【Swift】SpriteKitの使い方。物理エンジンを使ってノードに重力をかける。(Swift 2.2、XCode 7.3)

2016年7月28日2020年6月16日

物理エンジンとは

本記事ではSpriteKitの機能の物理エンジンについて説明する。

物理エンジンとは、ノードに重力加速度や衝突などの物理現象を発生させる機能である。この機能を使うと、現実世界と同じようような物理運動をするノードを表現できる。

ノードを落下させる

実際に物理エンジンを使ってノードを画面下に落としてみよう。以降の手順を行う前のXcodeプロジェクトをGitHubに置いたので、試してみる方はご利用下さい。
⇒「テスト用プロジェクト」

以下のコードは変更前のTestScene.swift。

TestSceneが現在シーンになったら、背景と鳥2匹のノードをシーンに設定している。

//
//  TestScene.swift
//

import Foundation
import SpriteKit

class TestScene:SKScene {
    
    var birdNode1:SKSpriteNode!
    var birdNode2:SKSpriteNode!
    
    //現在シーン設定時の呼び出しメソッド
    override func didMoveToView(view: SKView) {
        
        //背景画像のノードを作成する。
        let backNode = SKSpriteNode(imageNamed: "mountain")
        
        //背景画像のサイズをシーンと同じにする。
        backNode.size = self.frame.size
        
        //背景画像の位置をシーンの中央にする。
        backNode.position = CGPointMake(CGRectGetMidX(self.frame), CGRectGetMidY(self.frame));
        
        
        //鳥のノードを作成する。
        birdNode1 = SKSpriteNode(imageNamed: "bird1")
        birdNode2 = SKSpriteNode(imageNamed: "bird2")
        
        //鳥の座標を指定する。
        birdNode1.position = CGPointMake(self.frame.width / 3, CGRectGetMidY(self.frame));
        birdNode2.position = CGPointMake(self.frame.width * 2 / 3, CGRectGetMidY(self.frame));
        
        //ノードをシーンに追加する。
        self.addChild(backNode)
        self.addChild(birdNode1)
        self.addChild(birdNode2)
    }  
}

// TestScene.swift

import Foundation

import SpriteKit

class TestScene:SKScene {

var birdNode1:SKSpriteNode!

var birdNode2:SKSpriteNode!

//現在シーン設定時の呼び出しメソッド

override func didMoveToView(view: SKView) {

//背景画像のノードを作成する。

let backNode = SKSpriteNode(imageNamed: "mountain")

//背景画像のサイズをシーンと同じにする。

backNode.size = self.frame.size

//背景画像の位置をシーンの中央にする。

backNode.position = CGPointMake(CGRectGetMidX(self.frame), CGRectGetMidY(self.frame));

//鳥のノードを作成する。

birdNode1 = SKSpriteNode(imageNamed: "bird1")

birdNode2 = SKSpriteNode(imageNamed: "bird2")

//鳥の座標を指定する。

birdNode1.position = CGPointMake(self.frame.width / 3, CGRectGetMidY(self.frame));

birdNode2.position = CGPointMake(self.frame.width * 2 / 3, CGRectGetMidY(self.frame));

//ノードをシーンに追加する。

self.addChild(backNode)

self.addChild(birdNode1)

self.addChild(birdNode2)

}

TestScene.swiftに以下のメソッドを追加する。

ノードにSKPhysicsBodyのインスタンスを設定するだけで、そのノードは重力を受ける物体として落下し始める。引数には、物体の領域を指定するための画像とサイズを与えている。

//画面タッチ時の呼び出しメソッド
override func touchesBegan(touches: Set<UITouch>, withEvent event: UIEvent?) {

    //鳥ノードに物理ボディを設定する。
    birdNode1.physicsBody = SKPhysicsBody(texture: birdNode1.texture!, size:birdNode1.size)

}

//画面タッチ時の呼び出しメソッド

override func touchesBegan(touches: Set<UITouch>, withEvent event: UIEvent?) {

//鳥ノードに物理ボディを設定する。

birdNode1.physicsBody = SKPhysicsBody(texture: birdNode1.texture!, size:birdNode1.size)

}

以下は実際のプレイ動画

タップしたノードを落下させる

ちなみに、物理エンジンとは関係ないが、タップしたノードに物理ボディを設定するには以下のようにする。

//画面タッチ時の呼び出しメソッド
override func touchesBegan(touches: Set<UITouch>, withEvent event: UIEvent?) {
    
    //タッチした座標のノードを取得する。
    let location = touches.first!.locationInNode(self)
    let node = nodeAtPoint(location) as! SKSpriteNode
    
    //鳥ノードの場合、物理ボディを設定する。
    if(node == birdNode1 || node == birdNode2){
        node.physicsBody = SKPhysicsBody(texture: node.texture!, size:node.size)
    }
}

//画面タッチ時の呼び出しメソッド

override func touchesBegan(touches: Set<UITouch>, withEvent event: UIEvent?) {

//タッチした座標のノードを取得する。

let location = touches.first!.locationInNode(self)

let node = nodeAtPoint(location) as! SKSpriteNode

//鳥ノードの場合、物理ボディを設定する。

if(node == birdNode1 || node == birdNode2){

node.physicsBody = SKPhysicsBody(texture: node.texture!, size:node.size)

}

以下は実際のプレイ動画

画面外に落ちていかないようにする

先ほどの例では、ノードは画面下端を通りぬけてそのまま落ちていく。画面端から物体を出ていかないようにしたい場合は以下のコードをdidMoveToViewメソッドに追加する。

画面端を物体の領域とする物理ボディをシーンに設定した。

//現在シーン設定時の呼び出しメソッド
override func didMoveToView(view: SKView) {

    ‥省略‥

    //画面端に物理ボディを設定する。
    self.physicsBody = SKPhysicsBody(edgeLoopFromRect: self.frame)
}

//現在シーン設定時の呼び出しメソッド

override func didMoveToView(view: SKView) {

‥省略‥

//画面端に物理ボディを設定する。

self.physicsBody = SKPhysicsBody(edgeLoopFromRect: self.frame)

}

以下は実際のプレイ動画。

もちろん、以下コードのように枠のサイズを指定すれば任意の場所を壁にできる。

//現在シーン設定時の呼び出しメソッド
override func didMoveToView(view: SKView) {
    
    ‥省略‥

    //物理ボディを設定する。
    self.physicsBody = SKPhysicsBody(edgeLoopFromRect: CGRectMake(0, 100, frame.size.width, frame.size.height))
        
}

//現在シーン設定時の呼び出しメソッド

override func didMoveToView(view: SKView) {

‥省略‥

//物理ボディを設定する。

self.physicsBody = SKPhysicsBody(edgeLoopFromRect: CGRectMake(0, 100, frame.size.width, frame.size.height))

}

以下は実際のプレイ動画

地面用のノードを追加する

地面用のノードを追加して落下するノードが落ちないようにしてもいい。その際、地面用のノードが落下してしまわないように、ノードのdynamicプロパティをfalseにすること。

具体的にはdidMoveToViewメソッドを以下のコードのように変更する。

//現在シーン設定時の呼び出しメソッド
override func didMoveToView(view: SKView) {
    
    //背景画像のノードを作成する。
    let backNode = SKSpriteNode(imageNamed: "mountain")
    
    //背景画像のサイズをシーンと同じにする。
    backNode.size = self.frame.size
    
    //背景画像の位置をシーンの中央にする。
    backNode.position = CGPointMake(CGRectGetMidX(self.frame), CGRectGetMidY(self.frame));
    
    
    //鳥のノードを作成する。
    birdNode1 = SKSpriteNode(imageNamed: "bird1")
    birdNode2 = SKSpriteNode(imageNamed: "bird2")
    
    //鳥の座標を指定する。
    birdNode1.position = CGPointMake(self.frame.width / 3, CGRectGetMidY(self.frame));
    birdNode2.position = CGPointMake(self.frame.width * 2 / 3, CGRectGetMidY(self.frame));
    
    
    //地面のノードを作成する
    let kabeNode = SKSpriteNode(color: UIColor.brownColor(), size: CGSize(width: frame.size.width, height: 100))
    kabeNode.position = CGPointMake(CGRectGetMidX(self.frame), CGRectGetMidY(kabeNode.frame))

    //地面のノードに物理ボディを設定する。
    kabeNode.physicsBody = SKPhysicsBody(rectangleOfSize: kabeNode.frame.size)

    //重力の影響を受けないようにする。
    kabeNode.physicsBody?.dynamic = false

    //ノードをシーンに追加する。
    self.addChild(backNode)
    self.addChild(birdNode1)
    self.addChild(birdNode2)
    self.addChild(kabeNode)
    
}

//現在シーン設定時の呼び出しメソッド

override func didMoveToView(view: SKView) {

//背景画像のノードを作成する。

let backNode = SKSpriteNode(imageNamed: "mountain")

//背景画像のサイズをシーンと同じにする。

backNode.size = self.frame.size

//背景画像の位置をシーンの中央にする。

backNode.position = CGPointMake(CGRectGetMidX(self.frame), CGRectGetMidY(self.frame));

//鳥のノードを作成する。

birdNode1 = SKSpriteNode(imageNamed: "bird1")

birdNode2 = SKSpriteNode(imageNamed: "bird2")

//鳥の座標を指定する。

birdNode1.position = CGPointMake(self.frame.width / 3, CGRectGetMidY(self.frame));

birdNode2.position = CGPointMake(self.frame.width * 2 / 3, CGRectGetMidY(self.frame));

//地面のノードを作成する

let kabeNode = SKSpriteNode(color: UIColor.brownColor(), size: CGSize(width: frame.size.width, height: 100))

kabeNode.position = CGPointMake(CGRectGetMidX(self.frame), CGRectGetMidY(kabeNode.frame))

//地面のノードに物理ボディを設定する。

kabeNode.physicsBody = SKPhysicsBody(rectangleOfSize: kabeNode.frame.size)

//重力の影響を受けないようにする。

kabeNode.physicsBody?.dynamic = false

//ノードをシーンに追加する。

self.addChild(backNode)

self.addChild(birdNode1)

self.addChild(birdNode2)

self.addChild(kabeNode)

}

以下は実際のプレイ動画

重力の方向や加速度を変更する

重力の方向や加速の大きさは画面下方向だけではなく、gravityプロパティの値を変更すれば方向も加速度も自由に変更できる。デフォルトはX方向「0」、Y方向「-9.8」に設定されている。高校の授業で習ったｇ(9.8m/s^2)だ。

例えば、画面左方向に重力をかけたい場合は以下のコードになる。

//現在シーン設定時の呼び出しメソッド
override func didMoveToView(view: SKView) {
        
    ‥省略‥
        
    //重力加速度の設定
    self.physicsWorld.gravity = CGVector(dx:-9.8, dy:0.0)
        
}