【Unity】AddForceで力を加える時のモードを変えて動きを観察

Rigidbodyといえば、Unityユーザーで使ったことがない人がいないレベルでよく使われるコンポーネント。

このRigidbodyはUnityに物理演算をしてもらうために使いますが、スクリプトからAddForceメソッドだったり、AddTorqueメソッドだったりを使って、力やトルクを加えることができます。

これらのメソッドを使う際に、力の加え方を指定することができますが、それぞれどんな動きをするのかなーというのを観察します。

4つのモードがあるので、使い分けについても。

環境

macOS 10.13 High Sierra

Unity2018.1.0f2

力のモード・ForceMode

「AddForceを使うぜ!」なんて時に、ひとくちに力の加え方なんて言っても、色々なやり方があるんです。

例えば、一瞬だけ力を加えてあとは物理法則に任せたり、ずっと力を加え続けたり。

Unityではこのような力の加え方を以下の4通りの方法で指定することができます。

• Force
• Acceleration
• Impulse
• VelocityChange

名前だけ見てもピンとこないかも。ポイントは、力を継続的に加えるかどうか、質量を使うかどうかです。

詳細な説明はUnityのスクリプトリファレンスをご覧いただくとして、ここではざっくり説明。

また、日本語の情報として分かりやすかったのがエフアンダーバーさんの以下の記事です。こちらはRigidbody全般の話がメインですが、ForceModeの解説もされています。

エフアンダーバー

 

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【Unity】 Rigidbodyの移動方法 - エフアンダーバー

http://www.f-sp.com/entry/2016/08/16/211214

Rigidbody（剛体）の移動に関してまとめたいい日本語の記事が見つからなかったので書いてみる（検索に引っかかりづらいだけ？）。 物理は詳しくないので基本的なことだけ。 Rigidbodyの移動 Rigidbodyの基本的な移動方法には次の四つがあります。 position velocity AddForce MovePosition 以降のサンプルコードでは度々rigidbodyという変数が登場しますが、 これはMonoBehaviourのrigidbodyプロパティではありません（非推奨のプロパティ）。 事前に次のようなコードでrigidbodyを取得してください。 Rigidbody …

Force

Rigidbodyで設定された質量を考慮して、継続的に力を与え続けるモードです。

方向キーを押しっぱなしにしている間は力を加え続ける、なんて時に便利。

重いオブジェクトは動きにくく、逆に軽いオブジェクトは簡単に飛んでいきます。

AddForceの第2引数で指定しなかった場合は、このモードがデフォルト値として使われます。

Acceleration

Rigidbodyで設定された質量を考慮しないで、継続的に力を与えるモードです。

使い方はForceと似ていますが、こちらは質量関係なく力を与え続けたい時に。

キャラクターを動かす時に、質量に応じたジャンプ力ではなく、一定のジャンプ力にしたいならこっち。

Impulse

Rigidbodyで設定された質量を考慮して、瞬間的に力を与えるモードです。

VelocityChangeと似ていますが、質量を考慮しているので動き出し方に差が出ます。

このブログで扱っている初心者向けチュートリアルでも、斜方投射で投射する時にForceMode.Impulseを使っています。

エクスプラボ

 

3 Pockets

【第3回】斜方投射でボールを打ち出してみるUnityチュートリアル

https://ekulabo.com/tutorial-oblique-projectile

自由落下だけではなく、ボールを斜方投射する機能を作ってみるUnityチュートリアル。スクリプトを書いて、斜め上方に力を加える処理を実装しています。初心者向けなので、手順ごとにスクリーンショットも用意しています。

VelocityChange

Rigidbodyで設定された質量を考慮しないで、瞬間的に力を与え続けるモードです。

力を与えるというよりは、一瞬で速度変化させているイメージが近いかも。

ゲーム的な操作だと質量を無視した方が動かしやすいかもしれません。

表にまとめると

4つのモードの特徴を表にすると以下のようになります。

表現したいものに合わせて選ぶのは大事ですが、迷ったらデフォルトのForceを使っておけばいいかも。ザ・力って感じで分かりやすいですし。

動きの比較

質量の異なるRigidbodyを4種類用意しました。手前からそれぞれMassの値を0.5, 1, 2, 5としています。

ボールに加わる力の大きさは画面左上に Forceとして表示、その下にForce Modeの現在値を表示しています。

画面右下にあるボタンは、『GO!!』が1フレームだけ力を加えるボタン、『Adding』がボタンを押している間力を加え続けるボタンになっています。

この条件で動きを確認したものが以下の導かれしGIFたちです。

ForceMode.Force

力を一回だけ加えるとこんな感じ。手前にいるボールは微妙に進んでいます。

続けて、力を与え続けた場合。徐々に加速し、手前のボールは空に飛んで行きました。

ForceMode.Acceleration

継続的に力を加える点はForceと同じですが、こちらは質量に関係なく同じ動きをするようになっています。

ForceMode.Forceでは白いボールぐらいしか動いていませんでしたが、黒いボールも白いボールと同じように動いています。画面奥だからちょっと見にくいかも。

質量に関係なく力が加わる点はこちらのGIFの方が分かりやすいですね。毎フレーム力を加え続けていくと、どのボールも同じように運動します。

画面では分かりにくいですが、若干空中を飛んでいます。

ForceMode.Impulse

上の二つとは違い、瞬間的に力を加えるモードだと、1フレームだけでも十分な力を与えられます。

物理の斜方投射なんかはこのモードで力を加えるとちょうどいいです。

1フレーム分の力だけで十分なのに、今度は力を加え続けてみました。質量に応じて飛び方は変わってきますが、毎フレーム大きな力を与えられているのですぐにぶっ飛びます。

ForceMode.VelocityChange

瞬間的に力を加える点ではImpulseと同じです。まずは1フレームだけ力を加えると以下のような感じに。質量を無視するため、どのボールも同じ運動の仕方になってます。

毎フレーム力を加えたらこうなります。どのボールも簡単に飛んでいきます。

まとめ

ForceModeの違いに応じた運動の変化を観察しました。

使い分けのポイントは、力が加わるのは継続的か、瞬間的か。質量を考慮するか、無視するか。の2点。

AddForceしたい対象に合わせてうまく選べると吉。