
                {
                    GenerateBullet(CalculateBulletDirection(i, direction));
                }
                break;
        
            default:
                for (int i = -2; i < 3; i++)
                {
                    GenerateBullet(CalculateBulletDirection(i, direction));
                }
                break;
        }


////*  ここまで  *////
      
 
    }

    /// <summary>
    /// バレット生成
    /// </summary>
    /// <param name="direction"></param>
    private void GenerateBullet(Vector2 direction)
    {
        Bullet bullet = Instantiate(bulletPrefab, transform.position, Quaternion.identity);

        bullet.transform.SetParent(temporaryObjectsPlace);

        bullet.Shoot(direction);
    }

    /// <summary>
    /// 弾の方向を計算する
    /// </summary>
    private Vector2 CalculateBulletDirection(int count, Vector2 direction)
    {
        //角度の補正値の決定
        float offsetAngle = count * offsetDegrees;

        //上の補正値を回転させた回転情報を作る(Quaternion.Euler(a, b, c);で、x、y、z軸周りにそれぞれa、b、c度回転する)
        Quaternion offsetRotation = Quaternion.Euler(0, 0, offsetAngle);

        //上記の回転情報に、directionを掛けることで、ここで弾の方向のベクトルが決まる(Unityの場合、Quaternion * Vector3をすると、Vector3をQuaternionで回転させた座標が得られる。directionをoffsetRotationだけ変える。directionの方向を維持しつつ、Z軸だけを回転させた情報を持っている新しいベクトルを作成している。)
        Vector2 offsetDirection = offsetRotation * direction;

        return offsetDirection;
    }
}

ゲームを実行して動作を確認する

　新しく追加した機能が実行されるか、デバッグをして確認してください。
　

＜扇状　３方向＞

＜扇状　４方向＞

　いままでの弾を発射する機能も正常に動いていることも合わせて確認してください。

＜発展　ーswitch 文による分岐処理を一元化するー＞

　現在の処理では、弾の数を元にして switch 文による分岐処理を行って発射方向を計算しています。

　問題なく動作していますが、仮に、弾の数を増やしていくことになると、さらに分岐処理を追加していく必要があり、弾が増えるほど管理保守が大変になります。

　そのため、この switch 文による分岐処理についてリファクタリングを行い、計算式を作成して処理の一元化を図ります。

　どういうことかというと、弾の数に合わせて、どの位置に配置するかを自動計算する仕組みを作ります。
分岐の代わりに自動計算させることで、弾の数に応じた処理を自動化させます。

　この方法のメリットは switch 文による分岐処理が必要なくなることです。
そして弾の数が増えていっても、分岐処理を追加したり、修正する必要がなくなります。

　管理や保守が楽になりますし、弾の数も自由に設定できます。なぜなら、弾の数により、発射する方向が自動化してあるためです。

　まずは自分の作った分岐の処理が、１つの計算式としてまとめられないかを考えてみましょう。
そして処理の一元化が可能である場合、処理の自動化を行うことにより、switch 文による長い分岐処理を作らなくて済むようになります。

BulletGenerator.cs

<= クリックすると開きます。

using UnityEngine;

public class BulletGenerator : MonoBehaviour
{
    [SerializeField] private Bullet bulletPrefab;

    [SerializeField] private CharaController charaController;

    [SerializeField] private float offsetDegrees;  //角度の基準値(扇の角度)


    /// <summary>
    /// バレット生成の準備。生成する弾の数に合わせて分岐させる
    /// </summary>
    /// <param name="direction"></param>
    public void PrepareGenerateBullet(Vector2 direction, int numBullets)
    {


////*  switch 文による分岐処理をコメントアウト  *////


        // switch (numBullets)
        // {
        //     case 1:
        //         GenerateBullet(direction);
        //         break;
        //
        //     case 2:
        //         for (int i = -1; i < 2; i += 2)
        //         {
        //             //角度の補正値の決定
        //             float offsetAngle = i * offsetDegrees;
        //
        //             //上の補正値を回転させた回転情報を作る(Quaternion.Euler(a, b, c);で、x、y、z軸周りにそれぞれa、b、c度回転する)
        //             Quaternion offsetRotation = Quaternion.Euler(0, 0, offsetAngle);
        //
        //             //上記の回転情報に、directionを掛けることで、ここで弾の方向のベクトルが決まる
        //             Vector2 offsetDirection = offsetRotation * direction;
        //
        //             GenerateBullet(offsetDirection);
        //
        //             //上の処理をまとめる
        //             GenerateBullet(CalculateBulletDirection(i, direction));
        //         }
        //         break;
        //
        //     case 3:
        //         for (int i = -1; i < 2; i++)
        //         {
        //             GenerateBullet(CalculateBulletDirection(i, direction));
        //         }
        //         break;
        //
        //     case 4:
        //         for (int i = -3; i < 4; i += 2)
        //         {
        //             GenerateBullet(CalculateBulletDirection(i, direction));
        //         }
        //         break;
        //
        //     default:
        //         for (int i = -2; i < 3; i++)
        //         {
        //             GenerateBullet(CalculateBulletDirection(i, direction));
        //         }
        //         break;
        // }
        

////*  ここまで  *////

////**　ここから、新しい処理に置き換える。計算式の仕組みを作ることで、処理の一元化を図る　**////


        // 上記の処理を計算式に置き換えた場合
        float totalSpreadAngle = offsetDegrees;
        
        for (int i = 0; i < numBullets; i++)
        {
            // 発射角度を 0 でセット(生成する弾が１つのときはこのまま使う)
            float offsetAngle = 0;

            // 生成する弾が２つ以上の場合
            if (numBullets > 1)
            {
                // 弾の広がり全体の角度(扇型の中心角)を、発射する弾の数 - 1 で割り、各弾１つ当たりの角度間隔を計算して補正値とする
                // 例えば totalSpreadAngle = 30 なら、弾２つの場合は 30度、弾３つの場合は15度になる
                float angleStep = totalSpreadAngle / (numBullets - 1);
                
                // 各弾の角度を計算する
                // まず、-totalSpreadAngle / 2 は弾の広がりの中心から左側の角度を表す
                // この中心から、弾の数だけ angleStep を増加させることで、各弾の角度を決定する
                // この操作により、弾の広がりの範囲内に対して、弾同士の角度間隔を等間隔(均等)で弾を配置する
                // 例えば弾２つの場合は -15度と15度(直角三角形の底角２つの方向)
                // 弾３つの場合は -15度、0度、15度(直角三角形の頂角と底角２つの方向)になる
                offsetAngle = -totalSpreadAngle / 2 + i * angleStep;
            }
            Debug.Log($"offsetAngle :  { offsetAngle } ");
            
            // 第1引数は角度情報をそのまま渡す
            Vector2 offsetDirection = CalculateBulletDirection(offsetAngle, direction);
            GenerateBullet(offsetDirection);
        }


////*  ここまで  *////


    }

    /// <summary>
    /// バレット生成
    /// </summary>
    /// <param name="direction"></param>
    private void GenerateBullet(Vector2 direction)
    {
        Bullet bullet = Instantiate(bulletPrefab, transform.position, Quaternion.identity);  //このクラスをCharaSetにアタッチすれば、transform.positionがキャラの位置になる

        bullet.transform.SetParent(temporaryObjectsPlace);

        bullet.Shoot(direction);
    }

    /// <summary>
    /// 弾の方向を計算する
    /// </summary>
    private Vector2 CalculateBulletDirection(int count, Vector2 direction)
    {
        //角度の補正値の決定
        float offsetAngle = count * offsetDegrees;

        //上の補正値を回転させた回転情報を作る(Quaternion.Euler(a, b, c);で、x、y、z軸周りにそれぞれa、b、c度回転する)
        Quaternion offsetRotation = Quaternion.Euler(0, 0, offsetAngle);

        //上記の回転情報に、directionを掛けることで、ここで弾の方向のベクトルが決まる(Unityの場合、Quaternion * Vector3をすると、Vector3をQuaternionで回転させた座標が得られる。directionをoffsetRotationだけ変える。directionの方向を維持しつつ、Z軸だけを回転させた情報を持っている新しいベクトルを作成している。)
        Vector2 offsetDirection = offsetRotation * direction;

        return offsetDirection;
    }


////*  新しいメソッドを追加する  *////


    /// <summary>
    /// 弾の方向を計算する
    /// </summary>
    /// <param name="offsetAngle"></param>
    /// <param name="direction"></param>
    /// <returns></returns>
    private Vector2 CalculateBulletDirection(float offsetAngle, Vector2 direction) {
        
        // 弾の角度補正を表すクォータニオンを作成する
        //上の補正値を回転させた回転情報を作る(Quaternion.Euler(a, b, c);で、x、y、z軸周りにそれぞれa、b、c度回転する)
        Quaternion offsetRotation = Quaternion.Euler(0, 0, offsetAngle);

        // directionベクトルをoffsetRotationで回転させることで、弾の新しい方向ベクトルを得る
        // UnityのQuaternion * Vector3演算により、方向ベクトルを回転させた結果が得られる
        //上記の回転情報に、directionを掛けることで、ここで弾の方向のベクトルが決まる(Unityの場合、Quaternion * Vector3をすると、Vector3をQuaternionで回転させた座標が得られる。directionをoffsetRotationだけ変える。directionの方向を維持しつつ、Z軸だけを回転させた情報を持っている新しいベクトルを作成している。)
        return offsetRotation * direction;
    }


////*  ここまで  *////


}

＜メソッドのオーバーロード＞

　今回はメソッドの引数について、メソッドのオーバーロード機能を利用しています。
これは同名のメソッドを作成し、引数の情報を異なる情報にしているメソッドやコンストラクタの事です。

＜元からあるメソッド＞

    private Vector2 CalculateBulletDirection(int count, Vector2 direction)

＜元からあるメソッドと同名の新しいメソッド＞

    private Vector2 CalculateBulletDirection(float offsetAngle, Vector2 direction)

　第1引数の型がそれぞれ異なっています。

　このときプログラムは、引数の情報に応じて、どちらの同名メソッドを利用するのかを自動的に判別して実行してくれます。

　今回は第1引数の型を変更していますが、引数の数を変える場合にもオーバーロードが使えます。

参考サイト

++C++; // 未確認飛行 C 様
雑記オーバーロード解決

ゲームを実行して動作を確認する

　分岐の処理を、自動計算の処理に置き換えました。
内部的な処理の効率化(リファクタリング)を行っているだけなので、ゲーム画面での処理はいままでと変わりません。

＜扇状　３方向＞

＜扇状　４方向＞

　同じように動作することを確認してください。

　以上になります。

このページを編集するこのページを元に新規ページを作成

印刷する

コメント（0）

【２Ｄ】一度に複数発射する弾の先端を、異なる発射方向と一致させる機能の実装例② - i-school 先頭へ

コメントをかく

名前	ユーザIDを使用しないで書き込む	ユーザーIDを使う	ログインする
画像コード	画像に記載されている文字を下のフォームに入力してください。
備考	「http://」を含む投稿は禁止されています。
本文
利用規約をご確認のうえご記入下さい

i-school