３次元ゲームエンジン Panda3D 1.11 SDK (dev 版) のインストール（Ubuntu 上）

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

このページでは、Ubuntu での ３次元ゲームエンジン Panda3D 1.11 SDK (dev 版) のインストールについて説明する．dev 版（開発版）は、リリース前の機能を試すときに使うものであり、動作が不安定な場合がある。安定した動作が必要な場合は安定版（1.10.16）を使う。

【目次】

  1. 前準備
  2. Panda3D 1.11 SDK (dev 版) のインストール
  3. 安定版 (1.10.16) のサンプルプログラムをダウンロードし、実行してみる
  4. Panda3D の主要機能
  5. art-gallery.zip の中の .egg 形式ファイル
  6. 3次元モデルデータの表示プログラム

【サイト内の関連ページ】

キーワード： Panda3d, Wavefront OBJ 形式ファイルの表示, Python

前準備

Ubuntu のシステム更新

Ubuntu で OS のシステム更新を行うときは， 端末で，次のコマンドを実行する。これは、パッケージ情報を最新の状態に保ち、インストール済みのパッケージをセキュリティアップデートやバグ修正を含めて更新するためである。

Ubuntu のインストールはこちらの別ページで説明する。 
# パッケージリストの情報を更新
sudo apt update
# インストール済みのパッケージを包括的に更新 (依存関係も考慮)
sudo apt full-upgrade
# カーネル更新等で実際に再起動が必要な場合のみ実行を推奨
# sudo shutdown -r now

C/C++ コンパイラと Make とビルドツールのインストール

ソフトウェアをソースコードからビルドするには、C/C++コンパイラ (通常はGCC) や make ユーティリティといった開発ツールが必要である。Ubuntuでは、これらのツールは build-essential パッケージにまとめられている。インストールするには，端末で，次のコマンドを実行する。 

sudo apt -y install build-essential libtool texinfo dpkg-dev pkg-config

libtool, texinfo, dpkg-dev, pkg-config は、より複雑なビルドやパッケージ管理の際に用いる開発関連ツールである。

curl, unzip のインストール（Ubuntu 上）

インストールするには， 端末で，次のコマンドを実行する． 

sudo apt -y install curl unzip

Python3 開発用ファイル，pip, setuptools, venv のインストール（Ubuntu 上）

Python のインストールは行わない（Ubuntu のシステム Python を用いる．）

Python, pip のコマンドでの起動のまとめ．

Ubuntu のシステム Python を用いるとき， python, pip は，次のコマンドで起動できる．

Ubuntu での Python 開発環境（JupyterLab, spyder, nteract）のインストール: 別ページ »で説明

Python3 開発用ファイル，pip, setuptools, venv のインストール

端末で，次のコマンドを実行する． 

# パッケージリストの情報を更新
sudo apt update
sudo apt -y install python-is-python3 python3-dev python-dev-is-python3 python3-pip python3-setuptools python3-venv build-essential

Panda3D 1.11 SDK (dev 版) のインストール（Ubuntu 上）

公式のダウンロードページ（開発版） https://www.panda3d.org/download.php?version=devel&branch=master に記載の手順で行う．Panda3D の開発版は、公式の配布サーバ https://archive.panda3d.org/ を追加の参照先に指定して pip でインストールする．

Ubuntu 23.04 以降では、システム Python のディレクトリへの pip インストールが既定で禁止されている（PEP 668）。そのため、次のいずれかの方法を用いる。
  1. pip の確認

    Ubuntu の端末で，次のコマンドを実行

    * Ubuntu システムの中のどの Python に Panda3D がインストールされるかを事前に確認しておくため。 

    sudo pip3 --version
  2. Panda3D の dev 版のインストール

    Ubuntu の端末で，次のコマンドを実行 

    sudo pip3 install -U --pre --extra-index-url https://archive.panda3d.org/ panda3d

    * --pre はリリース前のバージョンを対象に含めるオプションである。

  3. バージョンの確認 
    pip3 show panda3d

    * sudo pip3 でインストールした場合、pview などの付属コマンドは /usr/local/bin に置かれる。venv でインストールした場合は、venv の bin ディレクトリに置かれるため、venv を有効化した状態で実行する。

安定版 (1.10.16) のサンプルプログラムをダウンロードし、実行してみる

pip でインストールした場合、サンプルプログラムは同封されない。 安定版 (1.10.16) のサンプルプログラムをダウンロードして実行する．

  1. 安定版 (1.10.16) のサンプルプログラムをダウンロードし，展開（解凍）する．

    Ubuntu の端末で，次のコマンドを実行 

    cd /tmp
curl -O https://www.panda3d.org/download/panda3d-1.10.16/panda3d-1.10.16-samples.zip
cd /usr/local
sudo unzip /tmp/panda3d-1.10.16-samples.zip
sudo chown -R $USER panda3d-1.10.16

    （以下省略）
  2. ball-in-maze を実行してみる

    Ubuntu の端末で，次のコマンドを実行

    Ubuntu で Anaconda や virtualenv や pyenv を使う場合には「python3」の代わりに「python」 
    python3 /usr/local/panda3d-1.10.16/samples/ball-in-maze/main.py
  3. ゲーム画面が開けば，インストールと実行の確認は完了である．

    画面が開かない場合には、pip3 show panda3d でインストール先の Python を確認し、そのPython（python3 または venv 内の python）でプログラムを実行する。ModuleNotFoundError: No module named 'panda3d' と表示される場合は、別の Python で実行している。

    ボールをゴールまで運ぶ操作ができる。 このゲームは，「玉」と「壁」の衝突判定のデモである。

Panda3D の主要機能

上で準備したサンプルプログラムを使い，次の機能を確認する

光源と影

  1. Ubuntu の端末で，次のコマンドを実行
    Ubuntu で Anaconda や virtualenv や pyenv を使う場合には「python3」の代わりに「python」 
    python3 /usr/local/panda3d-1.10.16/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．
  3. このプログラムで，光源を指定している部分は次の通り

テクスチャ

  1. Ubuntu の端末で，次のコマンドを実行
    Ubuntu で Anaconda や virtualenv や pyenv を使う場合には「python3」の代わりに「python」 
    python3 /usr/local/panda3d-1.10.16/samples/bump-mapping/main.py
  2. 模様や凹凸（バンプマッピング）が表現できていることを確認する．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）

    Ubuntu の端末で，次のコマンドを実行

    * art-gallery.zip はファイルサイズが約 200M バイトである。 

    cd /tmp
curl -O https://www.panda3d.org/download/noversion/art-gallery.zip
unzip 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，Panda3D に付属している，3次元モデルデータの表示プログラムである．

  5. Ubuntu の端末で，pview コマンドを実行 
    pview ＜ファイル名＞

    実行例

    * マウス操作（Panda3D の既定の設定）

    • 左ボタンを押しながらマウスを動かす：　視点の平行移動（上下左右）
    • 右ボタンを押しながらマウスを動かす：　視点の前後移動（ズーム）
    • 中ボタンを押しながらマウスを動かす：　視点の回転

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

    サンプルファイルは次のリンク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

    * Panda3D の起動には ShowBase クラスを用いる。かつて使われていた direct.directbase.DirectStart は Panda3D 1.9 以降で非推奨である。 

    from direct.showbase.ShowBase import ShowBase

class MyApp(ShowBase):
    def __init__(self):
        ShowBase.__init__(self)
        self.model = self.loader.loadModel("sample.obj")
        self.model.reparentTo(self.render)
        self.cam.setPos(0, -500, 0)
        self.cam.lookAt(0, 0, 0)

app = MyApp()
app.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．sample.obj と同じディレクトリに保存する．

  4. 実行する．

    Ubuntu の端末で，次のコマンドを実行

    Ubuntu で Anaconda や virtualenv や pyenv を使う場合には「python3」の代わりに「python」 
    python3 ＜ファイル名＞

    実行例

    * マウス操作（Panda3D の既定の設定）

    • 左ボタンを押しながらマウスを動かす：　視点の平行移動（上下左右）
    • 右ボタンを押しながらマウスを動かす：　視点の前後移動（ズーム）
    • 中ボタンを押しながらマウスを動かす：　視点の回転

キーボードの矢印キーによる操作

次は，キーボードの矢印キーを使うプログラムである

  1. テキストファイルの中身を次のように書く 
    from direct.showbase.ShowBase import ShowBase

class MyApp(ShowBase):
    def __init__(self):
        ShowBase.__init__(self)
        self.model = self.loader.loadModel("sample.obj")
        self.model.reparentTo(self.render)
        self.cam.setPos(0, -500, 0)
        self.cam.lookAt(0, 0, 0)
        self.accept("arrow_up", self.forward)
        self.accept("arrow_down", self.backward)
        self.accept("arrow_right", self.right)
        self.accept("arrow_left", self.left)

    def forward(self):
        self.model.setY(self.model.getY() - 10)

    def backward(self):
        self.model.setY(self.model.getY() + 10)

    def right(self):
        self.model.setH(self.model.getH() - 10)

    def left(self):
        self.model.setH(self.model.getH() + 10)

app = MyApp()
app.run()

    * setY は前後方向の移動，setH は水平方向の回転（ヘディング）の指定である。accept は，キー入力とメソッドの対応づけを行う。

  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．

    Ubuntu の端末で，次のコマンドを実行

    Ubuntu で Anaconda や virtualenv や pyenv を使う場合には「python3」の代わりに「python」 
    python3 ＜ファイル名＞

    実行例

    * マウス操作（Panda3D の既定の設定）

    • 左ボタンを押しながらマウスを動かす：　視点の平行移動（上下左右）
    • 右ボタンを押しながらマウスを動かす：　視点の前後移動（ズーム）
    • 中ボタンを押しながらマウスを動かす：　視点の回転

    * キーボードの矢印キーによる操作もできる