Unity入門：ゲームループと「フレーム」を正しく理解する
本記事のゴール
初学者が フレーム（frame） と 時間（deltaTime / fixedDeltaTime） を正しく理解し、フレームレートに依存しない動きと 物理挙動の安定化 ができるようになること。
目次
- 1. 1. そもそも「フレーム」とは？
- 2. 2. Unityの基本ループと主要メソッド
- 3. 3. 時間の扱い：deltaTime ファミリー
- 4. 4. フレームレート非依存の移動（Update版）
- 5. 5. 物理は FixedUpdate＋Rigidbody で
- 6. 6. カメラは LateUpdate で「後追い」
- 7. 7. アニメーションとフレーム
- 8. 8. コルーチンと時間
- 9. 9. VSync とフレームレート制御
- 10. 10. FPSを測るシンプルな表示
- 11. 11. 典型的な落とし穴と対策
- 12. 12. 実験して理解を深める（ミニ課題）
- 13. 13. まとめ（チェックリスト）
- 14. 付録：最小サンプル（非物理・物理・カメラ）
1. そもそも「フレーム」とは？
- ゲームは「1枚の画」を 連続して更新・描画 することで動いて見えます。
- この「1回の更新＋描画」の単位が フレーム、1秒間に何フレーム描けたかが FPS（Frames Per Second）。
- 60 FPS … 1秒に60回更新（約16.67msごと）
- 30 FPS … 1秒に30回更新（約33.33msごと）
ポイント：PC性能や負荷でFPSは変動します。フレーム数に依存した計算（例：毎フレーム5px動かす）をすると、PCごとに速度が変わってしまいます。
2. Unityの基本ループと主要メソッド
Unity（Unity 6含む）では、代表的に次の順序で処理が進みます（概念図）：
- FixedUpdate（必要回数）… 物理（Rigidbody/Collider）用の固定時間ステップ
- Update … 毎フレーム1回
- LateUpdate … Updateの後処理（カメラ追従など）
- 描画（レンダリング）
それぞれの役割：
- Update：入力、UI、非物理の移動やロジック
- FixedUpdate：物理挙動（Rigidbody の移動、力の適用）
- LateUpdate：追従や後追い計算（キャラの位置が確定した後にカメラを寄せる、など）
3. 時間の扱い：deltaTime ファミリー
- Time.deltaTime「直近のフレーム間の経過時間（秒）」。UpdateやLateUpdateで使う。
- Time.fixedDeltaTime「物理ステップの固定時間（秒）」。FixedUpdateで使う。既定値は 0.02（= 50Hz）。
- Time.unscaledDeltaTimeTime.timeScale の影響を受けない経過時間。ポーズ中のUIアニメ等で使う。
- Time.timeScaleゲーム全体の時間の速さ。0でポーズ、0.5で半分の速度。物理は基本的にこれに追従。
重要：Update では Time.deltaTime、FixedUpdate では Time.fixedDeltaTime を使うのが原則。
4. フレームレート非依存の移動（Update版）
悪い例（PCによって速度が変わる）：
// 毎フレーム 5 ユニット動く → FPSが高いほど速くなる
transform.Translate(Vector3.forward * 5f);良い例（時間で正規化）：
public float speed = 5f;
void Update()
{
// 1秒あたり speed ユニット移動（FPSに依存しない）
transform.Translate(Vector3.forward * speed * Time.deltaTime);
}5. 物理は FixedUpdate＋Rigidbody で
物理演算は 一定間隔（fixedDeltaTime）で積分されるため、Rigidbody の移動は FixedUpdate で行います。
3D（Rigidbody）の例
using UnityEngine;
[RequireComponent(typeof(Rigidbody))]
public class PlayerMover : MonoBehaviour
{
public float speed = 3f;
Rigidbody _rb;
Vector3 _input;
void Awake() => _rb = GetComponent<Rigidbody>();
void Update()
{
// 入力はUpdateで取得（毎フレーム変わるため）
float h = Input.GetAxisRaw("Horizontal");
float v = Input.GetAxisRaw("Vertical");
_input = new Vector3(h, 0, v).normalized;
}
void FixedUpdate()
{
// 実際の移動はFixedUpdateで、時間は fixedDeltaTime を使う
Vector3 delta = _input * speed * Time.fixedDeltaTime;
_rb.MovePosition(_rb.position + delta);
}
}2D（Rigidbody2D）の例
using UnityEngine;
[RequireComponent(typeof(Rigidbody2D))]
public class PlayerMover2D : MonoBehaviour
{
public float speed = 3f;
Rigidbody2D _rb;
Vector2 _input;
void Awake() => _rb = GetComponent<Rigidbody2D>();
void Update()
{
float h = Input.GetAxisRaw("Horizontal");
float v = Input.GetAxisRaw("Vertical");
_input = new Vector2(h, v).normalized;
}
void FixedUpdate()
{
Vector2 delta = _input * speed * Time.fixedDeltaTime;
_rb.MovePosition(_rb.position + delta);
}
}よくあるミス：Rigidbody を transform.position += … で動かす（補間が乱れ、貫通やガタつきの原因）。MovePosition/MoveRotation を使いましょう。
6. カメラは LateUpdate で「後追い」
キャラクターの移動が終わった 後 にカメラを寄せるとブレが減ります。
public class FollowCamera : MonoBehaviour
{
public Transform target;
public Vector3 offset = new Vector3(0, 5, -7);
public float damping = 6f;
void LateUpdate()
{
if (!target) return;
// 指数補間（フレームレート非依存のなめらか補間）
float t = 1f - Mathf.Exp(-damping * Time.deltaTime);
Vector3 desired = target.position + offset;
transform.position = Vector3.Lerp(transform.position, desired, t);
transform.LookAt(target);
}
}7. アニメーションとフレーム
Animator の Update Mode は3種類：
- Normal：timeScale の影響を受ける（通常）
- Animate Physics：物理ステップに同期（Rigidbody連動のキャラ向け）
- Unscaled Time：timeScale の影響を受けない（ポーズ中にUIだけ動かしたい等）
// 例：物理と同期させたい
animator.updateMode = AnimatorUpdateMode.AnimatePhysics;8. コルーチンと時間
- yield return null; … 次の フレーム まで待つ（スケール影響なし）
- yield return new WaitForSeconds(t); … スケール影響あり（timeScale=0 だと止まる）
- yield return new WaitForSecondsRealtime(t); … スケール影響なし（ポーズ中も動く）
IEnumerator Blink(TextMeshProUGUI label)
{
while (true)
{
label.enabled = !label.enabled;
yield return new WaitForSecondsRealtime(0.5f); // ポーズ中も点滅
}
}9. VSync とフレームレート制御
- VSync（垂直同期）：画面リフレッシュと描画を同期。画面のティアリングを防止。Quality 設定の VSync Count で制御。
- Application.targetFrameRate：任意の上限FPSを指定（VSyncが有効だと VSyncが優先 されることに注意）。
void Start()
{
QualitySettings.vSyncCount = 0; // VSync無効（検証用）
Application.targetFrameRate = 60; // 60FPSを狙う
}実機（Android/iOS）やエディタでは挙動が異なる場合あり。最終ターゲット環境で検証 すること。
10. FPSを測るシンプルな表示
開発中の計測用（OnGUIはデバッグ限定でOK）：
using UnityEngine;
public class FpsMeter : MonoBehaviour
{
float _accum, _time;
int _frames;
float _fps;
void Update()
{
_frames++;
_accum += Time.unscaledDeltaTime; // ポーズの影響を受けない
if (_accum >= 0.5f) // 0.5秒ごとに更新
{
_fps = _frames / _accum;
_frames = 0;
_accum = 0f;
}
}
void OnGUI()
{
GUI.Label(new Rect(10, 10, 150, 30), $"{_fps:F1} FPS");
}
}11. 典型的な落とし穴と対策
- UpdateでRigidbodyを位置移動 → FixedUpdate＋Move系 に切り替える
- deltaTimeを掛け忘れ → 速度×時間 の形に統一
- FixedUpdateで Time.deltaTime を使う → Time.fixedDeltaTime に修正
- ポーズ中の演出が止まらない／止まってしまう
- 止めたい：WaitForSeconds（スケールに従う）
- 止めたくない：unscaledDeltaTime / WaitForSecondsRealtime
- 急な負荷増でワープ（大きすぎるdeltaTime）
- Time.maximumDeltaTime を小さめに設定して一度に進む最大時間を制限する方法もある（高度な対策）。
12. 実験して理解を深める（ミニ課題）
- VSyncのON/OFF と targetFrameRate を切り替えて FPSの変化を観察
- Updateで移動 と FixedUpdateでRigidbody移動 を比べ、段差での貫通/ガタつきを検証
- timeScale=0 にして、WaitForSeconds と WaitForSecondsRealtime の違いを体感
- カメラ追従を Update と LateUpdate で切り替え、ブレの違いを比較
13. まとめ（チェックリスト）
- 非物理の移動は Update × Time.deltaTime
- 物理挙動は FixedUpdate × Time.fixedDeltaTime ＋ Rigidbody.MovePosition
- カメラや追従は LateUpdate
- ポーズやUIエフェクトは unscaledDeltaTime / WaitForSecondsRealtime
- VSync と Application.targetFrameRate の関係を理解
- まずは ターゲット端末でFPSを計測、体感と数値で確認
付録：最小サンプル（非物理・物理・カメラ）
非物理の一定速度移動（キーボード）
using UnityEngine;
public class SimpleMove : MonoBehaviour
{
public float speed = 4f;
void Update()
{
float h = Input.GetAxisRaw("Horizontal");
float v = Input.GetAxisRaw("Vertical");
Vector3 dir = new Vector3(h, 0, v).normalized;
transform.position += dir * speed * Time.deltaTime;
}
}物理での等速移動（Rigidbody）
using UnityEngine;
[RequireComponent(typeof(Rigidbody))]
public class PhysicsMove : MonoBehaviour
{
public float speed = 4f;
Rigidbody rb;
Vector3 dir;
void Awake() => rb = GetComponent<Rigidbody>();
void Update()
{
dir = new Vector3(Input.GetAxisRaw("Horizontal"), 0, Input.GetAxisRaw("Vertical")).normalized;
}
void FixedUpdate()
{
rb.MovePosition(rb.position + dir * speed * Time.fixedDeltaTime);
}
}LateUpdateでの滑らかカメラ追従
using UnityEngine;
public class SmoothFollow : MonoBehaviour
{
public Transform target;
public Vector3 offset = new Vector3(0, 5, -8);
public float damping = 6f;
void LateUpdate()
{
if (!target) return;
float t = 1f - Mathf.Exp(-damping * Time.deltaTime);
transform.position = Vector3.Lerp(transform.position, target.position + offset, t);
transform.LookAt(target);
}
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