2017年10月10日火曜日

Webデザイナー・クリエーター・プログラマーが Raspberry Pi を活用するために必要な知識

自分のための備忘録。
間違ってることも自信満々に書いてたりするぞ!
※このページは私が飽きるまで随時更新されます。

電圧と電流

よく水に例えられるが私は「電圧は水の高さ」という例えより(高さって位置エネルギーじゃんイミフw)下記サイトの水鉄砲の例えのほうが理解が早かった。
電気の資格とお勉強 オームの法則

電流は決まった量が流れるのではなく、回路に要求される分流れる、というイメージ。
電源側で制御するものではない。

直列と並列(分圧・分流)

電池を直列と並列にした場合や、抵抗を直列と並列にした場合などについて。

電池

  • 直列にすると電圧は足し算。
  • 並列にすると電圧は1個分で、容量が増える。

抵抗を直列

  • 抵抗値(合成抵抗)は単純に足し算
  • 電圧がそれぞれの抵抗値に合わせて割り振られる(入力より減る)
  • 電流は同一量

抵抗を並列

ラズパイの GPIO で扱える最大(?)電圧と電流

以下のサイトによると
第22回 Raspberry PiのGPIO概要 ツール・ラボ
電圧は

  • 読み取り(入力)時は0V~3.3V

電流は

  • GPIOピン1本あたりの最大電流は(入出力ともに)16mA
  • 複数本のGPIOピンを使用する場合、同時に流せる電流の合計は50mAまで
  • 目安としては、制限の半分、つまり8mA
という制限を厳守しないと壊れるらしいです。

電子回路シミュレータ

Tinkercad の circuits
旧123D Electronics Lab。要無料ユーザー登録。
すごく便利!

最も手軽だが、バグが多い。

EasyEDA
設定で日本語化できる。要無料ユーザー登録。使い込むには要課金。

パーツについて

抵抗

電圧とか電流とか下げるときに使う。
いざ購入しようとした時に種類の多さにビビる。
まずは1/4wカーボン抵抗で、100Ω~1000Ω(1KΩ)を適当な区切りで用意しておけばいいかと。
1種類につき10個くらいしか使わないけど、1袋100個入りだったりする。
今の技術なら直接数値を記載することもできるであろうが、頑なに謎の色線で抵抗値を表す初心者キラー。

LED

なぜか初心者は最初にこれをチカチカさせることを推奨される。
これまた、購入しようとすると種類の多さにビビる。
そもそもオマエの使っているその赤いLEDは一体どれだと言いたくなるが、大抵はそんなことまで記載されていない入門書が大半。
実際には足が2本のならば、ほぼなんでもいい。

トランジスタ

このパーツについては以下のページがわかりやすいと思った。
足の並びは ECB (えくぼ)と覚えるのが良いらしい。
これが使えるようになると、電圧や電流の制限が厳しい Raspberry Pi でも、乾電池を使って色々できるようになるので楽しい。

リレー

物理的に「カチッ」って音がするのでビビる。
コイルを使っているのでダイオードを逆並列に接続する必要がある。
(切った瞬間にすごい電圧が流れるのを逃がす)
動かすためには大きな電流が流れることになり、ラズパイではあまり使用されないかも。

ダイオード


コンデンサ

種類多すぎ意味不明(・口・)

電解コンデンサ

LED みたいに極性(+と-)があるので間違えたらイカン。

パスコン(バイパスコンデンサ)(デカップリングコンデンサ)という使い方

直流電圧を安定させるために配置するコンデンサのこと。
そういう種類のコンデンサがあるのではなく、コンデンサの役割名。
安定した電源を供給したいものの近くに置くほど効果的。←物理的に近く?回路的に近く?

三端子レギュレータ


人感センサー・RIP・焦電型赤外線センサー

パーツというよりパーツの集合体であるモジュールと言うべきだが、そもそも色々な呼び名があって混乱する。
3.3Vでも動くとデータシートに書かれていても、大抵5Vに繋がないと安定しない。
私は3.3Vに繋いだら1分間隔くらいで勝手に出力が ON になるという不安定さを確認しました。

昇圧・降圧について

5V を 3V に下げたいとか上げたいとかのこと。

昇圧


降圧

ラズパイだとこっちのほうがよく使うかも。
色々方法がある。

三端子レギュレータを使う

最も簡単で安定らしい。
必要な電圧を出力してくれる種類を選べばいいだけ。

ダイオードを使う

ダイオード1個で 0.6V とか 0.7V 下がるので、それをいくつか直列で繋げて理想の電圧へ下げる方法。

抵抗を使う

つまり分圧するということ。
この方法だと降圧した先に繋がるものの抵抗(負荷)も考慮して組む必要がある。
そのため汎用性はなく、電流が変化するような回路には使えない。

プログラミング

Python

ver2系と3系があるけど、3でいいと思うよ。
なんかみんなこれ使ってる。

Node-RED

私はこっち使ってます。
Raspbian に標準インストールされてるけど、肝心な node.js が古いため、ドキュメントの指示通りインストールし直したほうがフルに機能が使えるようになって捗る。
指示通りにターミナルにbashコマンドをコピペして実行すれば、後は勝手にやってくれます。
既存の設定やフローも維持してくれるので安心だぞ。

USB

電源として利用したい場合

そもそも USB からの電力供給は規格で 5V で 100mA~500mA と決まっている様子。(たぶん USB2.0までの話)
ただし、色々なページを見る限り USB ホストへ「これくらい電力使うよ」と申告したりする手続きをしないで、こそーり電源としてのみ拝借する場合は 100mA までに制限しておくのが無難な様子。

USB Raspberrypi.org
USBポートは電源ではありません Dai ISHIJIMA's Page
USB端子から5ボルトを取る方法 作る人(つくるんちゅ)日記

音楽・動画の再生

最初から入っている OmxPlayer を使えば GPU が利用できるのでスムーズな再生が期待できるらしいです。

2017年9月20日水曜日

RPGツクールから自宅のWEBカメラを操作する

気は確かか?とか言われそうですが確かです。

昨今、あらゆる技術やサービスの敷居か下がってきていると感じたので、それらを組み合わせて何かできないかと考えた結果、このようなことになってしまいましたw

本件で使用した主なツールは以下のようなものです。
■ハードウェア
Raspberry Pi 3
■サーバーソフトウェア
Node-RED
■ゲーム作成ツール
RPGツクールMV

いずれも学習コストの低さが売りのツールなので、マニュアルとかを見ればすぐに扱えるようになると思います。
難易度的にも差はないと思うので、既にどれかひとつでも扱えるのなら、他のツールも余裕なはずです。
つまり、もしあなたがツクールでゲームを作れる根性があるのなら Raspberry Pi と Node-RED を駆使した IoT(モノのインターネット)くらい余裕な時代になったわけですよ!(暴論)

ラズパイとウェブカメラと百均のスピーカーとカービィとカービィ

出来上がったモノの紹介

ゲーム内で然るべき操作をすると、自宅のウェブカメラが撮影を行い、ゲーム上でその写真を確認することができます。


実動版を公開しても良かったのですが、Raspberry Pi で他のこともやりたいし、いつまで自宅で動かしてるかも分からないので、サーバー処理だけ除いたモノを公開しています。

とてもよくわかる構成と撮影の流れ

私が渾身の力を込めて描いた構成図をご覧ください。
わ け わ か ら ん w
一応説明いたしますと、インターネットより上が自宅です。
Raspberry Pi がサーバーで、その中で Node-RED が動いていて、ゲームやら画像やらをプレイヤーに配信する、という構成で、ゲームからは以下のような流れで撮影が行われます。
  1. プレイヤーがゲーム内で撮影ボタンを押す
  2. すると、ゲームから Node-RED に XMLHttpRequest で HTTPリクエストが発生
  3. リクエストを受け取った Node-RED が撮影と画像の更新の Linux コマンドを実行
  4. その後、プレイヤーが写真を見るイベントを実行したら、ゲームのエラー表示要素「ErrorPrinter」を利用して画像を表示する
あ、図中のRPGツクールMVとは、RPGツクールMVで作られたHTML5形式のゲームということですよ。念のため。

もうちょっと詳しく

ここからは「おいらもやってみたい!」とかいう奇特な方へ向けた情報をダラダラと提供します。

それぞれどうやって入手するの?

2017年9月現在の情報です。

Raspberry Pi

買いましょう。
ラズパイ正規総代理店のアールエスコンポーネンツと契約を結んだ個人向けの正規代理店の Raspberry Pi Shop by KSY(ややこしいw)での購入をおすすめします。(アフィとか無いから素直にクリックしとけ)
Amazon などと比較しても安いことが多いです。

私は Raspberry Pi 3(5,000円くらい)を使用しましたが、恐ろしく安い Raspberry Pi Zero(700円くらい)とかでも可能なはずです。
初心者はACアダプターなども含まれるセットを買うのが無難です。

流行っているのでネットや本で多くの情報を得ることができます。
でも古い情報には注意です。(OSガー、ニホンゴガー、とかいう問題はもはや過去のもの)
あと、やたらコマンドを打たせたがるページが多いですが、ほとんどの作業は GUI 上でも行なえるので、CLI 恐怖症の人も安心だぞ(ちょっとウソです)

ちなみに公式サイトはこちら(英語が読めない人は Chrome の翻訳機能で頑張れ)

Node-RED

ラズパイの標準 OS 「Raspbian」に、もとから含まれています。
詳しくはこちら→Node-RED日本ユーザ会 : ドキュメント
比較的情報が少ないのがネック。

RPGツクールMV

税別7,980円。買いましょう。
ただし、まれに Steam で 80%OFF とかしているため買い時が難しいですw
詳しくはこちら→RPGツクールMV

ゲーム(ツクール)からどうやって XMLHttpRequest を送っているの?

PNDK_HttpRequest プラグインを利用しています。
◆プラグインコマンド:PNDK_HR clear
◆プラグインコマンド:PNDK_HR send http://sample.com:1880/shoot/
という感じに、リクエストを投げっぱなしにしてるだけです。

どうやってゲーム内に画像を表示しているの?

ぶっちゃけゲーム内じゃないんですよね。
ツクールは元々、エラー表示のために「ErrorPrinter」という ID をもつ <p> 要素が HTML 内に用意されているので、そこに <img> 要素を突っ込んでるだけです。
イベントコマンドの「スクリプト」で直接以下のような javascript を書いています。
【注】このBlogの制約で<>は全角になっています!
var elem = document.getElementById("ErrorPrinter");
elem.innerHTML = "img src='http://sample.com:1880/rpg/www/photo.jpg'";
消すときは以下のようなスクリプトを実行させています。
var elem = document.getElementById("ErrorPrinter");
elem.innerHTML = "";

え?なんでツクール使ってんの?HTML と JS でいいじゃん。

使いたかったからDEATH!

どうやってラズパイからWebカメラに撮影させてるの?

ラズパイに fswebcam パッケージをインストールして Node-RED の exec ノードで fswebcam コマンドを利用して撮影と画像更新を行っています。
こんな感じ("写真を取って撮って保存"のところ)です↓
Node-RED で作ったフロー

ウェブサーバーは?

Node-RED の設定で httpStatic を指定しています。
指定したディレクトリに HTML とか JPEG とかを置いています。
詳しくこちら→ Node-RED日本ユーザ会 : 設定

ちなみに自鯖にはダイナミックDNSを利用

ダイナミックDNS(DDNS)のサービスは mydns.jp を利用しています。
先の Node-RED のフローの"1時間毎にDDNS更新"のところで IP を通知しています。

はんだ付けとかするの?

せーへんせーへん。
USB とか差し込むだけやで。

ポート開けるんだよね?

せやで。
Node-RED の初期設定での使用ポートは 1880 だに。
お使いのネットワーク機器の設定が必要たい。

最後に

べつに何千円もかけて部屋を覗かれるゲームを作りたかったわけではないですよ。ええ。

ラズパイに人感センサーとか赤外線リモコンモジュールとか追加してみたり、Node-RED で WebSocket サーバー動かしてツクールにオンライン要素追加してみたり色々やりたいことがあるので、またなんか作ったら公開したいと思います。


2017年8月25日金曜日

ゲームが作れる!簡単ビジュアルプログラミングツールのまとめ

学校とかでプログラミングを勉強して、ゲームを作りたくなっちゃうお友達がわんさか増えると見込んで、簡単にゲームが作れる初心者向けのソフト(ツール・ゲームエンジン)を紹介するよ!

とりあえずいきなり Unity に手を出して挫折した人にもオススメだぞw

Scratch(スクラッチ)

https://scratch.mit.edu/
[日本語][無料][パソコン(Flash)]

たぶん一番有名で、一番使われているであろうビジュアルプログラミングツール。
完全に日本語化されていて、チュートリアルなんかの使い方説明も充実しているので、初めての人でもかんたん安心!
ゲームの仕組みや作り方を学習するには、うってつけです。

でも、2020年に開発を終了することが決定した Adobe Flash を利用している点が将来的に不安。(このページは2017年に書かれたよ)
たぶん Adobe Air を利用したオフラインエディターが今後の主流になるのかも?
それとも HTML5 化されるのかな?

それと日本語化されているのはすごく嬉しいけど、あまりそのことに慣れてしまうと他のプログラミング言語は英語がベースなので、もう少し本格的なゲームを作りたくなった時に苦労するかも……

プログラミン

http://www.mext.go.jp/programin/
[日本語][無料][パソコン(Flash)]

文部科学省が Scratch(スクラッチ)を参考にして作ったツールとのこと。
なんかやたらかわいくて、楽しくプログラミングの学習ができる。
反面、あまり本格的なゲーム制作には向かない。
あとなぜか Scratch とは逆にブロックを上に積み上げていく方式なのが、他の言語から見てもちょっと不自然……
Flash を利用しているという不安点は Scratch と同じ。

Viscuit(ビスケット)

http://www.viscuit.com/
[日本語][無料][パソコン(Flash)・スマホ(アプリ)]

かなり変わった方法で絵を動かしたりするので、ゲーム作りの勉強としては役に立たない。
そもそも他とはコンセプトが違うようだ
これも学習用ということで、ゲーム制作にはぜんぜん物足りないかな。
ちなみに食べるビスケット(Biscuit)とは文字が違うので注意。

プログル

http://proguru.jp/
[日本語][無料][パソコン・スマホ(ブラウザ)]

これゲームは作れない(/・ω・)/
勉強用だったわ。


「アクションエディター4」

http://omoshiro-game.com/
[日本語][無料][パソコン]

無料で 2D のアクションやシューティングゲームを制作できる Windows ソフト。
プログラムするというより、キャラクターの行動や強さを設定して作る、というイメージ。
画像の規格など、理解しないと使いこなせない部分も多いため、けっこう難しめだけどヘルプ(説明書)をザッと読んでみて理解できそうならチャレンジしてみよう!


RPGツクールMV

https://tkool.jp/
[日本語][有料][パソコン・スマホ(ブラウザ)]

その名の通り RPG を作るのに特化したゲーム作成ツール。
HTML5でゲームを出力できるので、スマホのブラウザでも遊べるゲームが作れるのが特徴!
ニコ動のサービス「RPGアツマール」にも投稿できちゃいます。
一応、ビジュアルプログラミングと言えなくもないと私は思ってるw

しかし1万円くらいするソフトなので、お子様はお年玉のチカラを借りる必要がある。
ちなみに学生には敷居が高いけど STEAM ではたまに半額セールとか(時には80%オフとか)やっているので興味のある人は Twitter でツクール開発部さんをフォローしておくと安くゲットできるチャンスをお知らせしてもらえるぞ。


ティラノビルダー(TyranoBuilder)

http://b.tyrano.jp/
[日本語][無料][パソコン・スマホ]

アドベンチャー・ノベル系ゲームが作れる開発ツールです。
イラストと文章を書くのが好きな人にピッタリなツールだね。
HTML5でゲームを出力できるので、スマホのブラウザでも遊べるゲームが作れるのが特徴!
ゲームが完成したら「ノベルゲームコレクション」というサイトに投稿しませう。

SMILE GAME BUILDER(スマイルゲームビルダー)

http://smilegamebuilder.com/jp/
[日本語][有料][パソコン]

プログラミング不要で 3D RPGを制作できる RPG 制作ツール。
しかし約1万円かつ購入は STEAM からのみと、ちょっと敷居は高め。
興味がある人は、まずは無料体験版を試してみよう。

Stencyl

http://www.stencyl.com/
[英語][無料と有料][パソコン・スマホ]

2D ゲーム作成に特化したゲーム作成ソフトウェア。
パソコンで作って Flash やスマホアプリとして出力することができる、どちらかというとプロ向けのツール。
バージョン3.5.0からは HTML5 に出力することもできるようになるらしいぞ!
でも残念ながら英語だ!

PlayCanvas(プレイキャンバス)

https://playcanvas.com/
[そこそこ日本語w][無料と有料][パソコン・スマホ(ブラウザ)]

まず最初に言っておくがこいつは全然ビジュアルプログラミングじゃない(爆)
3D ゲームをブラウザ上で作って遊べるゲームエンジン。
作成画面は英語だけど、日本ではGMOクラウド社が販売をおこなっているので、マニュアルはひと通り日本語化されているし、作成画面も Google Chrome ブラウザの翻訳機能を利用すれば、そこそこ理解できる内容になるので、結構ハードルは低めなんじゃないかなと思う。
そんなことより 3D ゲームは 2D ゲーム以上に覚えることが多いので、そっちのほうが大変。

MIT App Inventor

http://appinventor.mit.edu/explore/
[英語][無料][スマホ(Android)]

ビジュアルプログラミングでスマホアプリが作れちゃうツールです。
スマホ特有の GPS や 加速度センサーなどを利用したアプリも作れます。
ただしゲーム専用ではなく、色々なアプリが作れるタイプのツールなので、アクションゲームなどを作るのには不向き。
そしてなにより英語だ!
ちなみに Scratch(スクラッチ)と同じくマサチューセッツ工科大学(MIT)が提供しているゾ★



おわりに

なんだかんだでビジュアルプログラミングからノンプログラミング、果ては全然プログラミングが必要なものまで色々と紹介してしまいましたw
Unity と Unreal Engine は本ページの目的とも違いますし、意図的に外しています。

確かにみんなが使っている Unity とかのほうが情報も多いし安心感は大きいと思うけど、どんなゲームでも Unity で作ればオールOKというわけでもなく、作る人の技量や作りたいゲームの内容にあったツールを使っていくほうが、きっと有意義であり効率も良いと私は思っています。

どのツールを使うかより、どんなゲームを作るかのほうが大事ですからね★