# AI　モンスターの知能 # モンスターに視覚を与える ## ****isFindPlayer**** は誰が決めているのか？ --- ## 1. 前回までの確認前回、モンスターの行動を `if文` で切り替える考え方を学びました。例えば、次のような処理です。 ```cpp if (isAttackRange) { Attack(); } else if (isFindPlayer) { ChasePlayer(); } else { Idle(); } ``` この処理では、モンスターは次のように行動します。

条件	行動
攻撃範囲にいる	攻撃する
プレイヤーを見つけている	追いかける
どちらでもない	待機する

このように、条件によって行動を変えることで、モンスターが考えて動いているように見えます。 --- ## 2. ここで問い次の変数に注目してください。 ```cpp isFindPlayer ``` これは、 ```text プレイヤーを見つけているか？ ``` を表すフラグです。しかし、ここで考えるべきことがあります。 --- # `isFindPlayer` は誰が決めているのか？ --- プログラムの中で、 ```cpp if (isFindPlayer) ``` と書くことはできます。しかし、`isFindPlayer` が `true` になる理由を作らなければ、モンスターはプレイヤーを見つけることができません。つまり、 ```cpp isFindPlayer = true; ``` になる条件を、こちらで作る必要があります。 --- ## 3. ゲームAIには「知覚」が必要モンスターが行動を決めるには、まずゲームの状況を知る必要があります。例えば、 - プレイヤーが近くにいる - プレイヤーが前方にいる - プレイヤーとの間に壁がない - プレイヤーが音を立てた - プレイヤーが攻撃してきたなどです。このように、AIがゲームの状況を知る仕組みを ****知覚**** と呼びます。 --- ## 4. 人間の「見る」とAIの「見る」は違う人間は目で映像を見ています。しかし、ゲームAIは本当に画面を見ているわけではありません。ゲームAIは、次のような数値や条件を使って「見えているか」を判定します。 ```text 距離は近いか？前方にいるか？壁に隠れていないか？ ``` つまり、ゲームAIの視覚とは、 ```text 画像を見ること ``` ではなく、 ```text 条件を満たしたら「見えている」とする処理 ``` です。 --- ## 5. まず一番簡単な視覚を作る最初は、距離だけで考えます。例えば、 ```text プレイヤーが10m以内にいたら発見 ``` というルールにします。この場合、モンスターはプレイヤーとの距離を調べます。 ```cpp VECTOR toPlayer = VSub(playerPos, enemyPos); float distance = VSize(toPlayer); if (distance < VIEW_DISTANCE) { isFindPlayer = true; } else { isFindPlayer = false; } ``` ここで、`VIEW_DISTANCE` は視界距離です。 ```cpp const float VIEW_DISTANCE = 10.0f; ``` --- ## 6. 距離だけの視覚の問題点距離だけで判定すると、かなり単純なAIになります。例えば、次のような問題があります。 --- ### 問題1：後ろにいても見つかる距離だけで判定すると、プレイヤーがモンスターの後ろにいても見つかってしまいます。 ```text プレイヤー ↓ モンスター → 前を向いている ``` 本当なら、モンスターの後ろにいるプレイヤーは見えないはずです。でも距離だけで判定していると、近ければ見つかります。 --- ### 問題2：壁越しでも見つかる距離だけで判定すると、壁の向こうにいるプレイヤーも見つかってしまいます。 ```text モンスター　｜壁｜　プレイヤー ``` 本当なら、壁があるので見えないはずです。でも距離だけで判定していると、近ければ見つかります。 --- ## 7. 視覚に必要な条件より自然な視覚を作るには、次の3つを考えます。 ```text 1. 距離 2. 向き 3. 障害物 ``` --- ## 8. 条件1：距離まずは距離です。 ```text プレイヤーが遠すぎるなら見えない ``` これは分かりやすい条件です。 ```cpp if (distance > VIEW_DISTANCE) { isFindPlayer = false; } ``` --- ## 9. 条件2：向き次に、プレイヤーがモンスターの前方にいるかを調べます。モンスターには向きがあります。 ```text モンスター → 前方 ``` プレイヤーが前方にいれば見える。 ```text モンスター → プレイヤー ``` しかし、プレイヤーが後ろにいるなら見えません。 ```text プレイヤー ← モンスター ``` --- ## 10. 前方にいるかをどう調べるかここで使うのが ****内積**** です。必要なベクトルは2つです。 ```text モンスターの前方向モンスターからプレイヤーへの方向 ``` --- ## 11. モンスターからプレイヤーへの方向まず、モンスターからプレイヤーへのベクトルを求めます。 ```cpp VECTOR toPlayer = VSub(playerPos, enemyPos); ``` 次に、長さを1にします。 ```cpp float distance = VSize(toPlayer); VECTOR dirToPlayer = VScale(toPlayer, 1.0f / distance); ``` この `dirToPlayer` が、モンスターから見たプレイヤーの方向です。 --- ## 12. モンスターの前方向次に、モンスターの前方向を用意します。例として、Y軸回転から前方向を作るなら、次のようになります。 ```cpp VECTOR forward = { sinf(enemyRotY), 0.0f, cosf(enemyRotY) }; ``` ただし、モデルの正面方向や座標系によって、`sinf` と `cosf` の使い方は変わることがあります。 --- ## 13. 内積で角度を調べる 2つのベクトルの内積を取ります。 ```cpp float dot = VDot(forward, dirToPlayer); ``` `dot` の値は、だいたい次のように考えられます。

dotの値	意味
1.0 に近い	正面にいる
0.0 に近い	横にいる
-1.0 に近い	後ろにいる

--- ## 14. 視野角の判定例えば、次のようにします。 ```cpp const float VIEW_DOT = 0.5f; if (dot > VIEW_DOT) { isFindPlayer = true; } else { isFindPlayer = false; } ``` `dot > 0.5f` なら、前方のある範囲内にいると判断できます。 --- ## 15. VIEW\_DOT の目安

条件	見える範囲の目安
`dot > 0.5f`	前方約120度
`dot > 0.707f`	前方約90度
`dot > 0.866f`	前方約60度

数値を大きくすると、視野が狭くなります。数値を小さくすると、視野が広くなります。 --- ## 16. 距離と向きを組み合わせる距離と向きを組み合わせると、次のような判定になります。 ```cpp bool CheckCanSeePlayer() { VECTOR toPlayer = VSub(playerPos, enemyPos); float distance = VSize(toPlayer); if (distance > VIEW_DISTANCE) { return false; } if (distance < 0.001f) { return true; } VECTOR dirToPlayer = VScale(toPlayer, 1.0f / distance); VECTOR forward = { sinf(enemyRotY), 0.0f, cosf(enemyRotY) }; float dot = VDot(forward, dirToPlayer); if (dot < VIEW_DOT) { return false; } return true; } ``` この関数は、 ```text プレイヤーが見えているなら true 見えていないなら false ``` を返します。 --- ## 17. 条件3：障害物まだ問題があります。距離が近くて、前方にいても、壁の向こうにいるなら本当は見えません。 ```text モンスター ---- 壁 ---- プレイヤー ``` この場合は、見えないようにしたいです。 --- ## 18. 壁で見えない処理考え方は単純です。 ```text モンスターからプレイヤーまで線を引く ↓ 途中に壁があるか調べる ↓ 壁があれば見えない ↓ 壁がなければ見える ``` このような判定を、レイ判定やライン判定と呼びます。 --- ## 19. 疑似コード ```cpp bool isHitWall = CheckLineHitWall(enemyPos, playerPos); if (isHitWall) { return false; } ``` `CheckLineHitWall` は、敵とプレイヤーの間に壁があるか調べる処理だと考えてください。 --- ## 20. 最終的な視覚判定距離、向き、壁を組み合わせると、次のような流れになります。 ```cpp bool CheckCanSeePlayer() { VECTOR toPlayer = VSub(playerPos, enemyPos); float distance = VSize(toPlayer); // 遠すぎるなら見えない if (distance > VIEW_DISTANCE) { return false; } // ほぼ同じ位置なら見えている扱い if (distance < 0.001f) { return true; } // 方向を求める VECTOR dirToPlayer = VScale(toPlayer, 1.0f / distance); // モンスターの前方向 VECTOR forward = { sinf(enemyRotY), 0.0f, cosf(enemyRotY) }; // 前方にいるか調べる float dot = VDot(forward, dirToPlayer); if (dot < VIEW_DOT) { return false; } // 壁があれば見えない if (CheckLineHitWall(enemyPos, playerPos)) { return false; } return true; } ``` --- ## 21. 前回のAIに接続する視覚判定ができたら、前回のAIに接続できます。 ```cpp isFindPlayer = CheckCanSeePlayer(); if (isAttackRange) { Attack(); } else if (isFindPlayer) { ChasePlayer(); } else { Idle(); } ``` これで、 ```text 見えたら追いかける見えなければ待機する ``` というモンスターになります。 --- ## 22. 何がAIらしくなるのか距離だけで判定していたときは、 ```text 近ければ必ず見つかる ``` という動きでした。しかし、視野角や壁判定を入れると、次のようになります。 ```text 後ろに回ると気づかれない壁に隠れると見つからない正面に出ると追いかけてくる ``` このようなルールがあると、プレイヤーは、 ```text 敵に見つかった敵から隠れた敵の背後を取った ``` と感じやすくなります。つまり、AIが少し賢く見えます。 --- ## 23. 重要な考え方ゲームAIは、本当に人間のように世界を理解しているわけではありません。しかし、次のような情報を使うことで、考えているように見せることができます。 ```text 距離方向角度障害物時間状態 ``` AIは、世界をそのまま理解しているのではなく、ゲームに必要な情報だけを取り出して判断しています。 --- # まとめ今回のポイントは次の通りです。 ```text isFindPlayer は勝手に決まらない ``` ```text AIには知覚が必要 ``` ```text ゲームAIの視覚は画像を見ることではない ``` ```text 距離・向き・壁で「見えている」を作る ``` ```text 見えているかどうかをフラグにして、行動分岐に使う ``` --- # 最後の確認問題 ## 問1 次のフラグは何を表しているか説明しなさい。 ```cpp bool isFindPlayer; ``` --- ## 問2 距離だけでプレイヤーを発見するAIには、どんな問題がありますか。 2つ書きなさい。 --- ## 問3 モンスターの前方にプレイヤーがいるかを調べるために使う計算は何ですか。 --- ## 問4 壁の向こうにいるプレイヤーを見えないようにするには、どのような判定が必要ですか。 --- ## 問5 次の処理の意味を説明しなさい。 ```cpp isFindPlayer = CheckCanSeePlayer(); ``` --- # 発展課題次のようなモンスターを考えなさい。 ```text 普段は巡回している。プレイヤーが視界に入ったら追いかける。壁の向こうに逃げられたら見失う。見失ったら、その場で3秒間探す。それでも見つからなければ巡回に戻る。 ``` このモンスターに必要なフラグを考えなさい。例： ```cpp bool isFindPlayer; bool isLostPlayer; bool isSearching; bool isPatrol; ``` さらに、どのような順番で `if文` を書けばよいか考えなさい。