3月, 2019 - 流行の科学技術を勝手に追いかけるブログ人工知能仮想現実ブロックチェーン

VR:パーティクルシステムとエフェクト

keita_nakamoriです。

前回、レイの使い方を学んだので、今回はレイ対象にパーティクルシステムを適用してみようと思います。

レイで対象を検知したときにパーティクルシステムを適用しながらカウントダウンし、さらにカウントダウンが終わったらオブジェクトExplosion.prefabで爆発エフェクトをかけるという手順です。

KillTarget スクリプト

物騒なスクリプト名ですが、やっていきましょう。

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class KillTarget : MonoBehaviour {
    //GameControllerというemptyObjectをヒエラルキーにいれて、
    //以降、このGameControllerの中にゲーム全体を司るコントローラー類を設置していく。
    //当該スクリプトKillTargetもゲームコントローラーであるため
    //インスペクター上でGameControllerへadd componentする。

    //パブリック変数定義
    public GameObject target;//衝突ターゲット認識用
    public ParticleSystem hitEffect;//ヒットエフェクト用
    public GameObject killEffect;//キルエフェクト用
    public float timeToSelect=3.0f;//カウントダウンタイマー初期値用
    public int score;//キルスコア用

    //プライベート変数定義
    private ParticleSystem.EmissionModule hitEffectEmission;//なにこれ？
    private float countDown;//カウントダウンタイマー用

	void Start () {
        //スコアscoreを初期化
        score = 0;

        //カウントダウンタイマーをセット
        countDown = timeToSelect;

        //ヒットエフェクトエミッションのインスタンスを作成
        hitEffectEmission = hitEffect.emission;

        //ヒットエフェクトエミッションの使用許可をOFF
        hitEffectEmission.enabled = false;
	}

    void Update() {
        //アクティブなカメラの座標を得る
        Transform camera = Camera.main.transform;

        //レイの方向を定義する
        Ray ray = new Ray(camera.position, camera.rotation * Vector3.forward);

        //レイを飛ばして、kill対象オブジェクトとの衝突を検知する
        //変数hitに衝突オブジェクトの詳細情報が入っている
        RaycastHit hit;
        if (Physics.Raycast(ray, out hit) && (hit.collider.gameObject == target)) {

            //さらに条件として、countDownがゼロより大きければヒットエフェクトを実行する
            if (countDown > 0.0f) {
                //カウントダウンする
                countDown -= Time.deltaTime;
                //レイが衝突している座標をヒットエフェクトの座標にする
                hitEffect.transform.position = hit.point;
                //ヒットエフェクトを出す
                hitEffectEmission.enabled = true;
            }
            //countDownが0になったらキルエフェクトを実行する。Explosion.prefabをアタッチする。
            else {
                //killEffectをコピーする
                Instantiate(killEffect, target.transform.position, target.transform.rotation);
                
                //スコアを１点増やす
                score += 1;
                
                //カウントダウンタイマーを初期値に戻す
                countDown = timeToSelect;

                //ランダムな位置にkill対象オブジェクトを矯瞬間移動させる。
                //その場から消えて、他の場所で復活したように見える。
                SetRandomPosition();
            }
        }
        //レイを飛ばして、kill対象オブジェクトと衝突していなければ、countDownを初期化する        
        else {
            countDown = timeToSelect;
            //ヒットエフェクトは出さない
            hitEffectEmission.enabled = false;
        }
    }
    //ランダムな位置にオブジェクトを出現させる
    void SetRandomPosition() {
        //ランダム座標を定義する
        float x = Random.Range(-5.0f, 5.0f);
        float z=  Random.Range(-5.0f, 5.0f);

        //ランダム座標をtargetオブジェクトの座標に代入する。
        //ランダムな位置にkill対象オブジェクトを矯瞬間移動させる。
        //その場から消えて、他の場所で復活したように見える。
        target.transform.position = new Vector3(x, 0.0f, z);
    }
}

//次回課題：遅延タイミング管理のスクリプトのコルーチンを使うようリファクタリングする。

using System.Collections;

using System.Collections.Generic;

using UnityEngine;

public class KillTarget : MonoBehaviour {

//GameControllerというemptyObjectをヒエラルキーにいれて、

//以降、このGameControllerの中にゲーム全体を司るコントローラー類を設置していく。

//当該スクリプトKillTargetもゲームコントローラーであるため

//インスペクター上でGameControllerへadd componentする。

//パブリック変数定義

public GameObject target;//衝突ターゲット認識用

public ParticleSystem hitEffect;//ヒットエフェクト用

public GameObject killEffect;//キルエフェクト用

public float timeToSelect=3.0f;//カウントダウンタイマー初期値用

public int score;//キルスコア用

//プライベート変数定義

private ParticleSystem.EmissionModule hitEffectEmission;//なにこれ？

private float countDown;//カウントダウンタイマー用

void Start () {

//スコアscoreを初期化

score = 0;

//カウントダウンタイマーをセット

countDown = timeToSelect;

//ヒットエフェクトエミッションのインスタンスを作成

hitEffectEmission = hitEffect.emission;

//ヒットエフェクトエミッションの使用許可をOFF

hitEffectEmission.enabled = false;

}

void Update() {

//アクティブなカメラの座標を得る

Transform camera = Camera.main.transform;

//レイの方向を定義する

Ray ray = new Ray(camera.position, camera.rotation * Vector3.forward);

//レイを飛ばして、kill対象オブジェクトとの衝突を検知する

//変数hitに衝突オブジェクトの詳細情報が入っている

RaycastHit hit;

if (Physics.Raycast(ray, out hit) && (hit.collider.gameObject == target)) {

//さらに条件として、countDownがゼロより大きければヒットエフェクトを実行する

if (countDown > 0.0f) {

//カウントダウンする

countDown -= Time.deltaTime;

//レイが衝突している座標をヒットエフェクトの座標にする

hitEffect.transform.position = hit.point;

//ヒットエフェクトを出す

hitEffectEmission.enabled = true;

}

//countDownが0になったらキルエフェクトを実行する。Explosion.prefabをアタッチする。

else {

//killEffectをコピーする

Instantiate(killEffect, target.transform.position, target.transform.rotation);

//スコアを１点増やす

score += 1;

//カウントダウンタイマーを初期値に戻す

countDown = timeToSelect;

//ランダムな位置にkill対象オブジェクトを矯瞬間移動させる。

//その場から消えて、他の場所で復活したように見える。

SetRandomPosition();

}

//レイを飛ばして、kill対象オブジェクトと衝突していなければ、countDownを初期化する

else {

countDown = timeToSelect;

//ヒットエフェクトは出さない

hitEffectEmission.enabled = false;

}

//ランダムな位置にオブジェクトを出現させる

void SetRandomPosition() {

//ランダム座標を定義する

float x = Random.Range(-5.0f, 5.0f);

float z= Random.Range(-5.0f, 5.0f);

//ランダム座標をtargetオブジェクトの座標に代入する。

//ランダムな位置にkill対象オブジェクトを矯瞬間移動させる。

//その場から消えて、他の場所で復活したように見える。

target.transform.position = new Vector3(x, 0.0f, z);

}

//次回課題：遅延タイミング管理のスクリプトのコルーチンを使うようリファクタリングする。

Targetを設定する。

爆破したいオブジェクトをGameControllerのインスペクターにドラッグしましょう。

後述しますが、パーティクルシステムとKillEffectも合わせてドラッグすると最終的に下記のようになります。

パーティクルシステムを設定する。

ヒエラルキー＞Create＞Effects＞Particle Systemと開くとParticle Systemが作成されるので、それをGameControllerのインスペクターにドラッグしましょう。

killEffectを設定する。

Standerd Asset＞Particle Prefabs＞ExplosionをGameControllerのインスペクターにドラッグしましょう。

VR:レイキャスト

keita_nakamoriです。視線と地面オブジェクトとの交点を検出するスクリプトを書いていきましょう。

ポイントは下記スクリプトのコメントへメモっておきました。

LookMoveTo　スクリプト

当該スクリプトは、前回やったWalkTargetと同様にWalkTarget2というオブジェクトをAIThirdPersonControllerが追跡するように、walkTarget2へアタッチします。

よって、名称もLookMoveToという追跡対象っぽいスクリプト名にします。

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class LookMoveTo : MonoBehaviour {
    //当該スクリプトは1人称カメラの方向を検知し、
    //その方向にレイを飛ばし、
    //障害物までの位置情報を得て、
    //WalkTarget2オブジェクトをそこへ強制移動させる機能を有する。

    //レイの衝突を検出する対象をインスペクターパネルから設定するために、
    //パブリック変数groundとして定義する。
    public GameObject ground;
	
	void Update () {
        //ローカル変数を定義する：camera , ray , hit , hitObject
        //現在アクティブなカメラオブジェクトCamera.mainのtransform情報を保持する。
        Transform camera = Camera.main.transform;

        //レイrayを定義する。
        Ray ray;

        //レイキャストからの当たり判定を保持する変数。
        //旧：RaycastHit hit; hitは後述のforループの中で定義する。
        RaycastHit[] hits; 

        //rayが衝突したオブジェクト情報を保持する変数。
        GameObject hitObject;

        //レイを描く
        //引数：レイの開始座標,レイの方向ベクトル（クオータニオンとして）
        Debug.DrawRay(camera.position, camera.rotation * Vector3.forward * 100.0f);

        //カメラからのrayを保持する。引数（レイの開始座標,レイの方向ベクトル（単位長さ））
        ray = new Ray(camera.position, camera.rotation*Vector3.forward);

        //追加コード：レイが衝突したオブジェクト全てを検出し、hitsリストに格納する。
        hits = Physics.RaycastAll(ray);

        //追加コード：hitsリストの中でgroundオブジェクトがないか探して、
        //            あったら実行するように変更する。
        for(int i = 0; i < hits.Length; i++){

            //レイキャストからの当たり判定を保持する変数hit。hitsリストの１要素。
            RaycastHit hit = hits[i];

            //衝突したオブジェクトは hit.collider.gameObject に
            //格納されているので、取り出す。
            hitObject = hit.collider.gameObject;

            //衝突したオブジェクトが、インスペクター上で設定したオブジェクトのとき
            if (hitObject == ground){

                //衝突座標hit.pointを出力する
                Debug.Log("Hit (x,y,z):" + hit.point.ToString("F2"));

                //当該スクリプトがアタッチされているオブジェクトの座標transform.positionを
                //レイの衝突座標hit.pointへ強制的に変更する。
                transform.position = hit.point;
            }
        }
	}
}

using System.Collections;

using System.Collections.Generic;

using UnityEngine;

public class LookMoveTo : MonoBehaviour {

//当該スクリプトは1人称カメラの方向を検知し、

//その方向にレイを飛ばし、

//障害物までの位置情報を得て、

//WalkTarget2オブジェクトをそこへ強制移動させる機能を有する。

//レイの衝突を検出する対象をインスペクターパネルから設定するために、

//パブリック変数groundとして定義する。

public GameObject ground;

void Update () {

//ローカル変数を定義する：camera , ray , hit , hitObject

//現在アクティブなカメラオブジェクトCamera.mainのtransform情報を保持する。

Transform camera = Camera.main.transform;

//レイrayを定義する。

Ray ray;

//レイキャストからの当たり判定を保持する変数。

//旧：RaycastHit hit; hitは後述のforループの中で定義する。

RaycastHit[] hits;

//rayが衝突したオブジェクト情報を保持する変数。

GameObject hitObject;

//レイを描く

//引数：レイの開始座標,レイの方向ベクトル（クオータニオンとして）

Debug.DrawRay(camera.position, camera.rotation * Vector3.forward * 100.0f);

//カメラからのrayを保持する。引数（レイの開始座標,レイの方向ベクトル（単位長さ））

ray = new Ray(camera.position, camera.rotation*Vector3.forward);

//追加コード：レイが衝突したオブジェクト全てを検出し、hitsリストに格納する。

hits = Physics.RaycastAll(ray);

//追加コード：hitsリストの中でgroundオブジェクトがないか探して、

// あったら実行するように変更する。

for(int i = 0; i < hits.Length; i++){

//レイキャストからの当たり判定を保持する変数hit。hitsリストの１要素。

RaycastHit hit = hits[i];

//衝突したオブジェクトは hit.collider.gameObject に

//格納されているので、取り出す。

hitObject = hit.collider.gameObject;

//衝突したオブジェクトが、インスペクター上で設定したオブジェクトのとき

if (hitObject == ground){

//衝突座標hit.pointを出力する

Debug.Log("Hit (x,y,z):" + hit.point.ToString("F2"));

//当該スクリプトがアタッチされているオブジェクトの座標transform.positionを

//レイの衝突座標hit.pointへ強制的に変更する。

transform.position = hit.point;

}

VR:AIThirdPersonContllor.prefabをランダムに動かす

keita_nakamoriです。

standerdAssetsのAIThirdPersonContllor.prefabの使い方を学習する過程で、C#スクリプトの書き方、変数をインスペクターパネルから操作する方法について学んでいきます。

手順

AIThirdPersonContllor.prefabをシーンに適当に配置します。
追跡目標Targetを変数として持っているので、Empty Objectを新規生成しTargetとしてアタッチします。
Empty Objectの名称をwalkTargetに変更しましょう。
C#スクリプト RandomPosition.csを新規作成し、walkTargetにアタッチしましょう。
以降、RandomPosition.csの中身を作っていきます。

RandomPosition.cs スクリプト作成の考え方

SetRandomPosition()を作成：walkTargetのtransform.positionにランダム生成した座標を代入することで、追跡目標Targetの位置を時間変化させます。
RePositionWithDelay()を作成：上記SetRandomPosition()を実行するとともに、位置変更のインターバルを設定します。
Start ()を作成：上記RePositionWithDelay()をコルーチンとしてゲーム開始とともに呼び出します。
あとで、位置変更インターバルをインスペクターパネルから微調整できるように、時間をパブリック定義しておきます。public float waitingTime = 5.0f;
void update();メソドは今回必要ないので消しておきましょう。

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class RandomPosition : MonoBehaviour {
    //当該スクリプトはオブジェクト（例：WalkTarget)をランダムな座標に瞬間移動させる。

    //パブリック変数定義
    public float waitingTime = 5.0f;

    // Use this for initialization
    void Start () {//voidは値を返さないメソドのときに付ける
        ///レイテンシーに対処するためのStartメソド
        
        StartCoroutine(RePositionWithDelay());
        //コルーチンはコードの一部分を関数から分離して呼び出された場所から実行される
        //IEnumerator routineを引数として定義すること（と決まっている）
        //args:RePositionWithDelay() 新規定義するメソド
        //rerurn:なし
    }

    IEnumerator RePositionWithDelay(){//IEnumerator
    //当該スクリプトを５秒間停止し、その間Unity側が他の処理を実行させる関数
    //args:なし
    //return:WaitForSeconds(5) 当該スクリプトを５秒間停止し、その間Unity側が他の処理を実行する。
        

        //ゲームが実行し続ける限り永久にループする
        while (true){
            //「オブジェクトをランダムに動かす」メソドを実行する
            SetRandomPosition();

            //5秒間 Unityに他のことをやってもらい、再びこのループに戻ってくるように命令する
            yield return new WaitForSeconds(waitingTime);
        }
    }

    void SetRandomPosition(){//voidは値を返さないメソドのときに付ける
        //オブジェクトのtransform.positionをランダムに移動させるメソド
        //args:なし
        //return：なし

        //ランダム座標を定義
        float x = Random.Range(-5.0f, 5.0f);//本来は数値範囲についても変数化するのがベター
        float z = Random.Range(-5.0f, 5.0f);

        //座標をコンソールに出力してデバックする。文字列として
        //小数点以下は２桁とする
        Debug.Log("x,z: " + x.ToString("F2") + "," + z.ToString("F2"));

        //ランダム座標をベクトルとして新規定義し、オブジェクト座標を変更する
        transform.position = new Vector3(x, 0.0f, z);//y座標は地面に固定
    }
}

using System.Collections;

using System.Collections.Generic;

using UnityEngine;

public class RandomPosition : MonoBehaviour {

//当該スクリプトはオブジェクト（例：WalkTarget)をランダムな座標に瞬間移動させる。

//パブリック変数定義

public float waitingTime = 5.0f;

// Use this for initialization

void Start () {//voidは値を返さないメソドのときに付ける

///レイテンシーに対処するためのStartメソド

StartCoroutine(RePositionWithDelay());

//コルーチンはコードの一部分を関数から分離して呼び出された場所から実行される

//IEnumerator routineを引数として定義すること（と決まっている）

//args:RePositionWithDelay() 新規定義するメソド

//rerurn:なし

}

IEnumerator RePositionWithDelay(){//IEnumerator

//当該スクリプトを５秒間停止し、その間Unity側が他の処理を実行させる関数

//args:なし

//return:WaitForSeconds(5) 当該スクリプトを５秒間停止し、その間Unity側が他の処理を実行する。

//ゲームが実行し続ける限り永久にループする

while (true){

//「オブジェクトをランダムに動かす」メソドを実行する

SetRandomPosition();

//5秒間 Unityに他のことをやってもらい、再びこのループに戻ってくるように命令する

yield return new WaitForSeconds(waitingTime);

}

void SetRandomPosition(){//voidは値を返さないメソドのときに付ける

//オブジェクトのtransform.positionをランダムに移動させるメソド

//args:なし

//return：なし

//ランダム座標を定義

float x = Random.Range(-5.0f, 5.0f);//本来は数値範囲についても変数化するのがベター

float z = Random.Range(-5.0f, 5.0f);

//座標をコンソールに出力してデバックする。文字列として

//小数点以下は２桁とする

Debug.Log("x,z: " + x.ToString("F2") + "," + z.ToString("F2"));

//ランダム座標をベクトルとして新規定義し、オブジェクト座標を変更する

transform.position = new Vector3(x, 0.0f, z);//y座標は地面に固定

}

Python:HIOKI8870のcsvデータをpandas.DataFrameに読み込む方法

使用するモジュール群

あとでmatplotlibでグラフを作ったりするので、あらかじめインポートしておきます。

#python3
"""
当該プログラムはHIOKI8870のcsv生データを整形し、アナログ信号を物理量に変換する。

"""
%matplotlib inline
import numpy as np
import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.ticker as tick # 目盛り操作
import matplotlib.patches as patches # グラフ内へ図形を追加
import matplotlib.animation as animation

#python3

"""

当該プログラムはHIOKI8870のcsv生データを整形し、アナログ信号を物理量に変換する。

"""

%matplotlib inline

import numpy as np

import pandas as pd

import matplotlib.pyplot as plt

import matplotlib.ticker as tick # 目盛り操作

import matplotlib.patches as patches # グラフ内へ図形を追加

import matplotlib.animation as animation

HIOKI8870のcsv生データを読み込む関数

単純には読み込めません。エラー回避のポイントは以下の通り。

names (columnの名称)をあらかじめ指定し、列数を固定すること。
日本語が入っているためencodingをshift-jisに指定すること。

def read_hioki(file_addr):
    """HIOKI8870のcsv生データを読み込み,整形したデータフレームを返す関数
    args:
        file_addr:HOKI8870のcsv生データ
    returns:
        df:整形後のデータフレーム
    """
    #エラー回避が必要：Error tokenizing data. C error: Expected 4 fields in line 6, saw 8
    #原因：元データの列が切れているため。
    #解決策：names (columnの名称)をあらかじめ指定し、列数を固定する
    col_names = [ 'c{0:02d}'.format(i) for i in range(8) ]

    #encodingをshift-jisに指定する。日本語が入っているため。
    df=pd.read_csv(file_addr,names=col_names,encoding="shift-jis")

    #columnsを再定義する。使用しないcolumnは"no use"とする。
    df.columns=["Time[s]",
                "1ch_Voltage[V]",
                "2ch_Voltage[V]",
                "logic_plobe_1ch",
                "logic_plobe_2ch",
                "logic_plobe_3ch",
                "logic_plobe_4ch",
                "no use"]

    #不要なindexを削除する
    df=df.drop(range(11))

    #不要なcolumnを削除する
    del df["no use"]
    
    #floatに変更する
    df = df.astype(float)
    return df

def read_hioki(file_addr):

"""HIOKI8870のcsv生データを読み込み,整形したデータフレームを返す関数

args:

file_addr:HOKI8870のcsv生データ

returns:

df:整形後のデータフレーム

"""

#エラー回避が必要：Error tokenizing data. C error: Expected 4 fields in line 6, saw 8

#原因：元データの列が切れているため。

#解決策：names (columnの名称)をあらかじめ指定し、列数を固定する

col_names = [ 'c{0:02d}'.format(i) for i in range(8) ]

#encodingをshift-jisに指定する。日本語が入っているため。

df=pd.read_csv(file_addr,names=col_names,encoding="shift-jis")

#columnsを再定義する。使用しないcolumnは"no use"とする。

df.columns=["Time[s]",

"1ch_Voltage[V]",

"2ch_Voltage[V]",

"logic_plobe_1ch",

"logic_plobe_2ch",

"logic_plobe_3ch",

"logic_plobe_4ch",

"no use"]

#不要なindexを削除する

df=df.drop(range(11))

#不要なcolumnを削除する

del df["no use"]

#floatに変更する

df = df.astype(float)

return df

関数の使い方

関数名：read_hioki(file_addr)

HIOKI8870のcsv生データを読み込み,整形したデータフレームを返す関数です。

引数はfile_addrのみ。読み込むcsvファイル名を絶対パスまたは相対パスで指定するだけです。（文字列で）

file_addr:HOKI8870のcsv生データ

返り値dfは、純粋にロギング条件を除去した、純粋な測定データ部分のみをPandas.DataFrameとした、データフレームです。

おわりに

以上で、データフレームが作成できましたので、あとはnumpyなどで内部処理を行った後に、matplotlibで可視化すると良いです。

月	火	水	木	金	土	日
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18	19	20	21	22	23	24
25	26	27	28	29	30	31