Rustでアニメーションをハードコーディングするノウハウ

1. ゲームのアニメーション(3Dゲーム)

作るには主に以下の２つの方法があると思います。

1.1 アニメーションのファイルを作成する

普通はこの方法で作ります。オブジェクトをモデリングするときにアニメーションも一緒に作成してゲームに読み込みます。ゲームでは、キャラごとにジャンプや走るなどのアニメーションを作成し、それをプログラムで制御するという方法で実行します。

1.2 ハードコーディングする

プログラマーの意匠を物体の動きに盛り込みたい時にこちらの方法を使います。例えば草の揺れ動きとか水の流れなど、動きが一定ではなくランダムに動くアニメーションはコードで作成する方がより自然な動きを実現できます。。

2. ハードコーディングするメリット・デメリット

2.1 メリット

• ランダム性のある動きを表現しやすい
• データの容量節約になる
• かなりプログラマーの自由が効く
• 楽しい（重要）

2.2 デメリット

• 人の動きなどの複雑な動きは難しい
• 微調整が面倒
• コードが大きくなりがち

3. Rustでアニメーション作成

ようやく本題です。Rustでアニメーションを作るときに私はよくステートマシーンを用います。このときEnumを用いて状態を管理します。基本的な作り方は、前フレームからの時間経過を取得し、現在の状態を実行し、終了したら次の状態に移るという形になります。

3.1 状態の定義

例えば走る→ジャンプ→攻撃というアニメーションを作成したい時はまず以下のように4つの状態をEnumを用いて定義します。かっこの中の数字は各状態のアニメーションの経過時間を保持します。
最初の状態は"走る"なので、現在の状態にRunを設定します。

state.rs

/// アニメーションの状態の種類
enum AnimationState {
    Run(f32), // かっこの中の数字は経過時間
    Jump(f32), 
    Attack(f32),
    Still // 何もしない状態
}

let current_state = AnimationState::Run(0.);

3.2 前フレームからの時間経過を取得

前フレームから経過した時間を取得し、現在状態が保持している経過時間に足し合わせます。このとき、tickという関数をAnimationStateに実装します。このtickという関数で状態遷移も定義するとスッキリしたコードになります。

system.rs

/* 前フレームからの時間経過を取得するシステム */
let dt: f32 = time.delta_seconds(); // Amethystはこう書きます
current_state.tick(dt);

state.rs

impl AnimationState {
    /// 状態が保持している経過時間に足し合わせる
    fn tick(&mut self, dt: f32) {
        *self = match self {
            AnimationState::Run(t) => {
                // tは状態の経過時間
                if *t >= RUN_DELAY {
                    // 走る状態が終了、ジャンプに移行
                    AnimationState::Jump(0.0)
                } else {
                    // 走る状態が継続中
                    AnimationState::Run(*t + dt)
                }
            }
            AnimationState::Jump(t) => {
                if *t >= JUMP_DELAY {
                    // ジャンプ状態が終了、攻撃に移行
                    AnimationState::Attack(0.0)
                } else {
                    // ジャンプ状態が継続中
                    AnimationState::Jump(*t + dt)
                }
            }
            AnimationState::Attack(t) => {
                if *t >= Attack_DELAY {
                    // 攻撃状態が終了、何もしない状態に移行
                    AnimationState::Still
                } else {
                    // 攻撃状態が継続中
                    AnimationState::Attack(*t + dt)
                }
            }
            AnimationState::Still => AnimationState::Still,
        }
    }
}

3.3 現在の状態を実行

現在の状態は経過時間を保持しているのでそれを元に進行状況(progress)を計算しオブジェクトを移動させます。

animation.rs

match current_state {
    AnimationState::Run(t) => {
        let progress = t / RUN_DELAY;
        /* progressを元にxy座標を移動 */
    }
    AnimationState::Jump(t) => {
        let progress = t / JUMP_DELAY;
        /* progressを元にz座標を更新 */
    }
    AnimationState::Attack(t) => {
        let progress = t / ATTACK_DELAY;
        /* progressを元に攻撃させる */
    }
    _ => ()
}

3.4 次の状態へ移行

AnimationStateのtickが自動で状態を遷移してくれます。

3.5 アニメーションの終了

状態がAnimationState::Stillまで到達したらアニメーションは終了です。同様のアニメーションをもう一度実行したいときはcurrent_stateにもう一度"走る"状態をセットするだけです。

4. まとめ

以上、ステートマシーンを活用したアニメーションのハードコーディングの方法の一例でした。