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ゲームループ・ECS・物理エンジン・衝突判定・ネットコード・ゲームAI… ゲームエンジンの仕組みを、まず TL;DR でつかみ、そこから原理まで。

解説記事

原理・深掘り

ゲームエンジンの仕組みを、まず TL;DR で要点をつかみ、そこから原理・実装まで。

3つの要点応用

ECS(エンティティ・コンポーネント・システム)

オブジェクト指向の継承で肥大化したゲームロジックに悩む人へ。データとふるまいを分離するECSの内部構造を押さえれば、数万体を高速に回すデータ指向設計が書けます。

3つの要点応用

アニメーション状態機械とブレンド

キャラの動きが硬い・遷移がガクつく、を根治したい人へ。状態機械・ブレンドツリー・クロスフェード・ルートモーションの内部動作を押さえれば、滑らかで応答性の高い制御を設計できます。

3つの要点応用

エンティティ補間と遅延補償

回線が遅くても敵がカクつかず、自分の狙いどおり弾が当たる。スナップショット補間とサーバー巻き戻しの原理を押さえれば、遅延に強く公平なネットゲームの当たり判定を設計できます。

3つの要点応用

オブジェクトプールとデータ指向設計

フレーム落ちやGCスパイクに悩む人へ。実行時アロケーションをプールで消し、データをSoAで並べてキャッシュに載せれば、16.6msのフレーム予算を安定して守れます。

3つの要点応用

ゲームAI(FSM・ビヘイビアツリー・GOAP)

敵やNPCの行動が破綻せず賢く見える仕組みを作りたい人へ。FSM・ビヘイビアツリー・GOAP・ユーティリティAIの内部動作と選び分けを押さえれば、拡張しても壊れない意思決定を設計できます。

3つの要点応用

ゲームループと固定タイムステップ

フレームレートが変わっても物理が破綻しないゲームを作りたい人へ。更新と描画を分離し固定タイムステップで回す原理を押さえれば、決定的で滑らかなシミュレーションを設計できます。

3つの要点応用

ゲーム世界の空間分割

全オブジェクト総当たりの衝突判定や描画で処理が重い人へ。グリッド・quadtree・spatial hash で近傍だけに絞る原理を押さえれば、オブジェクトが増えても破綻しない空間検索を設計できます。

3つの要点応用

セーブとシリアライズ/バージョニング

アップデートで過去のセーブが壊れないゲームを作りたい人へ。シリアライズ形式・バージョニング・破損対策の原理を押さえれば、後方互換を保ちつつ安全にセーブデータを進化させられます。

3つの要点応用

ロールバックネットコードと予測

対戦ゲームの入力遅延をなくしたい人へ。相手入力を予測してローカルを即応させ、ズレたら過去へ巻き戻して再計算するロールバック方式の原理を押さえれば、格闘ゲーム級の応答性を設計できます。

3つの要点応用

経路探索とナビゲーションメッシュ

大量のエージェントを滑らかに移動させたい人へ。A*の最適性条件、ナビメッシュの生成、フロー場や経路平滑化、動的障害物への対応まで原理を押さえれば、詰まらず破綻しないナビゲーションを設計できます。

3つの要点応用

決定的ロックステップ(RTS)

数百ユニットを低帯域で同期したいRTS開発者へ。入力だけを送り全員が同じ計算を回す決定的ロックステップなら、通信量を劇的に下げつつ完全一致の対戦を実現できます。落とし穴の浮動小数点も押さえます。

3つの要点応用

権威サーバーと状態レプリケーション

遅延の中でも公平で滑らかなマルチプレイヤーを作りたい人へ。サーバー権威・予測と再調整・デルタ圧縮の原理を押さえれば、チートに強く帯域も抑えた同期を設計できます。

3つの要点応用

手続き型生成とノイズ

広大なマップやダンジョンを手作業なしで無限に作りたい人へ。シードで再現できるノイズと制約解決(WFC)の原理を押さえれば、破綻せず遊べる世界を自動生成できます。

3つの要点応用

衝突検出(ブロード/ナローフェーズ)

物理エンジンが数千物体でも重くならない理由を知りたい人へ。まず粗く刈り込み、次に厳密に判定する二段構えの原理を押さえれば、SATやGJKの使い分けと高速化の勘所が身につきます。

3つの要点応用

入力処理・バッファリングと遅延

操作が「重い」「入らない」を根絶したい人へ。入力のサンプリング周期と先行入力バッファ、コヨーテタイム、そして押してから画面に映るまでの遅延の内訳を押さえれば、手触りは設計で作れます。

3つの要点応用

物理エンジンと数値積分

剛体がめり込まず、跳ねすぎず、爆発もしない安定した物理を実装したい人へ。semi-implicit Euler・Verlet・逐次インパルスの原理を押さえれば、ゲーム物理の挙動を狙って設計できます。