【Unity】RTSゲーム Bwars2 クラス再編成

戦術AIがユニットの配置とセクターの制御点の占領ができるようになった。これで（一応）ゲームが可能になった。そこでこの機会に現状のクラスを再編成しゲーム運営部分とAIの完全な分離を目指し始めた。クラスは名前空間Game, Agent, AIのいずれかに所属するようになる。Gameはユニットの移動や攻撃の命中判定などゲーム全般の運営を行う。AgentはGame空間からユニットの位置などAIの判断に必要な情報を吸い出してAI空間に渡す。AIは受け取った情報を元に決定を下し、Agent空間に決定事項を伝達する。Agentはその内容をGame空間に命令する。GameとAIの間にAgentをかませるのは将来的にAIは外部アプリケーションに任せてBwarsから完全に独立させようとしているからだ。こうすることで誰でも彼でもAIのカスタマイズが可能になる。この再編成は最高に面倒な作業だ。

【Unity】RTSゲーム Bwars2 戦術AIの実装

　前回各セクターにユニットが配られるようになったのでセクターごとに与えられたユニットに指示を出す戦術AIの実装を始めた。戦術AIは与えられたユニットを効果的に利用し戦闘を有利に進めなければならない。戦術AIの仕事は究極的には１つしかない―ユニットに任意の場所への移動命令を出すことだ。そのためおおまかに２つの演算を行う。１つ目は敵ユニットの位置の予測で、２つ目はその位置に対する効果的な味方の配置場所を計算することだ。１つ目については隣り合うセクターの支配権や実際に確認されている敵に応じて候補地（理想的にはセクター全域が対象となるが演算コストの理由から相当間引いている）にスコアを与えスコアの高い順から敵予想値位置とする。２つ目は味方ユニットの現在位置と移動速度、敵味方の攻撃範囲の内外などの要素から同じくスコアにより移動先位置を決定する。上の写真では敵の予想位置に球体が置かれている。決して現状精度が高いものではない。しかしプロセスは正しいと感じている。ゲームの他の部分との開発と二人三脚でAIもよりましなものに変わっていくだろう。

【Unity】 RTS : Bwars2 ユニットをセクターに送り込む

　前回AIがセクターごとに戦力の配分を決定できるようにしたので、その戦力配分に従い管理するユニットを実際に各セクターに派遣できるようにした。セクター無担当のユニットからセクターが割り当てられていく。戦力配分は随時更新されるので戦力要求に対して過剰なユニットを抱えるセクターはユニットを「クビ」にする。クビになったユニットは別のセクターが割り当てられてそこに向かう（Bwasは優しい世界なのだ）。敵が担当セクターにいる場合は当然戦闘になる。いまのところユニットはセクターの制御点を目指すので戦術も何もないが、これでセクターの奪い合いができるようになった。上の写真は同じセクターで鉢合わせした敵味方のユニットの戦闘の様子を示している。

　上の写真を載せててアレだが、ユニットは３Dモデルでなく絵（シンボル）にしようと考えている。モデルを作るのは大変な手間で１つのモデルを作る間に同じクオリティの絵が１０枚はできる。加えてモデルは戦闘時の効果の設定（例えばモデルのどの部位から砲火が生成されるかなど）やアニメーションまで含めると大変厄介だ。もちろんモデルを使用した場合の臨場感・迫力は素晴らしい。でも個人のリソースでは市販のゲームには敵いっこないのだ。また今回はmodの利用を前提にしている。Rimworldなどのmodを見て思ったのはちょいちょいと絵を描いてちょいちょいとxmlを書いてできるような手軽さが理想的と感じた。モデルを利用した場合作るのも読み込む仕組みを作るのもとても手間がかかってしまう。シンボルのデザインはまだ考えていないが多分カメラの距離の応じてシンボルや兵種の表記が変わるようになるだろう。

　現状ではセクターごとの戦力の配分しか決められないので各セクターごとに戦術AIが思考し担当セクターに与えられたユニットを効果的に使えるようにする必要がある。ここはいま仕組みを考えているところだ。話はそれるが考えを練るときにMacではOmni Outlinerを愛用していたがWindowsでは気にいるものが見つからなくて諦めていた。しかしあらためて探したところUV Outlinerという良さそうなソフトが見つかり最近利用し始めた。とても使いやすいソフトだ。

【Unity】RTS Bwars 2 : セクターごとの戦力の割当

戦場を区切るセクターごとにどの程度の戦力を割り当てたらいいか計算する仕組みを実装した。ここでの戦力とはユニットのコストのことでコストが高いユニットほど強いという前提に立っている。この戦力の割当に応じて全体を管理する戦略AIが管理下のユニットの担当セクターを決めていく。さらにセクターごとの戦術AIが割り当てられたユニットをうまくつかってなんとかする。

戦力の割当は大まかにまず当該セクターとその隣接するセクターの支配陣営を調べて安全度を算定し戦力を分配する。そのうえで更にセクターごとの彼我の現在の戦力に応じて調整を行う。この調整についてはデバッガーを作成し、テストデータを入力・保存できるようにした。特に保存は重要で似たようなテストを繰り返すのでそのたびにいちから入力していると大変な手間になる。

戦力の割当に基づくユニットの担当セクターの割り当てはデリケートな問題だがひとまず要求戦力に比して現有戦力が少ないセクターは近い無担当ユニットから割り当てられていくように今実装している。

新規まき直しからの目標である制御系と操作系の明確な分離の原則に従いAIが処理で必要な情報は直接ユニットやセクターのクラスに書き込まず、別途完全に独立したクラスで管理するようにしている。

【Unity】RTS : Bwars 2 ゲームループ

　

死んだ戦車が黒色になっている

セクターを実装し、データファイルから生成されたセクターの制御点にユニットを置くとセクターを占領できるようにした。まだ効果はないが産出するスコアや補給量の指定もできるようになっている。またデバッガークラスを開発して様々なクラスから気軽にギズモやテキストを表示できるようにした。これは今後の開発に役立つだろう。
　

セクターごとの制御点の有効範囲が赤の円で示されている

　ゲームループ（ゲーム中に実行される定期的な処理）は３つに落ち着きそうだ。一つ目はごくごく普通のUnityの毎フレーム呼ばれるUpdateでここでユニットの移動や砲塔の回転などを行う。二つ目は１秒毎に実行される処理でセクターの占領状況やスコアの更新を行う。最後が不定期な処理でここでは全ユニットのステータス更新・索敵の実行とその最新の状況を分析したAIによる指揮処理を行う。不定期なのはAIの処理が終わるのを待って次の更新を行うからだ。このAIの処理は別スレッドで実行している。今のところパッシブな役割の火器管制AIのみだが、これに能動的にユニットを動かすいわゆるゲームAIが加わるので処理時間は長くなるだろうがそれでも１秒以内には収めたい。

【Unity】RTS : Bwars2 ゲームのルール

　地形やセクターの生成ができるようになったので、今はユニットの性能を基本の値から上下させるブーストシステムを作っている。このブーストの例としてはあるセクター内のユニットの移動速度が上昇したり、特殊ユニットの近くにいるユニットの武器の命中率が上昇することなどが挙げられる。ブーストは基本的にある条件を満たす場合のみ適用され、条件が満たされなくなると効果は取り除かれる一過性のものだ。これはなかなか難しいもので旧プロジェクトでも実装時にあれこれ考えたことがある。上の例に沿うとあるユニットがあるセクターに入ったときに速度を上昇させ、出ていったときにその上昇分の速度を取り除く必要がある。そこで今回はブーストのチケットを発行し、適用対象のユニットに渡して以後条件が満たされ続ける限り同じチケットをユニットに渡し続ける仕組みを考えた。ユニットの方としてはチケットを初回に受け取ったときにブースト効果を適用するとともにチケットを保存し、以後同じチケットが来る限りなにもしない。チケットが来なくなったら保存していたチケットの効果を取り除きチケットも破棄する。この仕組によって後に書くようなセクターやヒーローによるブースト効果の仕様を実現しようと考えている。

　前回のプロジェクトが破綻した理由の一つは制御系と操作系のプログラムがくっついてしまったことだが、他にも大きな要因としてゲームのルール・方向性が決めきれなかったことがある。今回いろいろ考えて、新しく以下のような仕組みで行こうと考えている。

セクター
セクターは戦場を複数のエリアに区分けられたもので戦場のあらゆる地点はどれかのセクターに属している。セクターでは補給物資が産出されるが、あまりの多くのユニットを１つのセクターに配置すると補給物資を食い尽くしてしまい、ユニットは行動にペナルティを受ける。１つのセクターは１つのコントロールポイントを持つ。コントロールポイントにユニットを移動させることでセクターを占領でき補給や戦闘などでセクター内の友軍ユニットがメリットを受けることができる。

エース
前プロジェクトでは指揮官は複数のユニットを管理する立場としたが、今回は１ユニットを指揮するエースとしての立場を考えている。位置づけとしてはWarcraftのようなヒーローユニットのように自身の戦闘や周囲のユニットになにかしらのブーストを与える。ユニット自体をエースとしてもいいが、キャンペーンを想定した場合ユニットの技術ツリーなどを考えないといけなくなるので、あくまであるタイプのユニットに搭乗（指揮）できる独立した個人を考えている。例えば第２次大戦でティーガー重戦車で多くの戦果を上げた戦車乗りオットー・カリウスを考えたら分かりやすいだろう。

勝利条件
勝利条件はいくつか設定できる。代表的なものはスコアでユニットの撃破やセクターの占領維持で得られるスコアで相手を上回ると勝利となる。他には特定セクターの占領や特定ユニットの撃破が条件になる。勝利条件がスコアのみ場合は様々な方法でスコアが稼げるのでいろいろな方法で勝利が狙えるようになるだろう。

【Unity】RTS:Bwars2 外部からの火器管制

動的にユニットと地形を生成し、移動・戦闘が出来るようにした。今回のプロジェクトの一番重要な目標はコアとなるクラス群は必要最小限のゲーム進行しか担当しないということにある。これは地形の生成においては地形データを画像を始めとするデータを与えることで仕組みで叶えている。上の写真は予め準備した画像を与えて地形を生成させた結果を示している。コアクラス群において地形のデータ自体を生成することはない。ユニットの生成についても前回の投稿の通りJSONデータにより生成しているがここで少し詰まった。当初、最初にユニットの雛形を作成し、ユニットが必要になった時点で雛形をInstantiateしてユニットを複製する仕組みを作った。ユニットの基本性能値はユニットの種類ごとにおいて共通だから別途MonoBehaviourを継承しない普通のクラスで性能値を定義し、個々のユニットを管理するクラスに紐付けることで個々のユニットの性能を定義しようとした。しかしInstantiateはコンポネントしか複製しないようで、雛形でユニットの管理クラスに紐付けていたはずの性能定義クラスはそのユニットの複製品ではリンクが切れていた。仕方がないので複製後に性能定義クラスを紐付けることにした。

　今回コアクラス群では最低限のことしかしないのでユニットのどの武器を使ってどの敵を攻撃するかは別途命令してやる必要がある。ユニットの管理クラスは攻撃面においてはユニットが所持する武器と補足した敵の情報を与えるメソッドと個々の武器に攻撃目標を割り当てるメソッドを提供しており、これを利用して攻撃の指示を出すことが出来る。本プロジェクトでは必要な情報を提供し、命令を受け取る機能を用意すればコアの外部からでも十分操作可能であるはず、という考えを採っている。そこで攻撃範囲に入った敵を攻撃するというパッシブな外部AIを作成してうまく動作させることが出来た。これは前のプロジェクトではユニット管理クラスに内蔵されていた機能で、このために操作と処理の機能が混ぜ合わさりどうにもできなくなっていたが、本プロジェクトではそれを分離し操作は外部からすべて行うことで解決しようとしている。この火器管制AIの成功は本プロジェクトの指針が正しいこと示しているように思える。