【 Unity】ベクトル正規化の学習

2024年9月17日

この資料では、Unityにおけるベクトルの正規化（Normalization）の基礎を学習するためのサンプルコードを提供します。ベクトルの正規化は、ベクトルの方向を保ったまま、その長さを1にする操作で、ゲーム開発などでベクトルの方向を計算する際によく使われます。本資料では、UnityのVector2型を用いた2種類の正規化方法を紹介します。

1. 用語の定義:
2. 正規化の必要性:
3. 使用する方法:
- 3.1. 1. normalizedプロパティを使用したベクトルの正規化
- 3.2. 2. Normalize()メソッドを使用したベクトルの正規化
4. サンプルコード: 2種類の正規化方法を比較
5. 動作確認:
6. まとめ:

用語の定義:

ベクトルの正規化: ベクトルの方向を変えずに、その長さ（大きさ）を1にする操作。ベクトルの長さを計算する際に使われる。
Vector2: Unityで2D空間におけるベクトルを表す構造体。Vector3は3D空間のベクトルに対応する。

正規化の必要性:

ベクトルの長さが変動する場合（例: スピードや距離の影響を受ける場合）に、ベクトルの方向のみを使用したいときに正規化を行います。例えば、移動方向を一定にしたいときや、特定の方向に力を加える場合などです。

使用する方法:

1. `normalized`プロパティを使用したベクトルの正規化

normalizedプロパティを使うことで、元のベクトルを変更せずに、正規化されたベクトルのコピーを取得することができます。

public Vector2 originalVector1 = new Vector2(3, 4); // 任意のベクトル
public Vector2 normalizedVector;

void Start()
{
    // 正規化されたベクトルの取得
    normalizedVector = originalVector1.normalized;
    Debug.Log("Original Vector 1: " + originalVector1);
    Debug.Log("Normalized Vector (using normalized property): " + normalizedVector);
}

説明: normalizedプロパティを使うと、元のベクトルを保持したまま、そのベクトルの正規化されたコピーを取得できます。

2. `Normalize()`メソッドを使用したベクトルの正規化

Normalize()メソッドを使用すると、元のベクトルそのものが正規化されます。

public Vector2 originalVector2 = new Vector2(5, 12); // 任意のベクトル

void Start()
{
    // ベクトルの正規化（元のベクトルが変更される）
    originalVector2.Normalize();
    Debug.Log("Original Vector 2 (after Normalize method): " + originalVector2);
}

説明: Normalize()メソッドはベクトルを直接変更するため、元のベクトルが正規化されます。

サンプルコード: 2種類の正規化方法を比較

以下は、両方の正規化方法を組み合わせたUnityスクリプトのサンプルです。Wキーでnormalizedプロパティを使ったベクトルで移動し、SキーでNormalize()メソッドを使ったベクトルで移動します。

using UnityEngine;

public class NormalizationSample : MonoBehaviour
{
    // 2Dベクトルの定義
    public Vector2 originalVector1 = new Vector2(3, 4);  // 任意のベクトル1
    public Vector2 originalVector2 = new Vector2(5, 12); // 任意のベクトル2

    public Vector2 normalizedVector;  // 正規化されたベクトル（normalizedプロパティを使用）

    void Start()
    {
        // 1. normalizedプロパティを使用した正規化
        normalizedVector = originalVector1.normalized;
        Debug.Log("Original Vector 1: " + originalVector1);
        Debug.Log("Normalized Vector (using normalized property): " + normalizedVector);

        // 2. Normalizeメソッドを使用した正規化
        originalVector2.Normalize();
        Debug.Log("Original Vector 2 (after Normalize method): " + originalVector2);
    }

    void Update()
    {
        // Wキーを押すと、normalizedプロパティを使ったベクトルで移動
        if (Input.GetKey(KeyCode.W))
        {
            transform.Translate(normalizedVector * Time.deltaTime * 5); // Normalized Vector 1 で移動
        }

        // Sキーを押すと、Normalizeメソッドを使ったベクトルで移動
        if (Input.GetKey(KeyCode.S))
        {
            transform.Translate(originalVector2 * Time.deltaTime * 5); // Normalized Vector 2 で移動
        }
    }
}