ゲーム・CG・アプリ

ゲームプログラマーは、キャラクターの動きや当たり判定、敵の行動などをプログラムで書いて動かします。CG エンジニアは、立体の形に光を当てて陰影をつけ、画面に描く処理を受け持ちます。スマートフォンのアプリでも、ボタンやメニューの動きを同じように計算でつくります。

ゲームの画面は、1 秒間に 30 回や 60 回描き直されています。そのたびにキャラクターの位置を計算し、光の当たり方を決めて、絵を描き直します。1 回ごとの計算に、高校の数学がそのまま使われています。

ゲームの制作には、プログラマーのほか、企画やグラフィック、サウンドの担当者も加わります。企画の人が思い描く「ふわっと跳ぶ」「キレよく止まる」といった手ざわりを、数の決め方に置きかえるのも、プログラマーの大事な役目です。

敵が弾を円く放つ場面を考えます。12 発を同じ間かくで放つなら、向きは 360 ÷ 12 = 30 度ずつずらします。角度 θ の向きに進む弾の速さは、x 方向が「速さ × cos θ」、y 方向が「速さ × sin θ」です。三角関数を使うと、角度で決めた向きを画面の x と y の数に直せます。

三角関数は、揺れる動きにも使います。宝箱の上に浮かぶアイテムの高さを、「基準の高さ + 振れ幅 × sin(角度)」で決めます。角度を時間とともに大きくしていくと、アイテムはふわふわと上下に揺れ続けます。

光の当たり方には、ベクトルの内積を使います。光が面に真上から当たると明るく、斜めに当たると同じ光が広い面に広がるので暗くなります。明るさは、面に垂直な向きと光の向きの間の角の cos に比例すると考えます。2 つの向きを長さ 1 のベクトルにしておけば、内積を 1 回計算するだけで cos が求まります。

この考え方は、光を一様に散らす面の明るさを考えた 18 世紀の数学者ランベルトにちなみ、CG ではランバート反射と呼ばれます。ランベルトは 1760 年の『フォトメトリア』で、光の明るさを測る学問をまとめました。

ここでは、アクションゲームを開発する会社で、キャラクターの動きを受け持つプログラマーの 1 日の例を紹介します。

午前中は、テストを担当するチームから届いた不具合を直します。「坂道でキャラクターが少し浮く」といった報告から、計算のどこで数がずれたのかを探します。座標や角度を 1 つずつ画面に出して確かめる、地道な作業です。

午後は、企画やデザインの担当者と一緒に、ジャンプの手ざわりを調整します。「もう少しふわっと」という言葉を、重力の大きさや跳ぶ速さの数に置きかえ、何度も遊んで確かめます。数学の式と人の感覚をつなぐのが、この仕事の面白さです。

高校のうちは、数学 II の三角関数、数学 C のベクトル、数学 II・III の微分と積分を大切にしてください。物理の力学も、物の動きを考える助けになります。情報 I で学ぶプログラミングで、習った式を実際に動かしてみると理解が深まります。

大学では、情報系や工学系の学部で、プログラミングとコンピュータグラフィックス、線形代数を学ぶのが近道です。ゲームの制作を学べる学科を置く大学や、専門学校から目指す道もあります。どの学科で何を学べるかは、大学によって異なります。

ゲームの開発者は、技術を教え合う文化を大切にしています。コンピュータエンターテインメント協会(CESA)が毎年開く開発者の会議 CEDEC では、3 日間で約 200 の講演が行われます。経験を積むと、チームをまとめるリードプログラマーになる人がいます。映画の CG や VR の開発、建物や車の設計を画面で確かめる仕事へ進む人もいます。