3D入門講座 on Godot 4 レシピ

3Dエディター

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

本チュートリアルでは、以下のGodotで3D制作を始める方法について解説します。

3Dエディタ内での移動方法
3Dオブジェクトの作成と操作方法
カメラやライティングなど、Godotの基本的な3Dノードの使い方

準備はOK？

注意点として、3D開発は2D制作と比べて格段に複雑になる場合があります。ノードの操作やスクリプト記述、ロジック／データ管理など、多くの基本原則は同じですが、3Dではその他にも考慮すべき要素が数多くあります。そのため、最初の数プロジェクトは2Dで進めることをオススメし、ゲーム開発プロセスをしっかり理解した上で3Dに移行すると良いでしょう。このチュートリアルでは、公式Godotチュートリアルにあるような初心者向けGodot 2Dプロジェクトを既に作ったことがあることを前提としています。

3D制作を始めるための基本ガイド

Godotの大きな強みの一つは、2Dゲームと3Dゲームの両方を開発できる点です。これまで2Dプロジェクトで習得した知識（ノード、シーン、シグナルなど）の多くは3D環境でも同様に適用できますが、同時に全く新しいレベルの複雑さと機能も追加されています。まず初めに、3Dエディターウィンドウで利用できる新機能をご紹介します。

3D空間での方向把握

Godotで新しいプロジェクトを初めて開くと、3Dプロジェクトビューが表示されます。

まず最初に注目すべきは、中心に配置された3本の色分け軸です。これらはx軸（赤色）、y軸（緑色）、z軸（青色）を表しています。これらが交わる点を原点と呼び、座標値は(0, 0, 0)です。なお、この配色は他のインスペクタ画面でも一貫したルールで適用されていることに気づくでしょう。

メモ

異なる3Dアプリケーションでは、座標軸の向きに関してそれぞれ独自の規約を採用しています。 GodotではY軸上方方式を採用しているため、座標軸を見た場合、x軸が左右方向を指すとき、y軸は上下方向を、z軸は前後方向を示します。他の多くの人気3DソフトウェアではZ軸上方方式が使われています。アプリケーション間を行き来する際には、この違いを把握しておくことが重要です。

3D空間での移動操作は、マウスとキーボードを使用して行います。以下に、ビューカメラの基本コントロールについて説明します。

マウスホイール上下：拡大／縮小表示・縮小表示切り替え
中ボタン＋ドラッグ操作_：現在のターゲットを中心にカメラを周回移動
Shift + 中ボタン＋ドラッグ操作：カメラ視点を平行移動
右クリック＋ドラッグ操作：その場でカメラ向きを回転

さらに、もし人気のある3Dゲームに慣れているなら、 フリールックモード が適しているかもしれません。これは Shift+F キーで切り替えできます。このモードでは以下の操作ができます。

WASDキーを使ってシーン内を自由に移動しながら視点を変更
マウスを使ってカメラの狙いを調整

また、左上隅の [透視投影] をクリックすることで特定の向きにカメラ視点を変更できます。

3Dオブジェクトの追加方法

では、最初の3Dノードを追加してください。2DノードがすべてNode2Dを継承しているのと同様に、 positionやrotationなどのプロパティを提供しているように、3DノードはNode3Dを継承しており、同じプロパティの3Dバージョンを提供しています。シーンに1つ追加すると、原点位置に以下のオブジェクトが表示されるでしょう。

このオブジェクトはノードではありません。3D ギズモ と呼ばれるものです。ギズモとは、空間内でオブジェクトを移動・回転させるためのツールです。3つのリングで回転操作を行い、3本の矢印でオブジェクトを各軸方向に平行移動させます。なお、リングと矢印はそれぞれ対応する軸の色に合わせて配色されています。

数分間かけて操作に慣れ、機能の使い方に慣れてください。もし迷ってしまったら、「元に戻す」機能を使ってみてください。

ヒント

ギズモを煩わしく感じる場合は、モードアイコンをクリックすれば、「移動」「回転」「スケール(拡大縮小)」に限定できます。

3Dオブジェクトのインポート

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

最終パートでは、3Dプロジェクトを開始し、3D空間のナビゲーション方法とオブジェクト作成について学びました。このセクションでは、自分で作成したまたはダウンロードした既存の3Dオブジェクトのインポート方法と、Godotのより高度な3Dノード機能の使い方をマスターしましょう。

3Dオブジェクトのインポート方法

Blenderなどの3Dモデリングソフトに慣れている方なら、ゲーム用のモデルを作成することもできます。そうでない場合でも、特定のゲームタイプ向けに作られたオブジェクトや、複数のオブジェクトがセットになったコレクションをダウンロードできるリソースは数多くあります。個人的にオススメするフリーゲームアートの制作者の一つにKenney.nlがあります。

チュートリアルで使用するのはKenneyの「プラットフォーマーキット」です。こちらからダウンロードできます。https://kenney.nl/assets/platformer-kit

このキットには、Godotの3Dスキルを習得するために使用できる豊富なオブジェクトが揃っています。以下にキットの外観サンプルをご紹介します。

ダウンロードしたキットを開くと、内部にはさまざまな形式のオブジェクトが含まれています。Godotは複数のフォーマットを使用できますが、このパックではGLTFが利用可能であるため、他の形式よりも推奨されます。GLTF formatフォルダをそのままGodotプロジェクトフォルダにコピーし、ファイル名を「platformer_kit」にリネームしてください。

3Dファイル形式について

自分でモデルを作成する場合も、外部でダウンロードしたデータを使用する場合も、それがGodot環境で正しく読み込める形式で保存されている必要があります。Godotは以下の主要な3Dファイル形式をサポートしています。

glTF - .gltf（テキスト形式）と.glb（バイナリ形式）の両方に対応
DAE (Collada) - 古いフォーマットながら現在もサポート継続中
OBJ (Wavefront) - こちらも旧式フォーマットですが、現代の他のフォーマットに比べると使える機能に制限があります
FBX - 商用フォーマットであり、限定的な互換性しか備えていません

Godotウィンドウに戻ると、フォルダのスキャンとオブジェクトのインポート処理中に進捗バーが表示されます。その中の一つをクリックして中身を確認してみます。ファイルシステムタブで、crate.glbをダブルクリックしてください。

ここでオブジェクトがシーンとしてインポートされ、ルートのが Node3D に設定され、「Scene Root」という名前になっていることを確認できます。これらを変更してください。ルートの型を RigidBody3D に、ルート名を「Crate」に設定したら、「再インポート」ボタンをクリックしてください。

次に「crate.glb」を右クリックし、新しい継承シーンを選択します。ここでクラシックなゲームオブジェクトである箱が登場します。シーンのルートノードは、求めていた通り「Crate」という名前のRigidBody3Dとなっています。

最後に、ボディに衝突形状を追加する必要があります。通常は 2D ゲームで行うように CollionShape3Dを追加することも可能ですが、より効率的な方法があります。

メッシュ crate2 を選択すると、ビューポート上部に Mesh メニューが表示されます。クリックして「コリジョンシェイプを作成」から「Collision Shape Placement」で兄弟を選択してください。Godotは自動的にメッシュに対応した衝突形状の CollionShape3D を追加してください。

これでオブジェクトの設定は完了です。Crateシーンを保存して、実際にどのように使用できるか見てみてください。

3Dシーンの構築

Node3Dをルートとして新規シーンを作成します。最初に追加する子オブジェクトは、木箱を積み上げるための「地面」機能を提供するものです。“Ground"という名前の StaticBody3Dを作成し、それに MeshInstance3Dを追加してください。メッシュ プロパティから新規で「BoxMesh」を選択し、クリックしてそのプロパティを開きます。サイズ を (10, 0.1, 10) に設定することで、広々とした表面を確保できます。ただし、白色一色では見た目がやや単調になるため、もう少し工夫を加えます。

3Dキャラクターを作る

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

前回の解説では、3Dオブジェクトのインポート方法とシーン内での配置方法について取り上げました。今回のチュートリアルでは、さらにオブジェクトを追加し、ユーザー操作可能なキャラクターも実装していきます。

シーンの構築

引き続き、パート2でダウンロードしたKenney Platformer Kitを使用します。すべてのblock*.glbファイルを選択し、インポートタブでそのルートの型をStaticBody3Dに設定してください。ルート名プロパティはチェックを外しておき、再インポートをクリックします。blockLarge.glbを選択して新しい継承シーンを作成します。前回のチュートリアルと同様に、メニューからメッシュに対して 「Collision Shape Placement」で兄弟 オプションを使いましょう。これでシーンを保存できます。また別にフォルダを作成することをオススメします。なぜなら、すぐに様々な形状のプラットフォームパーツを表すシーンが大量に出来上がるからです。

前のステップで作成した「Ground」平面と木箱を含むシーンを開いてください。まず、木箱を削除し、大型ブロックのインスタンスを追加してください。これらのブロックを整列させて配置できるようにしたいので、以下の手順を実行してください。ビューポート上部の「Transform」メニューから「スナップ設定」を選択します → 移動スナップ を 0.5 に設定します。次に、「スナップモード」ボタンをクリックするか（または Y キーを押す）ことでスナップモードを有効にします。これでブロックを複製し、ドラッグして配置できるようになります。

ご希望であれば、他のプラットフォームブロック用のシーンを追加し、魅力的なレベルに構成してみます。創造力を発揮してください！

キャラクターの追加方法

次に、プラットフォーム上を歩き回れるようにキャラクターを作成します。新しいシーンを開き、“Character"という名前のCharacterBody3Dコンポーネントを追加してください。このPhysicsBodyノードは2D版とほぼ同じ動作をします（2Dチュートリアルはお済みですか？）。このコンポーネントにはmove_and_slide()メソッドが用意されており、これを使って移動と衝突検出を行います。

メッシュインスタンス3D用のカプセル型MeshInstance3Dと、それに対応させた衝突形状CollionShape3Dを追加してください。また、メッシュにStandardMaterial3Dを追加してアルベド/カラープロパティを設定すれば、色を変更できることも覚えておいてください。

カプセル自体は良好ですが、回転方向を正確に把握するのは困難です。そこで、もう一つのメッシュを追加してください。今回は CylinderMesh3D 形状を使用します。 Top Radius を 0.2、Bottom Radius を 0.001、Height を 0.5 に設定し、その後 x軸回転を -90度に変更します。これで円錐形の形状が完成します。ボディから外側に向かって伸びるように、このメッシュを配置してください。その際、負方向の z軸に沿って配置します（ギズモの矢印が正方向に表示されている方が、マイナス方向です）。

この画像では、さらにキャラクター性を高めるために、目用に2つの球状メッシュを追加しています。ご自由にお好みのディテールを追加してください。

シーンに Camera3D オブジェクトも追加してください。プレイヤーが移動すると追従するように設定します。キャラクターの後方かつ少し上方に配置し、わずかに下向きに角度を調整してください。「プレビュー」ボタンをクリックするとカメラ視点で確認できます。

スクリプトを追加する前に、「プロジェクト設定」を開き、「インプットマップ」タブで以下の入力を追加してください。

アクション	キー
move_forward	W
move_back	S
strafe_right	D
strafe_left	A
jump	Space

それでは、ボディ部分にスクリプトを追加してください。

extends CharacterBody3D

var gravity = ProjectSettings.get_setting("physics/3d/default_gravity")
var speed = 4.0 # movement speed
var jump_speed = 6.0 # determines jump height
var mouse_sensitivity = 0.002 # turning speed


func get_input():
 var input = Input.get_vector("strafe_left", "strafe_right", "move_forward", "move_back")
 velocity.x = input.x * speed
 velocity.z = input.y * speed

func _physics_process(delta):
 velocity.y += -gravity * delta
 get_input()
 move_and_slide()

_physics_process()内のコードは非常にシンプルです。重力を加えて Y方向（下向き） に加速し、get_input()を呼び出して入力をチェックした後、move_and_slide()を使用して速度ベクトルの方向に移動させます。

エッジ検出 & マウスキャプチャ

Sat, 09 Mar 2019 05:22:12 -0700

このパートでは、オブジェクト間の接触を検出するためにArea3Dノードを活用する方法を学びました。コインや弾丸、スパイクなどのアイテムをキャラクターが操作できるように実装しました。では更に改良点を見ていきましょう：マウスイベントの取得機能の追加、コインアニメーションの実装、そしてキャラクターが落ちないようにエッジ検出を実装します。

マウスのキャプチャ

マウス操作における一つの問題点は、マウスを画面横から横へ移動させる過程で、最終的にゲームウィンドウの枠を越えて画面上部まで移動してしまうことです。この問題を解決するためには、「マウスカーソルをロックする」必要があります。しかし、これを実装すると、ウィンドウのクローズやその他の操作ができなくなり、完全にマウスが使えなくなってしまいます！再びマウスを自由に使えるようにする仕組みが必要になります。

まず、マウスをキャプチャするには、メインシーンに以下を追加してください。

func _ready():
 Input.set_mouse_mode(Input.MOUSE_MODE_CAPTURED)

この設定で最初の部分が完了しました。これでマウスがゲームウィンドウに捕捉されます。次に、「Esc」キーを押したときにマウス操作を再開させる必要があります。これもメインスクリプトに追加してください。

func _input(event):
 if event.is_action_pressed("ui_cancel"):
 Input.set_mouse_mode(Input.MOUSE_MODE_VISIBLE)

ゲームを実行して実際に試してみます。

マウス操作がキャプチャされていない場合はその動きを無視するようにします。キャラクタースクリプト内で、_unhandled_input() 関数内の該当行を変更してください。

if event is InputEventMouseMotion and Input.get_mouse_mode() == Input.MOUSE_MODE_CAPTURED:

現在別の問題が発生しています。「Esc」キーを押した後、キャプチャ状態に戻る手段がありません。以下の方法でこれを解決します。ウィンドウをクリックすると：

func _input(event):
 if event.is_action_pressed("ui_cancel"):
 Input.set_mouse_mode(Input.MOUSE_MODE_VISIBLE)
 if event.is_action_pressed("shoot"):
 if Input.get_mouse_mode() == Input.MOUSE_MODE_VISIBLE:
 Input.set_mouse_mode(Input.MOUSE_MODE_CAPTURED)

この実装は問題なく動作しますが、マウスクリックを再取得するためにクリックすると、同時に弾丸も発射されてしまいます。これはマウスクリックでも同様の処理が行われるためです。これを解決するには、入力イベントを「処理済み」としてマークし、Godotが他のノードにこのイベントを渡さないようにすればよいでしょう。

if event.is_action_pressed("shoot"):
 if Input.get_mouse_mode() == Input.MOUSE_MODE_VISIBLE:
 Input.set_mouse_mode(Input.MOUSE_MODE_CAPTURED)
 get_tree().set_input_as_handled()

現在は、最初のクリックでマウスをキャプチャしても、弾丸が発射されることはありません。

アニメーション付きコイン

現在の手順では、前回作成したコインアセットをより動的で魅力的なものに仕上げていきます。Coin.tscnファイルを開き、シーンにAnimationPlayerを追加してください。

「アニメーション」ボタンをクリックして、「新規作成」を選択し、「bounce」という名前の新しいアニメーションを作成してください。1秒の再生時間で十分ですが、ループ機能を有効にすることを忘れないでください。

コインの2つのプロパティをアニメーション化します。位置（Y軸方向、上下）と回転です。スクラバーが時刻0にあることを確認し、両方の［変換］と［回転角度］にキーフレームを追加してください。

スクラバーを0.5秒の位置に移動させ、翻訳ベクトルの Y 成分を0.3に設定し、キーフレームボタンをクリックします。次に、スクラバーを1.0まで完全に動かし、回転を Y 軸方向で 180° の時点でキーフレーム化します。

アニメーションの仕上がりを確認するには「再生」ボタンを押してください。各個別キーフレームをクリックして、イージング値を調整してみます。

最後に、「自動再生」ボタンをクリックして、ゲームを実行するとアニメーションが自動的に開始されるようにしてください。

エッジ検出

最後に、キャラクターが崖から転落して命を落とすのを防げるか試してみよう。

以下の手順で進めてください。

まず、プレイヤーノードにRayCastノードを追加してください。これは細い青色の線として表示されます。デフォルトでは、キャスト方向 プロパティは (0, -1, 0) に設定されており、下向きを指しています。これは正しい設定ですが、さらに前方に移動させて、キャラクターの前面に向かって下向きを指すようが必要です。

さらに、[有効]プロパティも確認してください。これをチェックしないと、レイキャストは機能しません。

スクリプト側では、前進時にレイキャストが障害物に衝突していないか確認し、安全に移動できるかを判断します。

現在の状況は以下の通りです。

if Input.is_action_pressed("move_forward"):
 velocity += -transform.basis.z * speed

レイが衝突している場合、速度のみを加算する方法を試してみます。

if Input.is_action_pressed("move_forward") and $RayCast.is_colliding():
 velocity += -transform.basis.z * speed

試してみてください。端まで近づくと止まりますが、ちょっと待ってください - ジャンプして前進したことはありますか？今や空中にいるときは前方への移動がキャンセルされます！一からやり直しです。

CSGを使う

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。

これまで、インポートしたモデルを使って3D環境を設計する方法を見てきました。では、壁やドア、スロープなどの要素を含む部屋のようなものを作りたい場合、すでに適切なモデルがない場合どうすればいいでしょうか？そこで活躍するのがCSGです！

CSGとは何ですか？

CSGはConstructive Solid Geometry（空間領域構成法）の略です。これにより、基本的な形状を組み合わせて複雑な立体図形を構築できます。形状は、ユニオン（結合）、インターセクション（交差）、サブトラクション（減算） といった論理演算によって組み合わせることができます。

CSGは環境やゲームオブジェクトのプロトタイピングに最適なツールです。このチュートリアルの後半では、この技術を活用して、スロープや壁、プラットフォームを備えたシンプルなFPS風レベルを作成します。

その前に、まずCSGノードの動作原理について簡単にご説明します。

CSGの基本概念

新しいシーンを Node3D ルートで作成し、その後子ノードを追加して検索ボックスに「CSG」と入力してください。

以下が利用可能なCSG形状です。開始するにはCSGBoxを選択してください。以下のような基本キューブメッシュが表示されます。プロパティは以下の通りです。

操作プロパティは、CSG形状の組み合わせ方法を決定するものです。選択可能なオプションは以下の通りです。

Union(結合) - 図形が統合され、内側の領域は削除されます。
Intersection(交差) - 重なっている部分のみ保持されます。
Subtraction(差集合) - 2つ目の形状が1つ目の形状から「切り取られ」ます。

CSG操作は子形状を追加することで行われます。CSGBoxにCSGCylinderの子要素を追加してください。上部のサイズハンドル（オレンジ色のドット）をドラッグして少し高さを変更できます。さらに、プロパティ_Sides_を増やすことでより円筒形に近い見た目になります（ここでは値を20に設定しています）：

デフォルトでは、形状の演算は［結合］に設定されています。円柱形状がキューブに［追加］されようとしています。これを［交差］に変更してみてください。

「減算」について説明します。

これら3つの操作を通じて、複雑な形状を作成する可能性がすでにお分かりいただけたことでしょう。

CSGCombiner

このノードは「空の」形状です。図形を整理する際に使用します。CSGCombiner の子要素は、上記と同様のルールに従って統合されます。

部屋の構築

以下の機能を備えた実用的なシーンを作成しましょう：障害物を配置した広い部屋と、キャラクターが操作可能で、今後のチュートリアルで活用できる要素。まず、作業を開始できるルートノードとして Node3D を持つ新しいシーンを作成してください。

まず CSGBox を作成し、以下のプロパティを設定します。

幅 (Width) と奥行き (Depth) を 20 に設定
高さ (Height) を 5 に設定

このボックスは内部に侵入するものとして扱う必要があるため、[面反転] (Invert Faces) プロパティも有効にしてください。これにより形状が反転し、内側の壁面が外側になります。さらに、[衝突機能使用] (Use Collision) プロパティもチェックしてください。これにより、物理エンジンはこの形状を静止物体オブジェクトとして適切に処理します。

一人称キャラクター

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

ℹ️ 留意事項

今回の連載では、一人称視点キャラクターの作成方法について解説します。前回作成したCSGベースのレベルを歩行テスト用のステージとして使用し、移動機能を検証していきます。

キャラクターシーン

FPSや類似ゲームにおいて、プレイヤーに「キャラクターの目を通して世界を見ている」という臨場感を与えたいものです。素晴らしい点は、最初はモデル自体が必ずしも必要ではないという点です。

CharacterBody3D オブジェクトを用意します。このオブジェクトに以下の2つの CollisionShape ノードを追加してください。「ボディ用」と「足用」です。また、カメラも必要ですが、回転処理には注意が必要です。キャラクターはY軸に沿ってのみ回転し、一方でカメラのみがX軸方向に回転する必要があります（上下方向の視点移動のため）。これを実現するために、新たに Node3D オブジェクトを作成し、「ピボット」と呼ぶことにします。このピボットノードにCameraを追加してください。

「Body」衝突形状はプレイヤーの身体を表現するものです。ここでは CapsuleShape を使用します（X 軸を中心に90度回転させて設定）。半径を0.5、高さを1に設定してください。

CapsuleShapeを使用する際の問題点は、底面が丸みを帯びている点です。これは小さな障害物を自然に乗り越える際には便利ですが、同時に、プレイヤーが表面の縁に立った場合に「不自然に転がり落ちる」という問題を引き起こします。この問題を解決するには、衝突判定用に｢BoxShape｣を使用することが有効です。ボックスの範囲は(0.4, 0.1, 0.4)とし、カプセルシェイプの底面より少し上に位置するように配置します。これにより、物体を乗り越えるための丸みを帯びた底面を確保しつつ、箱型形状のおかげで段差から滑り落ちるのを防ぐことができます。

Pivotノードを少し上に移動させ、カメラが身体の中心から外れて向かないようにします。

移動方法

移動関連のコードは、本シリーズで先に紹介したサードパーソン型キャラクターと同様です。まずは変数宣言から始めてください。

extends CharacterBody3D

@onready var camera = $Pivot/Camera

var gravity = -30
var max_speed = 8
var mouse_sensitivity = 0.002 # radians/pixel

var velocity = Vector3()

メモ

mouse_sensitivity の値は、マウスの移動距離（ピクセル単位）を角度回転に変換します。つまり、マウスが1ピクセル移動するごとに、0.002ラジアン（約0.1度）だけ回転します。

func get_input():
 var input_dir = Vector3()
 # desired move in camera direction
 if Input.is_action_pressed("move_forward"):
 input_dir += -global_transform.basis.z
 if Input.is_action_pressed("move_back"):
 input_dir += global_transform.basis.z
 if Input.is_action_pressed("strafe_left"):
 input_dir += -global_transform.basis.x
 if Input.is_action_pressed("strafe_right"):
 input_dir += global_transform.basis.x
 input_dir = input_dir.normalized()
 return input_dir

入力を検知した際は、体の向いている方向に移動させたい。