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）

【概要】

Panda3D は，オープンソースの3次元ゲームエンジンであり，3次元ゲーム，可視化，シミュレーションの機能を持つ。Python と C++ から利用できる。このページでは，Panda3D SDK のインストールと，サンプルプログラムや3次元モデルの表示の実行を説明する。

【目次】

前準備
Panda3D のインストール
サンプルプログラムを実行してみる
Panda3D の主要機能
art-gallery.zip の中の .egg 形式ファイル
3次元モデルデータの表示プログラム
Wavefront OBJ 形式ファイルの読み込み
演習

【関連する外部ページ】

Panda3D SDK のダウンロード: https://www.panda3d.org/download/

【サイト内の関連情報】

Ubuntu での Panda3D のインストール: 別ページで説明
Panda3D の機能概要（説明資料）: [PDF], [パワーポイント]
3次元のゲームエンジン Panda3D を使ってみる: 別ページにまとめている。

前準備

Python 3.12 のインストール

Pythonのインストールを行い、Pythonのプログラムを実行する環境を整える。扱う環境は、Windows搭載パソコンである。金子研究室では、Python 3.12.10を推奨する。

[Windows での Python 3.12 のインストール手順を見るには、ここをクリック]

Windows での Python 3.12 のインストール

以下のいずれかの方法でPython 3.12をインストールする。Pythonがインストール済みの場合、この手順は不要である。

方法 1：winget によるインストール

【インストールコマンドの実行方法】

管理者権限でコマンドプロンプトを起動する（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」）。そして、コマンド全体をコマンドプロンプトにコピー＆ペーストする。

--scope machine を指定することで、システム全体（全ユーザー向け）にインストールされる。このオプションの実行には管理者権限が必要である。インストール完了後、コマンドプロンプトを再起動するとPATHが反映される。

REM Python 3.12 をシステム領域にインストール
winget install --id Python.Python.3.12 -e --scope machine --silent --accept-source-agreements --accept-package-agreements --override "/quiet InstallAllUsers=1 PrependPath=1 Include_test=0 Include_pip=1 Include_launcher=1 InstallLauncherAllUsers=1 TargetDir=\"C:\Program Files\Python312\""

REM Python と Scripts を PATH 先頭に追加
powershell -NoProfile -Command "$p='C:\Program Files\Python312'; $s=\"$p\Scripts\"; $c=[Environment]::GetEnvironmentVariable('Path','Machine'); if((Test-Path $p) -and (';'+$c+';' -notlike \"*;$p;*\") -and (';'+$c+';' -notlike \"*;$s;*\")){[Environment]::SetEnvironmentVariable('Path',\"$p;$s;$c\",'Machine')}"

方法 2：インストーラーによるインストール

Python公式サイト（https://www.python.org/downloads/）にアクセスし、「Download Python 3.x.x」ボタンからWindows用インストーラーをダウンロードする。
ダウンロードしたインストーラーを実行する。
初期画面の下部に表示される「Add python.exe to PATH」にチェックを入れてから「Customize installation」を選択する。このチェックを入れ忘れると、コマンドプロンプトから python コマンドを実行できない。
「Install Python 3.xx for all users」にチェックを入れ、「Install」をクリックする。

インストールの確認

コマンドプロンプトで以下を実行する。

python --version

バージョン番号（例：Python 3.12.x）が表示されればインストール成功である。「'python' は、内部コマンドまたは外部コマンドとして認識されていません。」と表示される場合は、インストールが正常に完了していない。

Python の開発環境 Visual Studio Code のインストールと Python 用の設定

Python の開発環境Visual Studio Code（プログラムを編集するソフトウェア。以下、VS Code）を整える。

[Windows での Visual Studio Code のインストールと Python 用の設定手順を見るには、ここをクリック]

Windows での Visual Studio Code のインストールと Python 用の設定手順

1. VS Code と拡張機能のインストール

以下のコマンドにより，既存の VS Code を削除し，全ユーザー共有の設定で再インストールしたうえで，拡張機能（VS Code に機能を追加するソフトウェア）をまとめて導入する．

【インストールコマンドの実行方法】

管理者権限でコマンドプロンプトを起動する（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」）。そして，コマンド全体をコマンドプロンプトにコピー＆ペーストする。

インストールコマンド


REM ============================================================
REM Microsoft Visual Studio Code
REM ============================================================
winget uninstall -e --id Microsoft.VisualStudioCode --silent --disable-interactivity --accept-source-agreements
rmdir /s /q C:\ProgramData\vscode-extensions 2>nul
rmdir /s /q "%APPDATA%\Code" 2>nul
rmdir /s /q "%USERPROFILE%\.vscode" 2>nul
rmdir /s /q "%LOCALAPPDATA%\Microsoft\vscode-update" 2>nul

REM VS Code をシステム領域に新規インストール
winget install --scope machine --id Microsoft.VisualStudioCode -e --silent --accept-source-agreements --accept-package-agreements

REM 全ユーザー共有の拡張機能フォルダ
mkdir C:\ProgramData\vscode-extensions 2>nul
icacls "C:\ProgramData\vscode-extensions" /grant "Everyone:(OI)(CI)M" /T

REM スタートメニューのショートカットを --extensions-dir 付きで再作成
rmdir /s /q "C:\ProgramData\Microsoft\Windows\Start Menu\Programs\Visual Studio Code" 2>nul
del "C:\ProgramData\Microsoft\Windows\Start Menu\Programs\Visual Studio Code.lnk" 2>nul
powershell -NoProfile -Command "$s=New-Object -ComObject WScript.Shell; $lnk=$s.CreateShortcut('C:\ProgramData\Microsoft\Windows\Start Menu\Programs\Visual Studio Code.lnk'); $lnk.TargetPath='C:\Program Files\Microsoft VS Code\Code.exe'; $lnk.Arguments='--extensions-dir \"C:\ProgramData\vscode-extensions\"'; $lnk.Save()"
REM ショートカットの検証
powershell -NoProfile -Command "$s=New-Object -ComObject WScript.Shell; $lnk=$s.CreateShortcut('C:\ProgramData\Microsoft\Windows\Start Menu\Programs\Visual Studio Code.lnk'); Write-Host 'TargetPath:' $lnk.TargetPath; Write-Host 'Arguments:' $lnk.Arguments"

REM ファイル / フォルダ右クリックの「Code で開く」を登録
reg add "HKLM\SOFTWARE\Classes\*\shell\VSCode\command" /ve /d "\"C:\Program Files\Microsoft VS Code\Code.exe\" --extensions-dir \"C:\ProgramData\vscode-extensions\" \"%1\"" /f
reg add "HKLM\SOFTWARE\Classes\Directory\shell\VSCode\command" /ve /d "\"C:\Program Files\Microsoft VS Code\Code.exe\" --extensions-dir \"C:\ProgramData\vscode-extensions\" \"%1\"" /f
reg add "HKLM\SOFTWARE\Classes\Directory\Background\shell\VSCode\command" /ve /d "\"C:\Program Files\Microsoft VS Code\Code.exe\" --extensions-dir \"C:\ProgramData\vscode-extensions\" \"%V\"" /f

REM --extensions-dir 付きで起動する code.cmd ラッパを作成
REM （%* を echo で書くと対話的 cmd で失われるため、PowerShell で [char]37+'*' を書き出す）
powershell -NoProfile -Command "$pct=[char]37; $q=[char]34; $c='@echo off'+[char]13+[char]10+$q+'C:\Program Files\Microsoft VS Code\bin\code.cmd'+$q+' --extensions-dir '+$q+'C:\ProgramData\vscode-extensions'+$q+' '+$pct+'*'+[char]13+[char]10; [IO.File]::WriteAllText('C:\ProgramData\vscode-extensions\vscode.cmd',$c,[Text.Encoding]::ASCII)"

REM 拡張機能のインストール
set "CODE=C:\Program Files\Microsoft VS Code\bin\code.cmd"
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --uninstall-extension GitHub.copilot
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --uninstall-extension GitHub.copilot-chat
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --install-extension ms-python.python
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --install-extension ms-python.vscode-pylance
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --install-extension ms-python.debugpy
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --install-extension MS-CEINTL.vscode-language-pack-ja
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --install-extension saoudrizwan.claude-dev
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --install-extension rust-lang.rust-analyzer
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --install-extension tamasfe.even-better-toml
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --install-extension anthropic.claude-code
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --install-extension almenon.arepl
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --list-extensions --show-versions
echo === セットアップ完了 ===

2. Python インタプリタの選択

同一マシンに複数の Python がインストールされている場合，VS Code で使用する Python 本体（インタプリタ：Python プログラムを解釈・実行するソフトウェア）を選択する必要がある．

コマンドパレット（コマンド名で機能を呼び出す VS Code の入力欄）を開く（Ctrl+Shift+P）
Python: Select Interpreter と入力する
表示される一覧から，使用する Python（例：C:\Program Files\Python312\python.exe）を選択する．

Panda3D のインストール

Panda3D は pip でインストールできる。Python 3.12 に対応している。

管理者権限でコマンドプロンプトを起動する（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」）。
使用する Python のバージョンの確認
```
python --version
```

Panda3D のインストール

python -m pip install -U --no-user panda3d

サンプルプログラムをダウンロードし，実行してみる

Panda3D の公式サンプルプログラムをダウンロードして実行してみる。

公式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
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する。
```
python .\panda3d-1.10.15\samples\ball-in-maze\main.py
```
ゲーム画面が開けば成功である。
ボールをゴールまで運ぶなど，遊んでみよう。このゲームは，玉と壁の衝突のデモである。

Panda3D 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

Windows のコマンドプロンプトで，次のコマンドを実行する。
```
python .\panda3d-1.10.15\samples\shadows\basic.py
```
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。
プログラムで光源を指定している部分は次のとおりである。

テクスチャ

Windows のコマンドプロンプトで，次のコマンドを実行する。
```
python .\panda3d-1.10.15\samples\bump-mapping\main.py
```
模様やでこぼこ（バンプマッピング）が表現できている。マウス操作で回転でき，ESC キーで終了する。

art-gallery.zip の中の .egg 形式ファイル

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
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。
展開すると，拡張子 .egg のファイルや画像ファイルができることを確認する。

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次元モデルとは，形のデータである。拡大，縮小，移動，変形できる。
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，Panda3D に付属する3次元モデルデータの表示プログラムである。egg 形式や bam 形式のファイルを表示できる。
```
pview ＜ファイル名＞
```
実行例

マウス操作は次のとおりである。
- 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

Wavefront OBJ 形式ファイルを準備する
説明のため，次の Wavefront OBJ 形式ファイルを使う。
- https://www.kkaneko.jp/sample/obj/sample.obj
- https://www.kkaneko.jp/sample/obj/sample.mtl

テキストエディタで，次の内容のファイルを作る。

from direct.showbase.ShowBase import ShowBase

base = ShowBase()
model = base.loader.loadModel("sample.obj")
model.reparentTo(base.render)
base.cam.setPos(0, -500, 0)
base.cam.lookAt(0, 0, 0)

base.run()

テキストファイルを保存する。ファイル名は自由だが，日本語などの全角文字は避ける。拡張子は「.py」にする。
Python プログラムの実行
```
python ＜保存したファイル名＞.py
```
実行結果例

マウス操作は次のとおりである。
- 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で3次元モデルを操作するプログラムである。

テキストエディタで，次の内容のファイルを作る。

from direct.showbase.ShowBase import ShowBase

base = ShowBase()
model = base.loader.loadModel("sample.obj")
model.reparentTo(base.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()

テキストファイルを保存する。ファイル名は自由だが，日本語などの全角文字は避ける。拡張子は「.py」にする。
Python プログラムの実行
```
python ＜保存したファイル名＞.py
```
実行結果例

マウス操作は次のとおりである。
- 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（複数モデルの表示）

Panda3D のインストール先の panda3d\models\ ディレクトリを開くと，拡張子「.egg.gz」のファイルがあることを確認する。これらは3次元モデルのファイルである。

見つからないときは，別のディレクトリを探す。
このディレクトリに，次のファイルをダウンロードする。
- circle.obj
- cone.obj
- cube.obj
- cylinder.obj
- plane.obj
- sphere.obj
- torus.obj

テキストエディタで，次の内容のファイルを作る。

from direct.showbase.ShowBase import ShowBase

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()

テキストファイルを保存する。ファイル名は自由だが，日本語などの全角文字は避ける。拡張子は「.py」にする。

Windows のコマンドプロンプトで，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 ＜保存したファイル名＞.py

プリミティブ（基本図形）が表示されるので確認する。
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）
確認したら，右上の「x」をクリックして終了する。

演習

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。