Unity開発者向けUE4：2Dゲームの作成

上位3DエンジンであるUnreal Engine 4とUnityの比較を続け、今回は2Dプロジェクトを開発する際の利点と欠点を検討します。 Unrealが2Dに適している理由、2次元ゲームの基本要素を使用した作業の編成方法、および骨格アニメーションを使用して2Dキャラクターを実装できることを確認します。



Unity 5とUE4を3Dゲームに関してすでに比較しています。 つまり、Unrealはクールで、高品質の3次元ゲームの開発に使用できるという結論に達しました。 しかし、2Dゲームの世界の状況はどうですか？ Unity 5とUnreal Engine 4.16を比較してください。





アンリアルエンジン4対Hollow Knight（Unity）



3D向けのUnrealの人気が疑う余地がない場合、たとえば、商用の2Dプロジェクトは事実上ありません。 したがって、疑問が生じます：Unrealを2Dに使用する価値はありますか？そのようなプロジェクトには冗長すぎるのでしょうか？



（スクリーンショットの背景にある）ゲームHollow Knightの例でこの問題を検討してください。 Unityエンジンで作成され、PCバージョンは8.5 GBを占有し、非常に強力なプロジェクトです。 Unrealで同様のゲームを作成する場合、ランタイムライブラリはプロジェクトアセンブリで約100〜200 MBを占有します。 大規模プロジェクトの場合、モバイルゲームでさえ数ギガバイトの重さがあることがあるため、これはそれほど怖いことではありません。

アンリアルは2Dゲームの作成にどのように役立ちますか？

Unrealの利点は、ブループリントでゲームを作成できることです。 Blooprintはビジュアルプログラミングツールのシステムであり、プログラミング言語の深い知識がなくても、ビジュアルスキームのみでゲームを作成できます。







多くの場合、プログラマだけでなく、レベルデザイナー、アニメーター、ゲームデザイナーも設計図を使用します。 これらはすべてのエンジンサブシステムに組み込まれており、C ++コードで拡張できます。





ブリントを介したゲームオブジェクトの制御の実装



また、ゲームを作成し始めたばかりの場合は、最初のゲームを2Dで作成してみてください。3Dゲームよりも定義が単純であるためです。 2Dの場合、必要なコンポーネントは少なく、ゲームの仕組み自体は「フラット」です。 もちろん、このようなプロジェクトでは、必要に応じて3Dモデルを背景として使用できます。 初心者の開発者にとっては、UnityのC＃言語やUE4のC ++を学ぶよりも、ブループリントシステムを理解する方が簡単です。



既にUnrealを試したことがある方は、Unreal Gameplay Frameworkシステムに慣れているかもしれません。これは、キャラクターコントロール（プレーヤーコントローラー）からHUD、ゲームインターフェース、アニメーションに至る一連のエンジンエンティティです。 2Dコンポーネントのセットは3Dに使用されるものとはわずかに異なるという事実にもかかわらず、作業の一般原則は間違いなく存在しています。







アンリアルには素晴らしいマルチプレイヤーもあります。 これは、高レベルのクライアント/サーバー相互作用の組み込みエンジン実装であり、その助けを借りて、クライアントコードとサーバーコードの両方をすぐに記述できます。 ところで、このタスクは青写真によっても解決されます。 この場合、エンジン上に専用サーバーを構築できます。 Unityエンジンにはそのような可能性はありません。 さらに、エディターでは、必要な数のゲームインスタンスを起動して、マルチプレイヤーゲームをテストするのが便利です。 この起動モードは、通常の起動モードとそれほど変わらず、追加の時間を必要としません。

Unityの2D

Unityは2Dゲームに何を提供しますか？ まず、Sprite Rendererコンポーネント。2Dゲームグラフィックスのベースです。 スプライトをコンテンツフォルダーからエディターのシーンに転送し、それらに基づいてレベル要素とゲームオブジェクトを構築できます。 Unrealでは、シーン編集の同様のメカニズムに注意してください。 スプライトコンポーネントを通常のドラッグアンドドロップでシーンにドラッグできます。 スプライト（フレームごと）アニメーションを実装するために、Unityは2つの方法を提供します：

• Animation Controllerのスプライトを置き換えることにより（3Dオブジェクトと同じアニメーションツールを使用）、結果は複数のスプライトと1つのグラフィックオブジェクトになり、アニメーションはこのスプライトのテクスチャを変更します。
• テクスチャからアトラスを作成します。 UVアニメーションスクリプトを使用してアニメーションを作成できます。 UV座標のシフトにより、動画が取得されます。 この場合、1つまたは複数のアニメーションクリップが1つのテクスチャに配置されます。

Unityの注目すべき機能は、使用済みのスプライトをアトラスで自動パッケージ化できることです。 ゲームを作成する段階では、多くのスプライトがあることを心配することはできません。最適化のために何らかの方法でスプライトを構成する必要があります。 確かに、この機能はデフォルトで無効になっており、ほとんどの場合、開発中のプロジェクトのアセンブリが高速化されます。

Unrealの2D

アンリアルエンジン4では、プロジェクトまたはプロトタイプの作成は多くの場合、テンプレートの選択から始まるため、このステップを検討してください。 開発者が始められるように、2D Side Scrollerプロジェクトテンプレートがあります。 これはSide Scroller 3Dテンプレートに類似していますが、そのグラフィックスは標準のPaper2Dプラグインに基づいています。 これにより、2Dスプライト、つまり、ゲームを組み立てる非常に基本的なグラフィック要素がサポートされます。



スプライトに加えて、アニメーションクリップがあり、それらはフリップブックと呼ばれます。 各ページに1つのフレームを描画し、それをすばやくめくって動画像を取得すると、メモ帳のように見えます。 フリップブックは、最も単純な2次元アニメーションの手段です。 スプライトと同様に、テクスチャパッカープログラムからインポートでき、テクスチャアトラスレイアウト設定を構成できます。 アトラスをUnrealにロードすることにより、各スプライトを個別のアセットとして取得し、それを単純にステージにドラッグします。







ここでは、2D Side Scrollerプロジェクトを使用したエディターのスクリーンショットが表示されます。 キャラクター制御、キャラクターの世界との相互作用（物理）、およびアニメーションの切り替えを実装します。 2Dグラフィックにもかかわらず、プロジェクトの物理は3次元です。 これは、Box2Dで実装された実験的な2D物理がWindowsプラットフォームでのみ利用可能であるという事実によるものです。 このため、2Dスプライトは3次元の物理的表現に付加されます。 このアプローチは少し奇妙なので、特定の平面内での動きを制限するPaperCharacterキャラクター用の特別なフラグがあります。



Unityエンジンでは、Unrealとは異なり、2D物理の要素が完全にサポートされています。コライダー、リジッドボディ（ソリッドボディ）、その他のコンポーネントがあります。

Unrealで2Dレベルを作成する

通常、レベルの作成は、スプライトをエディターのゲームシーンに転送することで実装されます。 しかし、これに加えて、Unrealにはタイル（タイル）とタイルマップ（TileMap）を作成してレベルを編集する興味深いツールがあります。







レベルの作成を開始する前に、固定サイズ（タイル）の要素セットを事前に作成し、それらからレベルを構築します。Unrealは、タイルとマップを編集するために必要なツールを提供します。 タイルは、グラフィックパーツとコライダーの両方を組み合わせます。 結果のタイルレベルは、物理的な表現とレンダリングの両方の観点から自動的に最適化されます（描画呼び出しの最適化）。



Unrealでは、レベル要素を設計図にバインドすることもできます。 「モンスターがこのドアを開けたとき」や「樽が爆発した場合、何らかのイベントが発生する」などの特別なツールなしでスクリプトを実装できます。





UE4の「レベルブラントリント」の断片で、トリガーゾーンに入ったプレーヤーに対する反応の実装



Unityでは、このような関係を実装するために、各ゲームインタラクションメカニズムのスクリプトまたは特定のレベルの制御スクリプトを作成する必要があります。 大規模なプロジェクトの場合、カットシーンまたはイベントのシステムを構築する必要があります。

Unrealの2Dキャラクター

Unreal Paper2Dプラグインは、PaperCharacterコンポーネントを提供します。 これは、Flipbook、つまりスプライトフレームアニメーションシステムに基づくキャラクターです。 キャラクター自身と彼の物理モデルを3Dカプセルの形で用意します。







昔ながらの動きを実現するために、カプセルの平らな底に特別な旗があります。 過去に戻り、ステップの端に立つキャラクターが倒れないようにすることができます。 この点は、一部のゲームメカニズムまたはレベル機能の鍵となる場合があります。





古い学校の物理学が可能になりました！



スケルトンキャラクターはどうですか？ UnrealとUnity 5のどちらにも、2次元の骨格アニメーション用の組み込みコンポーネントはありませんが、この問題についてさらに検討します。

2次元骨格アニメーション用の脊椎

Spineは、2次元キャラクターを作成するための包括的なパッケージおよびSDKです。 これを使用して、キャラクターのスケルトンが作成され、スプライトがそれに接続されます。それらは必ずしも長方形ではありません。必要な形状を与えることができます。 アニメーションは骨格であり、3Dキャラクターに使用されるものと完全に似ています。 スプライトとは異なり、アニメーションのキーフレーム間でボーンの動きの補間が実行されるため、スムーズになります。 同時に、アニメーションファイルの重量が少なくなり、さらにSpineを使用すると、オブジェクトをキャラクターにアタッチできます。





キャラクターのボーンを表示するSpineプログラムのメインウィンドウ



したがって、Spineでは、すべてのアニメーションとオブジェクトをバインドするための設定を含む、キャラクターを完全に作成できます。 アニメーション自体に加えて、Spineでは、ステップの音など、アニメーションの任意の瞬間にイベントを添付することができます。 エディターで直接設定し、キャラクターとそのイベントがアニメーションとどのように組み合わされるかを確認し、エンジンに適した形式にエクスポートできます。 プログラムからエクスポートすると、写真付きのアトラスファイルが得られます。キャラクターの一部と、アニメーションと追加の設定が含まれたJSONです。 キャラクターには複数のスキンがあり、スキンには追加のスプライトをボーンに追加できます。



また、スパインはメッシュ変形をサポートすることも述べられています。 骨を動かすと、スプライトは骨とともに伸びることがあります。 これはそのようなパッケージのすべてではありませんが、特定のキャラクターを作成するのに役立つ可能性があるため、機会は注目に値します。 また、このシステムを使用すると、アニメーションを互いにブレンド（ミックス）し、プログラムで管理できます。 言い換えれば、たとえば、1回の実行アニメーションを作成することにより、ウォークアニメーションにスムーズに移行でき、その逆も同様です。



この特定の機能セットとサポートされるプラットフォームの多様性により、Spineシステム自体は多くの場合、エンジンのメインアニメーションシステムから分離されます。 たとえば、Unityで、もともとキャラクターにあったボーンの階層を作成できる場合（これは1つのボタンで行われます）、Unrealのプラグインではまだありません。 そこで、ectorをボーンにバインドするための特別なコンポーネントを作成できます。 たとえば、ボーンの名前を設定すると、オブジェクトがボーンにアタッチされます。

Unreal Engine 4のスパイン

Unrealの最近のバージョンでは、Spineプラグインのアセンブルを妨げるバグが修正され、現在では使用できます。 Spineの使用例はすべてブループリントに実装されており、APIへのアクセスはコードとブループリントの両方からです。 たとえば、キャラクターの動き、アニメーションのブレンド、アニメーションイベントからのサウンドの再生の例があります。







便利なイベントバインドもあります。特別なイベントをアニメーションの任意の瞬間にバインドできます。 Unrealでは、アニメーション自体のような名前付きイベントを使用して、イベントデリゲートを名前で簡単にバインドし、ゲームの反応をすぐに実装できます。







Spineの主な欠点は、アニメーションシステムが実際にAnrialに関連していないことです。 Unrealが提供するすべて（アニメーションブループリントによるアニメーションコントロール、さまざまなブレンドスキーム、アニメーションエディターとそのシーケンス）-これらはすべて、スパインおよび2Dアニメーションには使用できません。 Tick関数でアニメーションとその切り替えを手動で制御する必要がありますが、ほとんどの場合、追加のタイマーと状態が必要になります。 このアプローチのようなものは、Unity 4の古いアニメーションシステムに似ており、アニメーションコンポーネントでPlay、Blend、CrossFade機能を使用する必要がありました。



それでも、このプラグインは、Unrealにはない2D骨格アニメーションを使用できるという点で優れています。 これを使用すると、ダイナミックでスムーズなアニメーションで2Dキャラクターを作成し、各武器の追加のアニメーションセットを作成する代わりに、オブジェクト（武器など）をキャラクターのボーンにリンクすることで、アーティストのメモリと労力を節約できます。

Unreal Engine 4の2D最適化

典型的な最適化方法は、アトラスでのレベルスプライトのパッケージ化です。 これにより、テクスチャを切り替える必要がなくなります。 Unreal Engineで、いくつかの同一のスプライトをシーンにドラッグした場合、同じ数のドローコールが発生します。 2Dのレンダリングの自動最適化は組み込まれていないため、MergeSpritesツールを使用してレベルとグループの一部を選択することは理にかなっています。 Merge Spritesチームは、3Dオブジェクトのアクターのマージに似ており、複数のオブジェクトを1つに結合します。 スプライトの結合は、オブジェクトの衝突も組み合わせます。





スプライトジオメトリの編集



エンジンには、スプライトジオメトリ編集ツールもあります。 図に示すように、標準の長方形のスプライトの代わりに独自のスプライトを設定できます。 たとえば、透明度をカットすることで、オーバードローを減らして生産性を高めることができます。



3次元グラフィックスのように、マテリアルインスタンスによる最適化は2Dに関連しています。 Unityのように素材を習慣からコピーすることはできますが、Unrealでこれを行うべきではありません。 実際にレンダリングシェーダーを記述する1つまたは複数の基本マテリアルを作成し、それに基づいて、変更可能なパラメーター（色、テクスチャ、および定数）のセットを使用してマテリアルのインスタンスを作成することをお勧めします。 この最適化により、エンジンは、シェーダーのコンパイル済みバージョンの大きなセットを作成する必要がなくなります。これにより、アセンブリ後のプロジェクトのサイズが節約され、RAMとビデオメモリの一部が解放され、生産性が向上します。

2Dアセット（マーケットプレイス）

ストアで購入できるアセットは、多くの場合、ゲームのプロトタイプの開発をスピードアップします。 Unity Asset Storeと同様に、Epic GamesにはUE4のマーケットプレイスがあります。 その中に2Dアセットはほとんどありませんが、そうです。 これらは主にアートセットです：レベルとキャラクター。 プラットフォーマー、ランナーなど、プロジェクト全体のパターンがある場合があります。これらは、プロジェクトの基礎として、またはプロトタイプを作成するために使用できます。 しかし、残念ながら、2Dプロジェクト向けの特別なツールや、2D向けのエフェクトはありません。 この点で、Unity Asset Storeの方がはるかに優れています。2Dアニメーション用のオプションがさらにあり、Puppet2D、Anima2Dなどの5つのシステムさえあります。

2Dの注目すべきUnrealEngine 4機能

私はいくつかの注目すべき機能をanrialで見つけることができました。 たとえば、スプライトアニメーションPaper2Dフリップブックでは、各フレームに独自の物理コライダーを設定できます。 つまり、このようなアセットの1つを使用すると、アニメーションで開閉する魔法の門などの珍しいオブジェクトを作成できます。 おそらく、各フレームで衝突を変えることはあまり最適ではありませんが、それでもそのような機会があります。







3次元キャラクターのスクリーンショットでは、スプライトが現実的な影を囲んでいます。 実際、これらは2次元であり、特別なツールや松葉杖を作成することなく、スプライトからの2Dシャドウや照明への反応さえ含めることができます。 これは、スプライトに使用されているマテリアルを置き換えることで実行されます。 これには、Sprite LitとSprite Lit Shadowsがあります。 これは、2Dゲームに3D環境が含まれている場合、つまり、レベルが3次元で、キャラクター自体がフラットな場合に便利です。 たとえば、ゲームOri And The Blind Forestにはそのような要素があります。



プロジェクト設定でスプライトの特別な並べ替えを有効にすることもできます。 サイドビューのある通常の2Dプロジェクトがある場合、おそらくソートがどのように行われるかはあまり気にしないでしょう。 バックグラウンドにプッシュできるスプライトもあります。 しかし、等尺性のゲームがあり、動的オブジェクトの配置が必要な場合は、ソート軸をアップ軸として設定するのが理にかなっている場合があり、そうすると自動的にソートされます。



各オブジェクトのスクリプトで同様の並べ替えが行われたUnityプロジェクトに出会いました。 Unityには、スプライトをソートするためのパラメーターがあります-レイヤーオフセットをソートし、各スクリプトはオブジェクトの現在の座標に基づいてオフセット値を計算しました。 もちろん、この方法はパフォーマンスに影響します。 スプライトのソート軸は、ワンクリックで同様の問題を解決します。

UE 4モバイルパフォーマンス

UE4のパフォーマンスが低いという神話があります。 しかし、実際には、3Dであっても、その美しさで壮大なプロジェクトを作成することは非常に可能です。 ただし、すべてのエンジンと同様に、パフォーマンスと最適化は相互に関連しています。 開発時にこのことを考慮し、プロファイリングと最適化にタイムリーに取り組む必要があります。 2Dに関しては、すでにいくつかのポイントを挙げています。 また、キャンバスを通していくつかの2Dスプライトを描くこともできます。 多くは、コンテキストとプロジェクト全体に依存します。

UE4対Unity 5：2D

まとめると。 アンリアルを使用する価値はありますか？また、2Dプロジェクトの開発に不可欠な機能とそうでない機能はありますか？ 機能の重要度の順にリストをまとめました。

特徴	アンリアルエンジン4	Unity 5
2D物理学	Windowsのみ	はい
スプライトブッチ	マニュアル	自動
スプライト効果	いや	はい
ストアの2Dツール	リトル	はい
スプライトシャドウ	はい	いや
視覚的な「レベルスクリプト」	はい	いや
タイルレベルエディター	はい	いや
衝突モデルアニメーション	はい	いや

各項目をもう少し検討してください。



2D物理学。 私の観点から見ると、主な問題は、Unrealには現在、ほとんどのプラットフォームに2次元の物理がなく、Windowsの実験的な実装しかないということです。 ほとんどのプラットフォームでは2D物理学はありませんが、これは苦痛であり、物理学は3Dコンポーネントと人為的な制限によって行われなければなりません。



2Dスプライトのバッチ処理。 Unityは2Dスプライトのドローコールの数を書きません。シーンに多くの2Dスプライトを追加すると、これは統計ウィンドウに表示されませんが、パフォーマンスはそれ自体を物語っています-それでもエンジンはレンダリング時にそれらをグループに結合します。 そしてUnrealでは、Merge Spritesツールを使用するか、既存のPaper2Dシステムよりも優れたソリューションが表示されるまで待つ必要があります。



スプライトの効果。 Unityでは、スプライトのエフェクトのさまざまなアセットを見つけることができますが、Unreal Engineではまだありません。



ストアの2Dツール。 Unityの場合、ストアにはさまざまなツール、つまりプラグイン、拡張機能、エフェクトがあります。 残念ながら、Unreal Marketplaceには、2Dプロジェクトとそのテンプレートのみがあり、ツールはほとんどありません。



次に、スプ​​ライトからの影など、すべてのプロジェクトに必要な機能ではありません。 Unrealの利点は、レベルロジックブループリント-レベルブループリントなど、視覚的なスクリプトと見なすことができます。 タイルレベルエディターは、Unrealでピクセルグラフィックスを使用して昔ながらのゲームを作りたい場合に便利です。 どうして？ また、衝突モデルのアニメーションも興味深い実験的機能です。

おわりに

要約すると、Unrealには2D用の最も基本的なツールがありますが、いくつかの興味深い機能があります。 骨格アニメーションを使用する場合は、サードパーティ製のツールをさらに学習する必要があります。 残念ながら、Unrealが3Dで提供しているような便利さはありません。 Unrealの主な問題は、Windowsを除くすべてのプラットフォームに2D物理が埋め込まれていないことです。



ほとんどの場合、ほとんどの2Dプロジェクトでは、Unrealの代わりに他のエンジンを使用する方が賢明です。 しかし、それは常にプロジェクト自体、あなたの欲求、目標、ニーズに依存します。