3Dで自動車を作ろう on Godot 4 レシピ

3Dで自動車を作ろう：ベースモデル

Mon, 01 Jan 0001 00:00:00 +0000

ℹ️ 留意事項

この記事は Godot 3から Godot 4 へ内容の書き換え中です。 Godot4では存在しない変数、関数が含まれている場合があります。もしその場合はリポジトリのIssuesまでご報告ください。

課題

3Dドライビング/レーシングゲームを作りたいが、どこから手をつければいいかわからない。

解決策

メモ

3D環境においても、車両は基本的に地面に留まる性質があります。このため、移動処理の多くは実質的に2Dと同様の扱いができます。車の動作コードの大部分は、2D用カーステアリングレシピと非常に似た構造になります。このチュートリアルに進む前に、必ずそのレシピを確認しておくことをオススメします。

GodotにはVehicleBodyノードが用意されており、これはRigidBodyをベースに、エンジン・ブレーキング・サスペンションなど複雑な物理挙動をシミュレートする機能を備えています。ただし、このアプローチは過剰な複雑さを伴うため、一般的なカジュアルレース／ドライビングゲームには不向きです。そこでここでは、CharacterBody3Dベースの解決策を採用します。

情報

VehicleBody3D車両ボディの操作方法について詳しく知りたい方には、Bastiaan Olij氏によるこのシリーズ動画を強くオススメします。

車両設定手順

コーディングを開始する前に、まず自動車の3Dモデルを見つけてGodotにインポートする必要があります。

モデルのインポート方法

以下はこのデモンストレーションで使用する車両モデルです。

メモ

Kenny氏の『カーキット』でこの車種やその他のモデルを見つけることができます。以下のリンクから入手できます。 https://kenney.nl/assets/car-kit。キット全体をダウンロードすれば、後で他の車両も使用できます。

車を読み込むには、"Models/GLTF format"フォルダ内で該当モデルを探してください。今回はsedanSports.glbを使用します。このファイルを新規Godotプロジェクトにインポートし、できればres://assets/cars/のような専用フォルダにまとめておくと良いでしょう。

Godotでファイルを選択し、「インポート」タブに移動します。_ルートタイプ_を「CharacterBody3D」に変更し、「再インポート」をクリックします。これでこの車を使用する準備が整いました。

キャラクター用 Body3D の設定

sedanSports.glbファイルをダブルクリックし、「新規継承」を選択してください。以下のように新しいシーンが作成されます。

※各パーツごとの個別メッシュに注意。なお、余分な「tmpParent」Node3Dノードがありますが、こちらは無視して構いません。

CharacterBody3D には衝突形状の欠落に関する警告メッセージが表示されています。まずはこの問題を修正する必要があります。

CollisionShape を追加してください。
車両本体用に BoxShape を設定します。
前輪用と後輪用にそれぞれ1つずつ CylinderShape をおきます。

形状設定が完了したら、以下のような表示になるはずです。

ヒント

前面と背面の形状を一致させるには、どちらか一方を作成してサイズ設定した後、複製するだけで構いません。また、各ノードに適切な名前を付けることをオススメします。CollisionShapeノードには CollisionBody、CollisionWheelsFront、CollisionWheelsRearといった名称が適切でしょう。

3Dで自動車を作ろう：牽引とドリフト

Mon, 01 Jan 0001 00:00:00 +0000

ℹ️ 留意事項

課題

キネマティックカーで高速走行時に「レール上を走っている」ような感覚が気にいりません。ドリフトやトラクション損失を可能にするため、ある程度の「スリップ」特性が欲しいです。

解決策

車がドリフト走行している場合、進行方向（向いている向き）と速度ベクトル（移動方向）は必ずしも一致しません。ハンドルを切ると車は旋回しますが、速度ベクトルはすぐに追従してくれません。代わりに lerp() 関数を使用して、徐々に目標方向への速度を調整します。

以下の新しい変数をcar_base.gdに追加してください。

@export var slip_speed = 9.0
@export var traction_slow = 0.75
@export var traction_fast = 0.02

var drifting = false

slip_speedは、車のトラクションが失われる前に到達すべき速度を指定します。この値は、車の他のパラメーターに合わせて調整が必要となります。

traction_slow および traction_fast は、slip_speed 以下またはそれ以上におけるトラクション特性を表し、値は 0～1 の範囲で設定されます。数値が小さいほど車両は「滑りやすい」感覚が強くなります。これらを 1 に設定すると、「レール上を走る」ように全く滑らない状態になります。

drifting はドリフト状態を追跡するためのブール変数です。

次に、car_base.gd ファイルの calculate_steering() 関数内で、new_heading を計算した直後にこのコードを追加してください。

# traction
if not drifting and velocity.length() > slip_speed:
 drifting = true
if drifting and velocity.length() < slip_speed and steer_angle == 0:
 drifting = false
var traction = traction_fast if drifting else traction_slow

このコードでは状況に応じてdrifting(ドリフト値)を設定し、その後どのトラクション値を使用するかを決定します。

最後の手順は、速度を新しい進行方向に合わせて補間することです。この行を変更してください。

velocity = new_heading * velocity.length()

をこれに：

3Dで自動車を作ろう：カメラで追いかけよう

Mon, 01 Jan 0001 00:00:00 +0000

ℹ️ 留意事項

課題

車（またはその他の物体）を追跡できる「追従カメラ」を実装したい。

解決策

メモ

Godot には組み込みの InterpolatedCamera ノードが用意されており、ここで説明している機能の大部分をすでに実装しています。ただし、このノードを使用しない理由は2つあります。まず、キャラクターボディを追いかける際にカクツキが発生しやすい点、次に Godot 4.0 で廃止予定となっている点です。とはいえ、独自のセットアップは非常に簡単ですので、ご安心ください。

カメラのセットアップ方法

新しいシーンをCamera3Dで追加してください。名前はChaseCameraとし、保存してからスクリプトを追加してください。

ChaseCameraには追跡対象のtargetが設定されます。また、必要に応じてこのターゲットを変更する機能も実装します。

extends Camera

@export var lerp_speed = 10.0

var target = null

func _physics_process(delta):
 if !target:
 return
 global_transform = global_transform.interpolate_with(target.global_transform, lerp_speed * delta)

func _on_change_camera(t):
 target = t

この設定で重要なのはlerp_speedパラメーターのみです。これはカメラが位置を更新する速度を調整する値です。値を小さくするとカメラは車の動きに「遅れて」追従し、大きく設定すると常に車両に固定された状態になります。

ターゲットの設定

複数の異なるカメラポジションを設定したいと考えています。例えば、近距離用と遠距離用の2種類、あるいは真下を見下ろすアングルなどです。車オブジェクトに Node3D を追加し、名前を CameraPositions とします。さらにこのオブジェクトに、必要な数だけ Marker3D を配置してください。

Marker3D をお好みの位置に移動・配置してください。位置の -Z 軸は車両に向けるようにしてください。

ヒント

作業効率を上げるため、一時的に Camera を適切な位置に配置し、「プレビュー」モードを使用して、Marker3D が正確に狙いたい方向を指すように調整する方法が有効です（作業完了後はカメラを削除してください）。

3Dで自動車を作ろう：傾斜面＆スロープ

Mon, 01 Jan 0001 00:00:00 +0000

ℹ️ 留意事項

課題

キネマティックカーは斜面を登れるようになりましたが、見た目が少し不自然です。

解決策

運動体は衝突時に自動で回転しません。画像のように車輪が地面に接触していない場合、手動で車を整列させる必要があります。

まず、車輪が地面に接触していない状況を検出する必要があります。車に2つの RayCast ノードを追加し、以下のように前輪と後輪にそれぞれ配置します。

両方の場合、［キャスト先］を（0、-0.25、0）に設定し、「有効」ボックスのチェックを忘れずに行ってください。

3Dオブジェクトの整列方法

[CharacterBody3D: 表面に合わせる]レシピのコードを再利用します。これをcar_base.gdに追加してください：

func align_with_y(xform, new_y):
 xform.basis.y = new_y
 xform.basis.x = -xform.basis.z.cross(new_y)
 xform.basis = xform.basis.orthonormalized()
 return xform

_physics_process() 関数内で move_and_slide_with_snap() を呼び出した直後に、車両を整列させる必要があるかどうかをチェックします。

# If either wheel is in the air, align to slope.
if $FrontRay.is_colliding() or $RearRay.is_colliding():
 # If one wheel is in air, move it down
 var nf = $FrontRay.get_collision_normal() if $FrontRay.is_colliding() else Vector3.UP
 var nr = $RearRay.get_collision_normal() if $RearRay.is_colliding() else Vector3.UP
 var n = ((nr + nf) / 2.0).normalized()
 var xform = align_with_y(global_transform, n)
 global_transform = global_transform.interpolate_with(xform, 0.1)

使用方法

どちらの車輪も地面に接していない場合、車はまったく回転しません。