Roll a Ball Tutorial 2024

紹介： https://twitter.com/R_Nikaido/status/1314160723077992448 『EXO ONE』ボールが転がるだけのゲームが面白そう

NVIDIA、完全レイトレーシングによるビー玉転がしゲームを配布。実質RTX 3090専用

演習で扱うチュートリアル

新版RollaBall https://learn.unity.com/project/roll-a-ball (メニューは日本語、動画は英語）

古いチュートリアル

旧版RollaBall https://learn.unity.com/project/roll-a-ball-tutorial-jp 玉転がし（日本語版）

ビジュアルスクリプティング版チュートリアル

https://learn.unity.com/project/bolt-roll-a-ball-tutorial （日本語版）

Unity JapanのRoll a Ballチュートリアルと授業のチュートリアルの差について

【解説長め１５８分】

【解説短め６７分】 テキストの色替え忘れ、プロジェクトのビルドをスキップしてた

UnityのC#スクリプトのイベント処理

スクリプトのライフサイクルの概要を読んでおくとよい。

UnityのC#スクリプトのメソッドの役割が解説されている。主なものを以下に示す。

Awake

Start

FixedUpdate

OnTrigger系

OnCollision系

OnMouse系

Update

LateUpdate

ゲーム画面の構成とプレイヤー

Roll a Ball プロジェクトを作成する。T:ドライブの自分の演習用フォルダ「Game3121888」などに作成すること

Unity  Hub → 新しいプロジェクト

テンプレート　→　コア　→　Universal 3D

このテンプレートのプロジェクトは　URP　Universal Render Pipeline 　というレンダーパイプライン（CG描画方式）を使用している
URPではゲームデバイスごとに最適化された描画が可能。シェーダーのカスタマイズもできる。ハイエンド機向けゲームにはHDRPが別に用意されている。
URPの他に Built-in Render Pipeline ビルトインレンダーパイプライン（組み込みパイプライン）が初期のUnityで標準だったが、この演習では使用しない。

プロジェクト名　RollaBall

保存場所 T:ドライブの自分用のフォルダ

バージョン 6000.0.0.f1

不要なAssets(素材）を片付ける

　ProjectのAssets フォルダの

Readme　ファイル　→　Inspector　→　Remove Readme Assets ボタン

　を押す。ReadmeとTutorialInfoフォルダが自動的に削除される。

1. シーンとゲーム画面の構成

新規シーン作成　File  → New Scene

Scene Templates in Projectは「Basic(URP)」で Create する。

File → Save 　でシーンを名前を付けて保存する。

シーン名　MiniGame

　 フォルダ Scenes を作成してMiniGameを移動する（Save時に新しいフォルダを作成することもできる）

プロジェクトに素材別のフォルダ

Scenes (既存)

Materials

Prefabs

Scripts

を作成して素材を整理できるようにしておく。

シーンにオブジェクト2つ、マテリアル１つを作成する。

フォルダ Scenesのシーン Minigame を編集

Hierarchyに以下の2つを追加

新規作成：
オブジェクト Ground

3D Object -> Plane
Transform Scale x 2 y 1 z 2

オブジェクト Player

3D Object -> Sphere
Transform Position x 0 y 0.5 z 0

調整：
オブジェクトDirectional Light

Lightの Light AppearanceをColorにして

Color 全て255 （白色）に変更

Transform のRotation

  X 50 Y 50 に調整

 新規作成 フォルダ Materials

新規作成 マテリアル Background

Surface  Inputs

Base Map
RGB を それぞれ130に変更
Metallic Map　0
Smoothness　0.25

ゲームオブジェクトGroundにマテリアルBackgroundをDnDで設定

新規作成 マテリアル Player
Base Map
RGB を それぞれ 0　220　255 に変更
Metallic Map　0
Smoothness　0.75

ゲームオブジェクトPlayerにマテリアルPlayerをDnDで設定

2. プレイヤーの移動スクリプト

• シーンのゲームオブジェクトPlayer に Rigidbody を追加（検索すると楽）
  
  add Component -> Physics -> Rigidbody

Is Kinematic OFF　のまま変更なし。第3回のコードでは物理エンジンによるオブジェクトの移動は行わないのでONに設定した。

• Input Systemのセットアップ 

Hierarchyの　Player  にPlayer Inputコンポーネントを追加

Add Component　→　Input　→　Player Input

Inspectorから　Actions　を

Player Input の Actions に

InputSystem_Actions

をセット

備考　Behavior　に操作用メソッドが多数登録されている。

このチュートリアルでは OnMoveメソッドでMoveアクションを処理する

InputSystem_Actionsの設定内容を確認（方法１）

Player Inputコンポーネントの　Open Iput Settings ボタン　→

Project SttingsパネルのInput System Package　→　Player

InputSystem_Actionsの設定内容を確認（方法２）

AssetsのInputSystem_Actionsをダブルクリックして設定パネルを開く

Assetsの表示サイズを調整するとファイル名全体を確認できる

Input System Packageの　Input Actions　からPlayerのMove（移動）アクションの操作割り当てを確認する

InputActionとC#スクリプト

Playerオブジェクトに追加したPlayer Inputコンポーネントでは標準の移動方法はOnMoveメソッドのInputValue　で　X　Y　の2次元ベクトルになっている。
操作方法は　ASDWキー　と　矢印キー　の組み合わせ（同時押し可能）で移動ベクトルXYを与えるようになっている。

Playerオブジェクトに
Add Component から

New Scritpt

スクリプト名 PlayerController

を追加する（公式のRoll a Ball チュートリアルの以下のコードをコピーしてVisualStudioから編集）

プロジェクトに Scripts フォルダを作成して PlayerController を移動

PlayerオブジェクトのC#スクリプトコンポーネント

 speed  フィールドの調整　値　10

PlayerController スクリプトの解説：

GetComponent<Rigidbody> 物理エンジンを利用するためのインターフェースを取得する

Vector3 3次元ベクトル。ここではボールに力を加える方向をx y z の成分を持つベクトルで決める

AddForce ボールに力を加える（引数のベクトル方向に引っ張る）
FixedUpdate メソッドでAddForceを使う理由:

物理シミュレーション完全マスター https://learning.unity3d.jp/1167/

第4回到達目標

作業のバックアップとして Assetsメニューから Export Package しておく。ファイル名は適当でよい。保存場所はデスクトップも選ぶことができる。個人用のバックアップとして各自で保管しておくとよい。

カメラの移動とプレイエリアの構成

1.カメラの移動スクリプト

Inspectorから位置と角度を調整

Main Camera
Position X=0 Y=10 Z=-10
Rotation X=45 Y=0 Z=0

Hierarchyで

Player を親オブジェクトとして、その子供にカメラを設定

動作確認（カメラも回る）

Main Camera を元の階層に戻す（親子関係は解除する）

オブジェクト Main Camera
Add Component → New Script から

スクリプト名　CameraController
を追加

Scripts フォルダに CameraController を移動

VisualStudioで編集
以下のスクリプトではMain Cameraのpositionを LateUpdate メソッドで移動させている。
他のゲームオブジェクトのUpdateメソッドの完了後にLateUpdateメソッドは処理される。
ゲームオブジェクトの位置関係に応じてカメラの位置を決めることができる。
ここでは、Playerが移動した後でカメラを移動してゲーム画面内に捉えることができる。

Main Camera  オブジェクトを選択

Player ゲームオブジェクトを CameraController スクリプトコンポーネントの Player スロットに設定

【Unity】同じコンポーネントが複数アタッチされるのを防ぐ方法　https://ekulabo.com/disallow-multiple-component

【Unity】狙った順に処理したい時はスクリプトの実行順を指定する　https://ekulabo.com/execution-order 

2. プレイエリアの構成

空のゲームオブジェクトを作成して四方の壁をグループ化する

• Hierarchy -> Create Empty を追加

Walls に名前を変更

• Wallsの子としてCubeを追加
  
  Wallsを右クリック
  
  3D Object -> Cube

キーボード Fキー でフォーカスを合わせる

West Wall に名前を変更
Scale を（0.5, 2, 20.5）
Position の X に -10  を設定

Edit > Duplicate   で East Wall を作成  X を10に変更

残り2つの壁を作成（スケール変更や回転を利用）

以下、スケール変更で作成する例

North Wall
Scale を（20.5, 2, 0.5）に変更

配置は X の代わりにZ方向で指定する。

X 0

Z 10

South Wall をNorthWallをコピーして作成

Z -10

壁のInspector の Collider で Is Trigger がオフになっていることを確認する。

実行して動作確認（壁に衝突して抜けられない）

オブジェクトの収集、スコアの記録、ゲームのビルド

1. 収集するオブジェクトの作成

• Player を非アクティブにして一時的に非表示にする

• Hierarchyの機能の確認
  目のアイコン　表示・非表示　切り替え（シーンビューに対してのみ）
  指のアイコン　シーンビューで選択可・不可　切り替え（誤操作防止）

• シーンにピックアップ用アイテムを配置する

Hierarchy -> 3D Object -> Cube

名前 PickUp に修正

目立つように姿勢を変更

Position X 0 Y 0.5 Z 0

Scale x y z すべて 0.5

Rotation x y z すべて 45

InspectorのTransformの Position / Rotation / Scaleの数値は親オブジェクトを基準とした相対値

• マテリアル(Material) PickUp を作成
  色は壁やプレイヤーと見間違えない色なら何でもOK

　 RGB 255 200 0
Smoothness 0.25

PickUpオブジェクトにマテリアルをDnDで設定する

オブジェクトの回転スクリプトの追加

Rotator を新規作成し、Scriptsフォルダへ移動

スクリプトは短いので入力してみてもよい。（Visual Studioではコード補完機能を利用可能）

オブジェクトの回転スクリプトは Update メソッドに記述する

• RotatorスクリプトをPickUpゲームオブジェクトにアタッチ（DnD）する。

• シーンを再生して動作確認

• Player オブジェクトをアクティブに戻す

Prefab プレファブ（組み立て済み部品）の作成

• プロジェクトのAssetsフォルダに
  
  Prefabs フォルダ
  
  を作成（既存のものがあれば作成不要）
  
  

• PickUp オブジェクトをシーン(Scene)またはヒエラルキー(Hierarchy)から DnD（ドラッグ＆ドロップ）

Prefab化したPickUpオブジェクトがHierarchyで青文字に変わる。
「＞」をクリックするとPrefab編集モードになる。シーンビューのメニューから階層を辿って元のシーンビューに戻す。

• 空のゲームオブジェクトを Hierarchy に　Create Empty　から追加する
  
  オブジェクト名  PickUp Parent
  
  Transformを　Resetしてシーンの中心に配置
  
  

• PickUp オブジェクトをPickUp Parentの下の階層に配置

PickUpをHierarchyのPickUp Parentの階層の下にDnDして移動する。

　　確認：　親オブジェクトを移動しても、PickUpの Transform Position は変化しない。

シーンの座標 Global座標から　→　親オブジェクトを基準にした Local座標

• Edit > Duplicate  (Ctrl + D)で PickUpを複製する。時計の文字盤の様に 12個 配置する。

※PickUpは Global座標で移動 すること。Local座標ではＹ軸方向にも動いてしまう。

• オブジェクトの編集結果をPrefabに適用する
  
  方法１：

どれか1つのPickupインスタンスを選択

マテリアルを変更

Inspectorの Overrides から Apply all で全プレハブのインスタンスに対して変更を適用

方法２：

Materialsを右クリック　→　Apply to Prefab 'PickUP'　からプレハブに変更を適用できる

方法３：

Prefab を open して選択モード または select で PrefabのInspactor を開く

Prefabを編集して閉じる（シーンをクリック）

実験： PickUpのPrefabの色を変更してすべてのPrefabインスタンスに適用してみよう。

Materialを新規作成して色を適当に選ぶ。

PickUpのPrefabのMaterialsに新規作成したMaterialを設定する。

参照 数式をつかってオブジェクト配置を効率化しよう！

2. Pick Upオブジェクトの収集スクリプト

PlayerController を編集する

以下のOnTrigerEnter メソッドを追加する

Hierarchyから

PickUpインスタンスをどれか１つ選択

Prefab編集モードに入る

PickUpオブジェクトにタグを追加して設定する

Inspectorの Tag　が Untagged  に設定されている（タグ無し状態）ので修正する

1/4ステップ

Add Tag をメニューから選択

2/4ステップ
タグを新規登録する。
　 Tagsが List Emptyと空の状態なので、　＋　ボタンを押して

タグ名　PickUp
を大文字小文字に注意して入力し、Saveする

3/4ステップ
PickUpのPrefabインスタンスを選択する

4/4ステップ
InspectorからTagを PickUp　に変更する

PickUpのInspectorから Box Collider の Is Trigger を有効にする

Is Trigger がon のオブジェクトは衝突しても通過できるようになる
衝突の検出自体は有効のまま。

Prefab編集モードからシーンビューに戻る

Prefabの編集　と　Prefabインスタンスの編集の違いについて

Prefab編集モードに入らずシーン上のPrefabインスタンスを直接編集することができる。

以下の例は、PrefabインスタンスのPickUpゲームオブジェクトのInspectorからIs TriggerをOffにしている。

　Prefabの設定（Is Trigger）が上書されていることを示すために青くマークされている。
　※インスタンス側で設定を上書きされた項目はPrefabの設定を変更しても影響を受けない。
　　※つまりPrefabを変更してもインスタンスに変更は起きない。

　対処方法１： PrefabのメニューからOverrides > Apply All する。

　対処方法２：Prefabインスタンスで上書きした設定を右クリックして

　　　　　　　　Apply to Prefab でPrefabの設定をインスタンスの設定に合わせて修正
または
Rerert でインスタンス側の設定をPrefabの設定に復旧
　　　　　　　させる。

Prefabの解除方法

（誤ってPrefab化したなどで）Prefabのゲームオブジェクトを通常のゲームオブジェクトに戻すことができる。
HierarchyからPrefabを右クリックして Prefab -> Unpack
Unpack CompletelyするとPrefabの階層（PrefabにPrefabを内蔵して組み立てられた）を辿って内部のPrefabも元に戻る。

物理演算パフォーマンスの改善

PrefabsフォルダのPickUp をダブルクリックで開いて編集する。

PickUp に Rigidbody を設定（Add Component）

Is Kinematic を　ON

PickUpをRigidbody Kinematic オブジェクトとして扱うようにする。

　補足説明

実験＆解説動画

第5回到達目標

作業のバックアップとして Assetsメニューから Export Package しておく。ファイル名は適当でよい。保存場所はデスクトップも選ぶことができる。個人用のバックアップとして各自で保管しておくとよい。

3時間目のクラス　PickUpにRigidbodyの追加とKinematicの設定をするところから再開

シーン再生を停止せずに編集するミスの防止方法　Unityの小技

3. スコアとクリアメッセージの表示

PickUpにPlayerが接触した際のスコアカウントのコードを追加する。

拾ったPickUpの数を表示するコードを追加する。

PickUpを全て拾ったらメッセージを表示するコードを追加する。

公式チュートリアルでは上記の3ステップに分けて逐次コードを追加している。ここでは纏めてコードを追加（太字の部分）してもOK。

PlayerControllerスクリプトを編集する。

スコアのUIを追加

Gameビュー（実行画面）でSceneの再生前

Scene再生直後のGameビュー

PickUpを12個集めた状態のGameビュー

Hierarchyの ＋ボタンからUIオブジェクトを追加

Hierarchy -> UI -> Text - TextMeshPro

Import TMP Essenstials

TMPパネルを閉じる

Canvas や EventSystem も自動的に追加されるがこれらを削除してはいけない

Canvasの下層の Text(TMP) の名前を変更

名前 CountText

CountTextオブジェクトをダブルクリックしてフォーカスする。配置場所の確認。
Canvasオブジェクトをダブルクリックしてフォーカスする。配置場所の確認。


３DシーンとUI画面の位置関係の確認：

UIのCanvasを選択して F  back view から確認する。

ゲームの実行画面でズームしているとUIがフレームアウトして見えない場合があるのでｘ１倍で表示を確認する。

キー T を押してRect Toolで、UIテキストのサイズやPivotを編集できる。

シーンビューを  2D  モードに切り替える。


CountTextオブジェクトを選択する

Inspectorから調整

• プレイスフォルダーテキスト（初期値： New Textの部分）を書き換える。
  
  Count Text
  
  

• Rect Transformコンポーネントの Anchor Presetメニューを開く

アンカーの設定（Shift + Alt キーで）左上隅をアンカーポイントに選択する。
Altキー同時押しでテキストUIの位置も移動する。
Shiftキー同時押しでPivotも変更される。

余白調整

Pos　X　10
Pos　Y　-10 

参照：[Unity]直感的にわかりにくいアンカーの仕組みを徹底解説

Playerオブジェクトを選択してInspectorからPlayerControllerスクリプトを表示しておく

CountTextオブジェクトをHierarchyからDnDしてInspectorのCountTextスロットにセットする


シーンを再生して動作確認。「Count: ０」と表示されることを確認する

※ シーンを再生するとステータスバーにエラーが表示される。WinTextのGameObjectを以下でアタッチすることで修正する

ゲームクリアメッセージのUIの追加

同様にして WinTextオブジェクトを UI TextMeshProで作成する

テキストの色を黒に変更
Vertex Color をクリックしてカラーピッカーで選ぶ

フォントサイズ　32

ボールド体（太字）　B

テキスト配置　alignment center（ボタン）

プレースフォルダのテキスト　You Win!

Pos X　0

Pos Y　130
（位置を中央に移動）

サイズとテキストエリアのサイズに注意する。大きなサイズのフォントがテキストの表示範囲からはみ出ると非表示状態になる
その場合はテキストエリアを広げて対応する

先程と同様にして PlayerControllerスクリプト に WinTextオブジェクトをアタッチする（PlayerオブジェクトのInspectorをロックしておくと楽）

シーンビューを３Dに戻す。

シーンを再生してアイテムを全て拾う。スコアがカウントアップされる。
すべてのアイテムを収集後に「You Win！」メッセージが表示されることを確認する。

4. ゲームのビルド

File -> Build Profiles

Scene Listから

不要なシーン SampleScene を削除

RollaBallチュートリアルで作成したシーン MiniGame を

 Add open Scenesボタン

で追加

Buildボタンを押す

RollaBall プロジェクトのフォルダに buildフォルダを新規作成

ビルドが完了したらRollaBall.exe実行ファイルをダブルクリックして動作確認

Alt+F4で強制終了

課題提出

中間課題として RollaBallプロジェクトのAssetsをExportしてWebclassの第7回課題（4・5・6回の内容を含む）に提出する。

ファイルサイズが大きくなるのでExportする際に　TextMesh Pro を除外してExportすること。

ファイルサイズがWebclassにアップロードできる容量を超える場合は、レポートフォルダに提出用のフォルダに提出する。

例）必要なAssetを含めること。TextMesh Proのチェックを外す。

Exportする際に、以下のような警告がステータスバーに表示されるが無視してよい。
採点に際して、TextMesh Proのパッケージ依存は講義担当者側で解決する。