シューティングの弾処理を理解する｜プログラム構造と役割

シューティングゲームの弾処理を理解したい。

でも、「どういう構造になっているのか分からない」そんな風に感じていませんか。

実は、シューティングの弾処理には、理解すべきプログラム構造と役割があります。
適切な構造を理解すれば、初心者でも弾処理を実装できるでしょう。

この記事では、シューティングの弾処理を理解するプログラム構造と役割を詳しく解説します。

✨ この記事でわかること

シューティングの弾処理の基本構造と仕組み（所要30分）
プログラム構造と各要素の役割（所要1時間）
実装方法とサンプルコード（Unity・C++対応、所要1時間）
弾処理でよくある失敗5選と解決方法
実用的な弾処理システム完成までの4ステップ（合計4時間）

ゲーム開発講師

弾処理は、生成、移動、削除の3つの要素が基本です。まずこの3つの要素を理解してから、実装を始めるのがコツです。

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シューティングの弾処理とは？基礎知識から理解する

シューティングの弾処理とは、シューティングゲームで発射される弾を管理する処理のことです。
適切な処理により、効率的に弾を管理できます。

シューティングの弾処理には、生成、移動、削除の3つの要素が重要になります。

生成処理で弾を作り、移動処理で弾を動かし、削除処理で弾を削除します。

これらの要素を組み合わせることで、弾処理システムが完成します。

弾処理は、シューティングゲームの中核となるシステムです。

適切に実装することで、スムーズなゲームプレイを実現できます。

一方で、実装を間違えると、パフォーマンスが低下したり、メモリを無駄に消費したりする可能性があります。

基本的な構造を理解することが重要です。

弾処理の基本サイクル

弾処理の基本サイクルは、生成→移動→削除の繰り返しです。

プレイヤーが弾を発射すると、生成処理が実行されます。

その後、毎フレーム移動処理が実行され、弾が移動します。

画面外に出た弾や、敵に当たった弾は、削除処理で無効化されます。

このサイクルを効率的に実装することが、弾処理の目標です。

弾処理に必要な要素

✅ 弾処理に必要な要素

生成処理：弾を作成する処理（発射時に実行、所要時間：実装30分）
移動処理：弾を移動させる処理（毎フレーム実行、所要時間：実装1時間）
削除処理：弾を削除する処理（条件を満たした時に実行、所要時間：実装30分）
管理システム：複数の弾を管理するシステム（配列やリストで管理、所要時間：実装2時間）

生成処理は、プレイヤーが弾を発射したときに実行されます。

移動処理は、ゲームループ内で毎フレーム実行されます。

削除処理は、画面外に出た弾や、当たり判定が発生した弾に対して実行されます。

管理システムは、複数の弾を効率的に管理するためのシステムです。

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プログラム構造と役割

プログラム構造と役割を解説します。
適切な構造により、効率的に弾処理を実装できます。

データ構造の設計

弾のデータ構造は、座標、速度、有効フラグなどで構成されます。

配列やリストで管理することで、複数の弾を効率的に処理できます。

データ構造を明確にすることで、実装がスムーズになります。

データ構造には、以下のような情報を含めます。

座標（x, y）は、弾の現在位置を示します。

速度ベクトル（vx, vy）は、弾の移動方向と速度を示します。

有効フラグ（active）は、弾が有効かどうかを示します。

これらの情報を構造体やクラスで管理します。

処理の流れとタイミング

処理の流れは、生成→移動→削除の順になります。

毎フレーム、全ての弾に対して移動処理を実行します。

画面外に出た弾は、削除処理で無効化します。

処理のタイミングは、ゲームループに依存します。

生成処理は、プレイヤーの入力に応じて実行されます。

移動処理は、ゲームループ内で毎フレーム実行されます。

削除処理は、移動処理の後に実行され、条件を満たした弾を無効化します。

基本的なデータ構造の例

以下は、基本的なデータ構造の例です。

struct Bullet {
    float x, y;      // 弾の座標
    float vx, vy;    // 弾の速度ベクトル
    bool active;     // 弾が有効かどうか
};

const int MAX_BULLETS = 100;  // 最大弾数
Bullet bullets[MAX_BULLETS];  // 弾の配列

struct Bullet {

float x, y; // 弾の座標

float vx, vy; // 弾の速度ベクトル

bool active; // 弾が有効かどうか

};

const int MAX_BULLETS = 100; // 最大弾数

Bullet bullets[MAX_BULLETS]; // 弾の配列

この構造体を使って、複数の弾を管理できます。

MAX_BULLETSは、同時に存在できる最大の弾数を表します。

必要に応じて、この値を調整します。

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実装方法とサンプルコード

実装方法とサンプルコードを解説します。
適切な実装により、効率的に弾処理を実現できます。

基本的な実装：配列を使った管理

基本的な実装では、配列を使って弾を管理します。

生成時に空いている配列要素を見つけて、弾のデータを設定します。

移動処理では、全ての有効な弾に対して移動処理を実行します。

以下は、基本的な実装例です。

void FireBullet(float playerX, float playerY) {
    // 空いている弾を探す
    for (int i = 0; i < MAX_BULLETS; i++) {
        if (!bullets[i].active) {
            // 弾を発射（上方向に移動）
            bullets[i].x = playerX;
            bullets[i].y = playerY;
            bullets[i].vx = 0.0f;
            bullets[i].vy = -5.0f;  // 上方向に移動
            bullets[i].active = true;
            break;  // 1発だけ発射
        }
    }
}

void UpdateBullets() {
    for (int i = 0; i < MAX_BULLETS; i++) {
        if (bullets[i].active) {
            // 弾を移動
            bullets[i].x += bullets[i].vx;
            bullets[i].y += bullets[i].vy;
            
            // 画面外に出たら無効化
            if (bullets[i].y < 0 || bullets[i].y > 600) {
                bullets[i].active = false;
            }
        }
    }
}

void FireBullet(float playerX, float playerY) {

// 空いている弾を探す

for (int i = 0; i < MAX_BULLETS; i++) {

if (!bullets[i].active) {

// 弾を発射（上方向に移動）

bullets[i].x = playerX;

bullets[i].y = playerY;

bullets[i].vx = 0.0f;

bullets[i].vy = -5.0f; // 上方向に移動

bullets[i].active = true;

break; // 1発だけ発射

}

void UpdateBullets() {

for (int i = 0; i < MAX_BULLETS; i++) {

if (bullets[i].active) {

// 弾を移動

bullets[i].x += bullets[i].vx;

bullets[i].y += bullets[i].vy;

// 画面外に出たら無効化

if (bullets[i].y < 0 || bullets[i].y > 600) {

bullets[i].active = false;

}

このコードにより、基本的な弾処理システムが完成します。

FireBullet関数で弾を発射し、UpdateBullets関数で弾を移動させます。

オブジェクトプーリングを使った実装

オブジェクトプーリングを使うことで、より効率的に弾を管理できます。

事前に弾を生成しておき、必要に応じて再利用します。

削除時には、オブジェクトを無効化するだけで、再生成のオーバーヘッドを削減できます。

オブジェクトプーリングは、頻繁に生成・削除されるオブジェクトに対して有効です。

弾は、典型的なプーリング対象です。

オブジェクトプーリングの実装では、事前に弾の配列を確保しておきます。

発射時には、プールから空いている弾を取得して使用します。

削除時には、弾を無効化してプールに戻します。

これにより、メモリ割り当てのオーバーヘッドを削減できます。

目安として、同時に存在する最大数の1.5倍程度のサイズをプールに確保するのが良いでしょう。

Unityでの実装例

Unityでの実装では、GameObjectとスクリプトを使います。

以下は、Unityでの基本的な実装例です。

using UnityEngine;
using System.Collections.Generic;

public class BulletManager : MonoBehaviour {
    public GameObject bulletPrefab;  // 弾のプレハブ
    private List bulletPool = new List();
    private const int POOL_SIZE = 50;
    
    void Start() {
        // 事前に弾を生成
        for (int i = 0; i < POOL_SIZE; i++) {
            GameObject bullet = Instantiate(bulletPrefab);
            bullet.SetActive(false);
            bulletPool.Add(bullet);
        }
    }
    
    public void FireBullet(Vector3 position, Vector3 direction) {
        // 空いている弾を探す
        foreach (GameObject bullet in bulletPool) {
            if (!bullet.activeSelf) {
                bullet.transform.position = position;
                bullet.SetActive(true);
                BulletController controller = bullet.GetComponent();
                controller.SetDirection(direction);
                break;
            }
        }
    }
}

using UnityEngine;

using System.Collections.Generic;

public class BulletManager : MonoBehaviour {

public GameObject bulletPrefab; // 弾のプレハブ

private List bulletPool = new List();

private const int POOL_SIZE = 50;

void Start() {

// 事前に弾を生成

for (int i = 0; i < POOL_SIZE; i++) {

GameObject bullet = Instantiate(bulletPrefab);

bullet.SetActive(false);

bulletPool.Add(bullet);

}

public void FireBullet(Vector3 position, Vector3 direction) {

// 空いている弾を探す

foreach (GameObject bullet in bulletPool) {

if (!bullet.activeSelf) {

bullet.transform.position = position;

bullet.SetActive(true);

BulletController controller = bullet.GetComponent();

controller.SetDirection(direction);

break;

}

このコードにより、Unityでオブジェクトプーリングを使った弾処理システムが完成します。

事前に弾を生成しておき、必要に応じて再利用します。

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弾処理でよくある失敗5選と解決方法

弾処理で、初心者が陥りやすい失敗があります。
ここでは、5つのよくある失敗と解決方法を紹介します。

失敗1：弾を削除しない

❌ よくある失敗

画面外に出た弾を削除しない
弾が無限に増え続ける
処理が重くなる
メモリを無駄に消費する

画面外に出た弾を削除しないと、メモリを無駄に消費します。

また、画面外の弾も処理し続けるため、パフォーマンスが低下します。

定期的に削除処理を実行することが重要です。

✅ 正しいアプローチ

画面外に出た弾は削除する
弾の数を制限する
処理負荷を軽減する
メモリ使用量を削減する

失敗2：オブジェクトプーリングを使わない

頻繁に弾を生成・削除すると、メモリ割り当てのオーバーヘッドが発生します。

また、ガベージコレクションが頻繁に発生し、パフォーマンスが低下します。

オブジェクトプーリングを使うことで、これらの問題を回避できます。

解決方法：

オブジェクトプーリングを実装する
事前に弾を生成しておく
再利用することで効率化する
メモリ割り当てのオーバーヘッドを削減する

失敗3：全ての弾を毎フレームチェックする

全ての弾を毎フレームチェックすると、処理負荷が高くなります。

特に、弾の数が多い場合、パフォーマンスが低下します。

有効な弾のみを処理することで、処理負荷を軽減できます。

⚠️ 解決方法

有効な弾のみを処理する（activeフラグで判定）
無効な弾は処理をスキップする
画面外の弾を早期に無効化する
当たり判定を最適化する

失敗4：速度の単位が統一されていない

速度の単位が統一されていないと、弾の動きが不安定になります。

また、フレームレートに依存した動きになる可能性があります。

速度を統一し、Time.deltaTimeを使うことで、安定した動きを実現できます。

解決方法：

速度の単位を統一する
Time.deltaTimeを使って、フレームレートに依存しない移動にする
ピクセル/秒や単位/秒などの単位を使用する

失敗5：弾の上限を設定しない

弾の上限を設定しないと、メモリを無駄に消費する可能性があります。

また、処理負荷が高くなりすぎる可能性があります。

適切な上限を設定することで、これらの問題を回避できます。

⚠️ 解決方法

弾の上限を設定する（例：100発）
上限に達した場合は、新しい弾を発射できないようにする
画面外の弾を優先的に削除する
必要に応じて、古い弾を削除する

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実用的な弾処理システム完成までの4ステップ

弾処理システム完成までの4ステップ

STEP1
データ構造の定義（所要30分）

弾を管理するためのデータ構造を定義する。
座標、速度、有効フラグなどを含める。
学べること：データ構造の設計、構造体の使い方
成果物：弾のデータ構造
STEP2
生成処理の実装（所要30分）

弾を生成する処理を実装する。
プレイヤーの入力に応じて、弾を生成する。
学べること：オブジェクト生成、配列管理
成果物：弾を生成できるシステム
STEP3
移動処理の実装（所要1時間）

生成された弾を移動させる処理を実装する。
毎フレーム、全ての有効な弾に対して移動処理を実行する。
学べること：移動処理、フレーム更新
成果物：弾が移動するシステム
STEP4
削除処理と最適化（所要2時間）

画面外の弾を削除し、オブジェクトプーリングを実装する。
学べること：メモリ管理、パフォーマンス最適化
成果物：実用的な弾処理システム

合計4時間で、実用的な弾処理システムが完成します。

実装時のチェックリスト

✅ 実装時のチェックリスト

データ構造が適切に設計されているか
生成処理が正しく実装されているか
移動処理が毎フレーム実行されているか
画面外の弾を削除しているか
オブジェクトプーリングを実装しているか
弾の上限を設定しているか
速度の単位が統一されているか

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まとめ

シューティングの弾処理には、理解すべきプログラム構造と役割があります。

適切な構造を理解し、段階的に実装していくことで、効率的な弾処理システムを作ることができるでしょう。

✅ 記事の要点まとめ

弾処理の基本：生成、移動、削除の3要素
プログラム構造：データ構造、処理の流れ、タイミング
実装方法：基本的な実装、オブジェクトプーリング、Unity実装例
よくある失敗5選：削除しない、プーリング不使用、全チェック、単位不統一、上限未設定
実用的なシステム：4ステップで完成（合計4時間）

今日から始める3ステップ：

STEP1：データ構造を定義する（所要30分）
STEP2：生成と移動処理を実装する（所要1時間）
STEP3：削除処理を実装する（所要30分）

あなたのペースで、少しずつ進めていけば大丈夫です。

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