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Panda3D SDK のインストール，サンプルプログラムの実行（３次元のゲームエンジン）（Python を使用）（Windows 上）

Panda3D は，オープンソースのソフトウェア，３次元ゲーム，可視化，シミュレーションの機能を持つ．

このページでは、3次元のゲームエンジン Panda3D 1.11 SDK (devel 版) のインストールについて説明する．「devel 版」とある通り、リリース前のものを事前に試したいときに使う．

【目次】

  1. Panda3D のダウンロードとインストール
  2. サンプルプログラムを実行してみる
  3. Panda 3D の主要機能
  4. art-gallery.zip の中の .egg 形式ファイル
  5. 3次元モデルデータの表示プログラムの例

【サイト内の関連ページ】

先人に感謝．

【関連する外部ページ】 http://www.panda3d.org/download.php?sdk&version=devel

前準備

Python 3.12 のインストール

インストール済みの場合は実行不要。

管理者権限でコマンドプロンプトを起動（手順：Windowsキーまたはスタートメニュー > cmd と入力 > 右クリック > 「管理者として実行」）し、以下を実行する。管理者権限は、wingetの--scope machineオプションでシステム全体にソフトウェアをインストールするために必要である。

REM Python をシステム領域にインストール
winget install --scope machine --id Python.Python.3.12 -e --silent --accept-source-agreements --accept-package-agreements
REM Python のパス設定
set "PYTHON_PATH=C:\Program Files\Python312"
set "PYTHON_SCRIPTS_PATH=C:\Program Files\Python312\Scripts"
echo "%PATH%" | find /i "%PYTHON_PATH%" >nul
if errorlevel 1 setx PATH "%PATH%;%PYTHON_PATH%" /M >nul
echo "%PATH%" | find /i "%PYTHON_SCRIPTS_PATH%" >nul
if errorlevel 1 setx PATH "%PATH%;%PYTHON_SCRIPTS_PATH%" /M >nul

【関連する外部ページ】

Python の公式ページ: https://www.python.org/

AI エディタ Windsurf のインストール

Pythonプログラムの編集・実行には、AI エディタの利用を推奨する。ここでは，Windsurfのインストールを説明する。

管理者権限でコマンドプロンプトを起動（手順：Windowsキーまたはスタートメニュー > cmd と入力 > 右クリック > 「管理者として実行」）し、以下を実行して、Windsurfをシステム全体にインストールする。管理者権限は、wingetの--scope machineオプションでシステム全体にソフトウェアをインストールするために必要となる。

winget install --scope machine --id Codeium.Windsurf -e --silent --accept-source-agreements --accept-package-agreements

【関連する外部ページ】

Windsurf の公式ページ: https://windsurf.com/

Panda3D 1.11 SDK のインストール

  1. Windows で，管理者権限でコマンドプロンプトを起動（手順：Windowsキーまたはスタートメニュー > cmd と入力 > 右クリック > 「管理者として実行」）。
  2. 使用する Python のバージョンの確認 
    python --version
  3. Panda3d 最新版のインストール 
    python -m pip install panda3d

公式版 (1.10.15) のサンプルプログラムをダウンロードし、実行してみる

devel 版なので、サンプルプログラムが同封されていません． 公式版 (1.10.15) のサンプルプログラムをダウンロードし、インストールしてみる．

  1. 公式版 (1.10.15) のサンプルプログラムをダウンロードし，展開（解凍）する．

    https://www.panda3d.org/download/panda3d-1.10.15/panda3d-1.10.15-samples.zip

  2. ball-in-maze を実行してみる

    Windows のコマンドプロンプトで，次のコマンドを実行 

    python .\panda3d-1.10.15\samples\ball-in-maze\main.py
  3. ゲーム画面が開けば OK．

    ボールをゴールまでもっていくなど，遊んでみよう． このゲームは，「玉」と「壁」の衝突に関するデモである

Panda 3D の主要機能

上で準備したサンプルプログラムを使い，次の機能を試してみる

光源と影

  1. Windows のコマンドプロンプトで，次のコマンドを実行 
    python .\panda3d-1.10.15\samples\shadows\basic.py
  2. スポットライト，陰影，影が表現できていることを確認する．（見て楽しむ）
  3. もともとのプログラムで，光源を指定している部分は次の通り

テクスチャ

  1. Windows のコマンドプロンプトで，次のコマンドを実行 
    python .\panda3d-1.10.15\samples\bump-mapping\main.py
  2. 模様やでこぼこが表現できている．（見て楽しむ）. マウス操作で回転できる．ESC キーで終了．

art-gallery.zip の中の .egg 形式ファイル

  1. ダウンロードと展開（解凍）

    次のファイルをダウンロードし，展開（解凍）する．

    https://www.panda3d.org/download/noversion/art-gallery.zip

  2. サブディレクトリの下に，ファイル名の末尾が「-egg.zip」のファイルがあるので，展開（解凍）する．
  3. 展開すると，拡張子 .egg のファイルや画像ファイルなどができることを確認

    拡張子 .egg のファイルは 3次元モデルデータ のファイルである．

    3次元モデル：形のデータ．拡大，縮小，移動，変形できるから「モデル」

  4. pview コマンドで，3次元モデルデータの表示ができることを確認する．

    pview コマンドは，Panda 3D に付属している，3次元モデルデータの表示プログラム．

    * .eeg ファイルによっては「灰色」の表示しか出ない場合がある 

    pview ＜ファイル名＞

    実行例

    * マウス操作

    • 左ボタンを押しながらマウスを動かす：　視点移動（上下左右）
    • 右ボタンを押しながらマウスを動かす：　視点移動（前後）

3次元モデルデータの表示プログラム

Wavefront OBJ 形式ファイルの表示

  1. Wavefront OBJ 形式ファイルを準備する

    説明のため Wevefront OBJ形式ファイルを使う． この資料で使用している Wevefront OBJ形式ファイル次からダウンロードできる

  2. テキストファイルの中身を次のように書く 
    import direct.directbase.DirectStart
model = loader.loadModel( "sample.obj" )
model.reparentTo( render )
base.cam.setPos( 0, -500, 0 )
base.cam.lookAt( 0, 0, 0 )

base.run()
  3. テキストファイルを，保存する．

    ファイル名は何でもよいが、日本語などの全角文字は避ける．拡張子は「.py」にする．

  4. 実行する．
  5. Python プログラムの実行

    Python プログラムの実行

    Python 開発環境（Jupyter Qt Console, Jupyter ノートブック (Jupyter Notebook), Jupyter Lab, Nteract, Spyder, PyCharm, PyScripterなど）も便利である．

    Python のまとめ: 別ページ »にまとめ 

    python

    実行結果例

    * マウス操作

    • 左ボタンを押しながらマウスを動かす：　視点移動（上下左右）
    • 右ボタンを押しながらマウスを動かす：　視点移動（前後）

キーボードの矢印キーによる操作

今度は，キーボードの矢印キーを使うプログラム

  1. 今度は、テキストファイルの中身を次のように書く 
    import direct.directbase.DirectStart
model = loader.loadModel( "sample.obj" )
model.reparentTo( render )
base.cam.setPos( 0, -500, 0 )
base.cam.lookAt( 0, 0, 0 )

def forward( ):
    model.setY( model.getY( ) - 10 )
def backward( ):
    model.setY( model.getY( ) + 10 )
def right( ):
    model.setH( model.getH( ) - 10 )
def left( ):
    model.setH( model.getH( ) + 10 )
base.accept( "arrow_up",  forward )
base.accept( "arrow_down", backward )
base.accept( "arrow_right", right )
base.accept( "arrow_left", left )

base.run()
  2. テキストファイルを，保存する．

    ファイル名は何でもよいが、日本語などの全角文字は避ける．拡張子は「.py」にする．

  3. Python プログラムの実行

    Python プログラムの実行

    Python 開発環境（Jupyter Qt Console, Jupyter ノートブック (Jupyter Notebook), Jupyter Lab, Nteract, Spyder, PyCharm, PyScripterなど）も便利である．

    Python のまとめ: 別ページ »にまとめ 

    python

    実行結果例

    * マウス操作

    • 左ボタンを押しながらマウスを動かす：　視点移動（上下左右）
    • 右ボタンを押しながらマウスを動かす：　視点移動（前後）

    * キーボードの矢印キーによる操作もできる

Wavefront OBJ 形式ファイルの読み込み

1. 前準備

  1. c:\Program Files\Python38\lib\site-packages\panda3d\models\ を開くと、「.egg.gz」のファイルがあることを確認

    これらは 3次元モデルのファイル

    「無いよ！」というときは、別のディレクトリを探す。

  2. このディレクトリに、次のファイルをダウンロードする

2. Wavefront OBJ 形式ファイルの読み込み

  1. テキストファイルの中身を次のように書く
    テキストエディタを用いてファイルを作成する． 
    from direct.showbase.ShowBase import ShowBase
from direct.showbase.Loader import Loader

class HelloWorld(ShowBase):

    def __init__(self):
        ShowBase.__init__(self)

        self.scene = self.loader.loadModel("models/environment")
        self.scene.reparentTo(self.render)
        self.scene.setScale(1, 1, 1)
        self.scene.setPos(0, 0, 0)

        self.circle = self.loader.loadModel("models/circle.obj")
        self.circle.reparentTo(self.render)
        self.circle.setScale(1, 1, 1)
        self.circle.setPos(-6, 20, 0)

        self.cone = self.loader.loadModel("models/cone.obj")
        self.cone.reparentTo(self.render)
        self.cone.setScale(1, 1, 1)
        self.cone.setPos(-4, 20, 0)

        self.cube = self.loader.loadModel("models/cube.obj")
        self.cube.reparentTo(self.render)
        self.cube.setScale(1, 1, 1)
        self.cube.setPos(-2, 20, 0)


        self.cylinder = self.loader.loadModel("models/cylinder.obj")
        self.cylinder.reparentTo(self.render)
        self.cylinder.setScale(1, 1, 1)
        self.cylinder.setPos(0, 20, 0)


        self.plane = self.loader.loadModel("models/plane.obj")
        self.plane.reparentTo(self.render)
        self.plane.setScale(1, 1, 1)
        self.plane.setPos(2, 20, 0)


        self.sphere = self.loader.loadModel("models/sphere.obj")
        self.sphere.reparentTo(self.render)
        self.sphere.setScale(1, 1, 1)
        self.sphere.setPos(4, 20, 0)


        self.torus = self.loader.loadModel("models/torus.obj")
        self.torus.reparentTo(self.render)
        self.torus.setScale(1, 1, 1)
        self.torus.setPos(6, 20, 0)

app = HelloWorld()
app.run()
  2. テキストファイルを，保存する．

    ファイル名は何でもよいが、日本語などの全角文字は避ける．拡張子は「.py」にする．

  3. 実行する．

    * 参考のため，Visual Studio Code で Panda3d を使う手順を別のページで説明している．

    Windows のコマンドプロンプトを使いたい場合には， 次のコマンドを実行する． 

    cd ＜先ほど保存したディレクトリ＞
python hoge.py
  4. プリミティブが表示されるので確認する．
  5. マウス操作
    • 左ボタンを押しながらマウスを動かす：　視点移動（上下左右）
    • 右ボタンを押しながらマウスを動かす：　視点移動（前後）

    結果を確認したら，右上の「x」をクリックして終了．　

演習問題：上の手順で３次元モデルを表示しなさい．マウス操作も行いなさい．