NPCA部誌2018

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2 NPCA 2018 NPCA

3 (NPCA) 73 sheyasutaka 2018 niimi Re:VIEW CombNada : 2 73 : 1 74 : 3 i

4 i i 1 ARKit ARKit ARKit ARKit KMP !VR3(00) ? ! ? No Programming No Creating game ~ ~ Python Web ii

5 & config blender DCG is easy! JOI iii

6 1 ARKit 73 object ( 1) object ARKit 1.2 ARKit ARKit AR AR AR AR( ) (Wikipedia ) AR Pokemon GO( ) AR 1

7 1 ARKit 1.2 ARKit 1.1: VR AR VR VR AR ( ) ( ) ARKit AR ARKit ARKit Apple ios AR ARKit AR ios ios AR ARKit A9 ios11 ios ( iphone 6s ) 2

8 1 ARKit 1.3 ARKit 1.3 ARKit ARKit ARKit ios AR AR AR AR Hello,World! ARKit AR Hello,World! AR ios Xcode Xcode Mac ios Mac Mac Xcode Xcode 3D Blender Blender X Tab Hello,World! 1.2: Hello,World! [ ] [ ] [ ] 3

9 第 1 章 ARKit 1.3 ARKit を使う 図 1.3: 厚さとフォントを変更した状態 UV 展開ができるように左下のオブジェクト 変換でテキストをメッシュに変換します 次にテクスチャを貼ります 左上のスクリーンレイアウトを Default から UV Editing に変更し テキストを編集モードで選択 した状態で U キーを押してスマート UV 展開を選択します 今回は全部白くていいので白い正方形の画像を用意して左下の [開く] から用意した画像を開きましょう 図 1.4: UV 展開後画像を開いた状態 できたらスクリーンレイアウトを Default に戻し 右のマテリアル (丸のアイコン) からマテリアルを追加し その横のテクス チャで [新規作成] を押して下の [画像] のところでさっきの画像を開きます 下にあるシェーディングのところでソリッドからテクスチャに切り替えて白くなっていればモデル作成は成功です 4

10 第 1 章 ARKit 1.3 ARKit を使う 図 1.5: テクスチャが反映された状態 次に 作成したモデルを Xcode で使えるようにエクスポートします Xcode で使える 3D モデルの拡張子は.scn と.dae と.obj です メニューバーからエクスポートを選択し Collada(.dae) でエクスポートします Xcode での作業 インストールしておいた Xcode を開きます "create a new project"のところを選択するとこのような画面が出てきます 図 1.6: アプリテンプレート選択 ここでアプリのテンプレートを選択することができます 中央上に AR 用のテンプレートがあるのでそれを選びたくなります が AR 用テンプレートを選ぶと最初から AR が実装されてしまっているので ARKit の凄さを伝えるためにあえて Single View App を選びます 名前を適当に入れてアプリを作ったら info.plist を開き "Information Properly List"に"Privacy - Camera Usage Description" を追加します 次に Main.storyboard を開き 右下の検索欄で"ARKit SceneKit View"を探し 画面全体に広げます 5

11 第 1 章 ARKit 1.3 ARKit を使う 図 1.7: storyboard 次に先程作成し エクスポートしたモデルとテクスチャをプロジェクト内に追加します モデルのサイズが合わないので右上の ところで調整しておきましょう 図 1.8: Xcode での表示 次に AR を表示するためのコードを書きます まず最初に右上のベン図みたいなマークを押して Main.storyboard と ViewController.swift を並べ Ctrl キーを押しながら ARSCNView を ViewController.swift の最後の中括弧の上にドラッグ ドロップし sceneview という名前で IBOutlet 接続し ます ViewController.swift // IBOutlet var sceneview: ARSCNView! 次に ARKit をインポートします ViewController.swift //ARKit のインポート import ARKit 最後に.viewDidLoad() に次の三行を追加します 6

12 1 ARKit 1.3 ARKit // sceneview.scene = SCNScene(named: "helloworld.dae")! ViewController.swift // let configuration = ARWorldTrackingConfiguration() // sceneview.session.run(configuration) AR ARKit Hello,World! 7

13 1 ARKit 1.3 ARKit 1.9: Hello,World! 8

14 1 ARKit 1.4 ARKit 1.10:?? AR 1.4 ARKit Hello,World! 9

15 1 ARKit 1.4 ARKit ViewController.swift import UIKit import ARKit class ViewController: UIViewController { override func viewdidload() { super.viewdidload() sceneview.scene = SCNScene(named: "helloworld.dae")! let configuration = ARWorldTrackingConfiguration() sceneview.session.run(configuration) override func didreceivememorywarning() { var sceneview: ARSCNView! 2 import ARKit ARKit 8 sceneview.scene = SCNScene(named: "helloworld.dae")! ( ) AR- SCNView helloworld.dae 3D 10 let configuration = ARWorldTrackingConfiguration() ARWorldTrackingConfiguration 12 sceneview.session.run(configuration) session.pause() ARKit * 1 Xcode AR ViewController.swift import UIKit import ARKit ViewController.swift class ViewController: UIViewController, var sceneview: ARSCNView! override func viewdidload() { super.viewdidload() // sceneview.delegate = self sceneview.session.delegate = self // sceneview.scene = SCNScene() // let configuration = ARWorldTrackingConfiguration() // configuration.planedetection =.horizontal // sceneview.session.run(configuration) // ARSCNViewDelegate *1 ios

16 1 ARKit 1.4 ARKit // func renderer(_ renderer: SCNSceneRenderer, didadd node: SCNNode, for anchor: ARAnchor) { guard let planeanchor = anchor as? ARPlaneAnchor else {fatalerror() print("anchor:\(anchor), node: \(node), node geometry: \(String(describing: node.geometry))") // let geometry = SCNPlane(width: CGFloat(planeAnchor.extent.x), height: CGFloat(planeAnchor.extent.z)) geometry.materials.first?.diffuse.contents = UIColor.yellow.withAlphaComponent(0.5) // let planenode = SCNNode(geometry: geometry) //x- z planenode.transform = SCNMatrix4MakeRotation(-Float.pi / 2.0, 1, 0, 0) DispatchQueue.main.async(execute: { // node.addchildnode(planenode) ) // func renderer(_ renderer: SCNSceneRenderer, didupdate node: SCNNode, for anchor: ARAnchor) { guard let planeanchor = anchor as? ARPlaneAnchor else {fatalerror() DispatchQueue.main.async(execute: { // for childnode in node.childnodes { guard let plane = childnode.geometry as? SCNPlane else {continue plane.width = CGFloat(planeAnchor.extent.x) plane.height = CGFloat(planeAnchor.extent.z) break ) // func renderer(_ renderer: SCNSceneRenderer, didremove node: SCNNode, for anchor: ARAnchor) { print("\(self.classforcoder)/" + #function) // ARSessionDelegate // func session(_ session: ARSession, didadd anchors: [ARAnchor]) { print("\(self.classforcoder)/" + #function) // func session(_ session: ARSession, didupdate anchors: [ARAnchor]) { print("\(self.classforcoder)/" + #function) // func session(_ session: ARSession, didremove anchors: [ARAnchor]) { print("\(self.classforcoder)/" + #function) 11

17 1 ARKit 1.4 ARKit 1.11: planedetection.horizontal.horizontal.vertical 12

18 1 ARKit 1.4 ARKit 1.12: // configuration.planedetection =.horizontal ARAnchor ARAnchor AR ( ) ARAnchor ARPlaneAnchor, ARPlaneAnchor center extent alignment 13

19 1 ARKit 1.4 ARKit center extent vector_float3 extent x,z y ARSCNViewDelegate ARSCNViewDelegate // func renderer(_ renderer: SCNSceneRenderer, didadd node: SCNNode, for anchor: ARAnchor) // func renderer(_ renderer: SCNSceneRenderer, didupdate node: SCNNode, for anchor: ARAnchor) // func renderer(_ renderer: SCNSceneRenderer, didremove node: SCNNode, for anchor: ARAnchor) ARSessionDelegate ARSessionDelegate // func session(_ session: ARSession, didadd anchors: [ARAnchor]) // func session(_ session: ARSession, didupdate anchors: [ARAnchor]) // func session(_ session: ARSession, didremove anchors: [ARAnchor]) import UIKit import ARKit ViewController.swift class ViewController: UIViewController, ARSCNViewDelegate, ARSessionDelegate var sceneview: ARSCNView! override func viewdidload() { super.viewdidload() sceneview.delegate = self sceneview.session.delegate = self // ARSCNView sceneview.scene = SCNScene() // let configuration = ARWorldTrackingConfiguration() configuration.planedetection =.horizontal // sceneview.session.run(configuration) // MARK: - ARSCNViewDelegate func renderer(_ renderer: SCNSceneRenderer, didadd node: SCNNode, for anchor: ARAnchor) { guard let planeanchor = anchor as? ARPlaneAnchor else {fatalerror() print("anchor:\(anchor), node: \(node), node geometry: \(String(describing: node.geometry))") // let geometry = SCNPlane(width: CGFloat(planeAnchor.extent.x), height: CGFloat(planeAnchor.extent.z)) geometry.materials.first?.diffuse.contents = UIColor.yellow.withAlphaComponent(0.5) // let planenode = SCNNode(geometry: geometry) planenode.transform = SCNMatrix4MakeRotation(-Float.pi / 2.0, 1, 0, 0) DispatchQueue.main.async(execute: { // node.addchildnode(planenode) ) // 14

20 1 ARKit 1.4 ARKit let scene = SCNScene(named: "art.scnassets/ship.scn")! // let virtualobjectnode = SCNNode() // for child in scene.rootnode.childnodes { virtualobjectnode.addchildnode(child) // node.addchildnode(virtualobjectnode) func renderer(_ renderer: SCNSceneRenderer, didupdate node: SCNNode, for anchor: ARAnchor) { guard let planeanchor = anchor as? ARPlaneAnchor else {fatalerror() DispatchQueue.main.async(execute: { // for childnode in node.childnodes { guard let plane = childnode.geometry as? SCNPlane else {continue plane.width = CGFloat(planeAnchor.extent.x) plane.height = CGFloat(planeAnchor.extent.z) break ) func renderer(_ renderer: SCNSceneRenderer, didremove node: SCNNode, for anchor: ARAnchor) { print("\(self.classforcoder)/" + #function) // MARK: - ARSessionDelegate func session(_ session: ARSession, didadd anchors: [ARAnchor]) { print("\(self.classforcoder)/" + #function) func session(_ session: ARSession, didupdate anchors: [ARAnchor]) { print("\(self.classforcoder)/" + #function) func session(_ session: ARSession, didremove anchors: [ARAnchor]) { print("\(self.classforcoder)/" + #function) 15

21 1 ARKit 1.4 ARKit 1.13: 3D ARSCNView debugoptions debugoptions SCNDebugOptions ARKit SCNDebugOptions ARSCNView ARSCNDebugOptions ARSCNDebugOptions SCNDebugOptions debugoptions 16

22 1 ARKit 1.4 ARKit 1.1: SCNDebugOptions showboundingboxes showwireframe renderaswireframe showskeletons showcreases showconstraints showcameras showlightinfluences showlightextents showphysicsshapes showphysicsfields ( ) #@# SCNLight SCNLight SCNPhysicsBody SCNPhysicsBody 1.2: ARSCNDebugOptions showworldorigin showfeaturepoints AR ARKit showboundingboxes sceneview.debugoptions = [.showboundingboxes].showboundingboxes.showwireframe ARSCNDebugOptions ARSCNDebugOptions.showFeaturePoints 17

23 1 ARKit 1.4 ARKit 1.14:.showBoundingBoxes 1.15:.showWireframe 18

24 1 ARKit 1.4 ARKit 1.16:.renderAsWireframe 1.17:.showSkeletons showskeletons 19

25 1 ARKit 1.4 ARKit 1.18:.showCameras 1.19:.showLightInfluences 20

26 1 ARKit 1.4 ARKit 1.20:.showLightExtents 1.21:.showWorldOrigin 21

27 1 ARKit :.showFeaturePoints 1.5 ARKit ARKit AR ARKit!( ) 1.6 ARKit ( ) ios11 Programing 22

28 2 73 2lu3 2.1 C BitMap BitMap png jpeg,gif BitMap ( ) : C Wiki byte( ) byte BitMap 2 1 (bit) 1byte 8bit 23

29 2 2.2 [42] [4D] [4D] A F or

30 2 2.2 BitMap BM byte BitMap 72,480,822byte 72Mbyte by Wiki( )

31 2 2.3 :Wiki 1 1,4,8 1bit : 2 4bit : 16 8bit : (Red) (Green) (Blue) RGB RGB C fread() #include <math.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <time.h> #include <Windows.h> #define true 1 #define false 0 #define HEADER_SIZE 54 //heder size 54 = #define MAX_WIDTH 3000 //upper limit of width(pixel) #define MAX_HEIGHT 3000 //upper limit of height(pixel) #define COLOR_CATEGORY_NUM 1000 #define PLUS_MINUS(a, b, c) ((a) + (c) >= b && (a) - (c) <= b) #define SIZE 10 // r,g,b values of one pixel typedef struct { unsigned char r; unsigned char g; unsigned char b; int color_type;// int color_num;// color_category int sum;// r + g + b; color; typedef struct { long height; long width; color data[max_height][max_width]; int color_num;// color color_category[color_category_num]; img; int ReadBmp(char *file_name, img *imgp) { unsigned char bmp_header_buf[header_size]; // this store header data of bmp char bmp_type[2]; long bmp_height; long bmp_width; unsigned short bmp_color; long real_width; unsigned char *bmp_data; FILE *bmp_file; bmp_file = fopen(file_name, "rb"); 26

32 2 2.3 if(bmp_file == NULL) { printf("\n\n\n\nfailed to open bmp file\n"); return 0; // ( ) fread(bmp_header_buf, sizeof(unsigned char), HEADER_SIZE, bmp_file); // BM memcpy(&bmp_type, bmp_header_buf, sizeof(bmp_type)); if(strncmp(bmp_type, "BM", 2)!= 0) { printf("error: %s is not a bmp file.\n", file_name); return 0; memcpy(&imgp->width, bmp_header_buf + 18, sizeof(bmp_width)); memcpy(&imgp->height, bmp_header_buf + 22, sizeof(bmp_height)); memcpy(&bmp_color, bmp_header_buf + 28, sizeof(bmp_color)); if(bmp_color!= 24) { printf("error: bmp_color = %d is not implemented in this program.\n", bmp_color); return 0; if(imgp->width > MAX_WIDTH) { printf("error: bmp_width = %ld > %d = MAX_WIDTH\n", imgp->width, MAX_WIDTH); return 0; if(imgp->height > MAX_HEIGHT) { printf("error: bmp_height = %ld > %d = MAX_HEIGHT\n", imgp->height, MAX_HEIGHT); return 0; if(imgp->height < 0) { printf("error hight is under 0\n"); return 0; printf("finished checking file format\n"); real_width = imgp->width * 3 + imgp->width % 4;//calculate real width to fit 4 byte border if((bmp_data = (unsigned char *)calloc(real_width, sizeof(unsigned char))) == NULL) { printf("eroor: memory allocation failed for bmp_data\n"); return 0; printf("reading data...\n"); for(int i = 0; i < imgp->height; i++) { fread(bmp_data, 1, real_width, bmp_file); for(int j = 0; j < imgp->width; j++) { imgp->data[imgp->height-i-1][j].b = bmp_data[j*3]; imgp->data[imgp->height-i-1][j].g = bmp_data[j*3+1]; imgp->data[imgp->height-i-1][j].r = bmp_data[j*3+2]; imgp->data[imgp->height-i-1][j].sum = bmp_data[j*3] + bmp_data[j*3+1] + bmp_data[j*3+2]; printf("finished Reading data\n"); printf("please wait a few seconds...\n"); free(bmp_data); fclose(bmp_file); return 1; int main() { FILE *color_data_file; FILE *out_put_data_file; img *receiver_data; receiver_data = (img *)malloc(sizeof(img)); char file_name[100]; // Get file name printf("drag and drop a bmp picture which you want to convert\n"); printf("and push enter key if I don t say start opening\n"); // If the name of picture have \n or ", it will be failed. scanf("%s", file_name); if(!readbmp(file_name, receiver_data)) { //unsuccess return -1; return 0; // 27

33 3 72 Hinata Hinata 2 4 JOI( ) Web ( ) ( ) Ruby 3.2 S S S i S "ABCDEF" "CDEF" "BCDEF" 1 i "ABCDEF" "ABC" "ABCDE" 3.3 ( ) S W S W 1 S 1 O( W ) S O( S W ) S W def brute_force(s, w) match_index = [] 0.upto(s.size - w.size) do i match = true 0.upto(w.size - 1) do j if s[i + j]!= w[j] match = false break end List 3.1: 28

34 3 3.4 KMP end match_index.push(i) if match end match_index end 3.4 KMP S "BABABABABDC" W "ABABD" B A B A B A B A B D C 1 A 2 A B A B D 3 A 4 A B A B D 5 A 6 A B A B D 7 A 8 A B A 9 A 10 A 11 A 3.1: 1 W i i W W i "AB" 2 "AB" "AB" i 3.1: i i t[i] "ABAB" "D" t[4] 2 "ABAB" "AB" 29

35 3 3.5 B A B A B A B A B D C 1 A 2 A B A B D 3 A B A B D 4 A B A B D 5 A 3.2: KMP def kmp(s, w) match_index = [] # t = create_table(w) i = 0 # S j = 0 # W while i + j < s.size if s[i + j] == w[j] # j += 1 if j == w.size # match_index.push(i) # i = i + j - t[j - 1] # j = t[j - 1] i, j = i + j - t[j - 1], t[j - 1] end elsif j == 0 # 1 i += 1 else i, j = i + j - t[j - 1], t[j - 1] end end match_index end List 3.2: KMP ( ) 3.5 S i 0 S 1 1 i 1 S S S S "abracadabra" "bra" "bra" "bra" 2 9 class SuffixArray attr_reader :sa def = = Array.new(str.size) { i { i, j str[i..-1] <=> str[j..-1] end end List 3.3: 30

36 : 11 a 8 abra 1 abracadabra 4 acadabra 6 adabra 9 bra 2 bracadabra 5 cadabra 7 dabra 10 ra 3 racadabra p SuffixArray.new("abracadabra").sa # [10, 7, 0, 3, 5, 8, 1, 4, 6, 9, 2] [0,1,2,3,...] O( S log S ) 1 O( S ) O( S 2 log S ) SA-IS O( S ) Multi-key quicksort Multi-key quicksort 9 ( ) "abracadabra" abracadabra bracadabra racadabra acadabra cadabra adabra dabra abra bra ra a ( adabra) 1 a abracadabra acadabra adabra abra a bracadabra racadabra cadabra dabra bra ra a 2 abracadabra 31

37 3 3.5 [a] [a]bracadabra [a]bra [a]cadabra [a]dabra a 1 1 bracadabra bracadabra bra racadabra cadabra dabra ra O(1) O( S log S ) class String def at_banpei(index) if self[index].nil? "\0" else self[index] end end end class SuffixArray attr_reader :sa def = = Array.new(str.size) { i = end # n def qsort_sa(n, array) if array.size == 0 return array end if array.size == 1 return array end pivot = array.sample before = [] # same = [] # n after = [] # array.each do index + index) + pivot) before.push(index) + index) + pivot) same.push(index) else after.push(index) end end List 3.4: qsort_sa(n, before).concat(qsort_sa(n + 1, same), qsort_sa(n, after)) end end p SuffixArray.new("abracadabra").sa

38 LaTeX 33

39 4!VR3(00) 74 harady harady( ) 3... VR ( ) Unity+Oculus 3(00*4 ) VR (Oculus,VIVE...) (Unity,Unreal Engine...) VR Unity Unity 4 ( ) 4.2 & 4.3? VR?w 34

40 第 4 章 簡単!VR3(00) 分クッキング 4.4 下拵え 捕食者が取りに来る ぐらいでしょうか 書いてから気付きましたが ただの回転寿司ですね これらの実装はプログラミングの項にまとめます 4.4 下拵え 制作を開始する前に少し準備が必要です まず VR 対応する Unity の Project 側の設定をしなくてはなりません これは簡単 で 上のメニューバーから Edit ProjectSettings Player Other Settings Virtual Realty supported にチェックを入れ るだけです Oculus を接続していたらおそらく自動で認識されます あと Oculus の公式が配布している OculusPlatform と OVR と OvrAvatar を Unity にインポートして下さい これらの詳しい 使い方はググって... 一応 OvrAvatar の使い方だけ説明すると OvrAvatar Content Prefabs LocalAvatar をヒエラル キーにコピーすればよいです カメラには OVR Camera Rig と OVR Manager をアタッチします 4.5 モデルが無いと始まらないよ! いざ制作スタート!... モデルが 無い... 3D モデルが無いゲームを 3D ゲームと呼んでいいのか?断じて否だ! はい というわけでまずモデルを用意するところから始めましょう 自分の欲しい 3D モデルは Web のフリーモデルや Unity の Asset Store を探せば大抵見つかりますが 探すのに時間が掛かるし 目的のモデルが見つかるとも限りません そんな時は自 分でモデルを用意してしまいましょう!(嘘つけ絶対こっちのほうが時間掛かるやろ) モデル制作は Blender というフリーソフトを使って行いました Blender の使い方は kota 氏が部誌にまとめていますが皿とレー ンの作り方を大雑把にまとめると 皿 断面の半分を作ってスクリューモディファイアで 1 周し それに再分割曲面モディファイアを適用した... んだと思います 覚え てません... テクスチャは UV 展開して然るべき場所にネットで見つけた六角形の画像を加工して貼り付けました 35

41 第 4 章 簡単!VR3(00) 分クッキング 4.6 どこに置くの? レーン 直線部分と円周部分を分けて作りました 円周部分の作り方は皿と同じです テクスチャはめんどくさかったので UV 展開せ ず Blender のマテリアル割り当て機能を使いました 完成したらオブジェクトの原点?(Pivot) を Ctrl+Alt+Shift+C で重心に動かしましょう これを怠ると Unity での作業がとて もやりにくくなります Blender を使う上で覚えておいたほうが良いショートカットがいくつかあります A キーや UnDo の Ctrl+Z や ReDo の Ctrl+Shift+Z などは必須だと思います 他にもたくさんあるのでググるなりなんなりして下さい できた 3D モデルを.fbx でメッシュのみエクスポートしておきます (.blend のままでも良いみたいなのですが ライトなどが くっついてきて邪魔だったので.fbx にしました) ここで問題になるのが座標系です Blender は右手座標系の Z-up Unity は左 手座標系の Y-up なので Blender で作ったモデルをそのままエクスポートすると Unity にインポートする際に向きが変わってしま います エクスポートするときに左下のメニューで前方を Z 上を Y に設定し トランスフォームを適用にチェックを入れましょ う これをしないと後々少しめんどくさいことになります 4.6 どこに置くの? さぁ Unity を使うぞ!... どうやって画面を作るんだ... Unity を使ったゲーム制作は まずモデルを配置するところから始まります まずは Unity のメニューバーの GameObject 3D Object Cube で立方体を作りましょう こいつを拡大して床にします このままでは白色 1 色で味気ないのでテクスチャを 設定します Asset Store で見つけたフリーの木の床のテクスチャを使いました 床ができたら次はレーンの配置です 先程作ったレーンを Unity にインポートして (0,~,0) に置きます Y 座標は上下を表すの で適宜調整しましょう インポートする際はモデルとテクスチャを一緒にインポートしましょう そうしないとモデルにテクス チャがつきません (多分) レーンが置けたら次は皿を設置します 皿を動かすプログラムの関係で円周部と直線部の境目に置きました ここで僕は気付き ました なんか皿がのっぺりしてる... 36

42 第 4 章 簡単!VR3(00) 分クッキング 4.7 No Programming No Creating game ~とある似非プログラマーの死~ この問題の解決には少し時間がかかりました Blender 側でマテリアルをいじっても全然反映されないのです 考えてみるとこ れは当たり前で Blender で設定しているのはあくまで Blender でレンダリングする際の設定なので この設定が Unity に反映さ れる訳がないのです という訳で Unity 側でマテリアルを編集しましょう めでたく皿が光るようになりました やれやれ やっとできた... ダメでした ちょっと前に書いた Blender のエクスポート設 定を知らなかった自分は普通に皿を回転させて使っていたのです ここに大きな罠が潜んでいて Unity において回転されたオブ ジェクトの x,y,z 軸は回転する前と角度が変わってしまうのです モデルをもう一度エクスポートし直せばいいのですが そうと 知らなかった当時の僕は皿のモデルの親に Empty を作り Empty を回転させることで解決しました この問題はこのあと腕を実 装するときにも再び発生します 何はともあれひとまず問題は解決しました あとは適当に壁や天井を作りましょう ここは本質ではないので手抜きです 天井を設置すると太陽光 (最初からある Directional Light, 平行光線) が通らなくなり画面が暗くなります そこで天井の中心付 近に Point Light を 1 個設置しました これで一通り配置できました お次はプログラミングです 一番面倒 というかこれが本編かもしれません 4.7 No Programming No Creating game ~とある似非プログラマーの死~ おい このゲーム動かねぇぞ! 当たり前だろ プログラム 1 個も書いてないんだぞ! はい プログラムのないゲームが動くはず がないのでプログラミングしていきましょう ちなみに言語は C#です まずはプレイヤーの移動スクリプトです 回転寿司ですのでレーンの上をレーンに沿って動く必要があります ここからはスク リプトを貼り付けて解説するスタイルで行きます ちなみにファイル名は適当です というわけで移動スクリプト... の前に一つ 37

43 4!VR3(00) 4.7 No Programming No Creating game ~ ~ class using System.Collections; using System.Collections.Generic; using UnityEngine; public class moveother : MonoBehaviour { Vector3 center; Vector3 center2; float starttime; // Use this for initialization void Start() { center = GameObject.Find("center").transform.position; center2 = center; center2.x = -center.x; starttime = Time.time; Move.cs // Update is called once per frame void Update () { if (transform.position.x > 4f) { transform.rotatearound(center2, Vector3.up, -180f / 14f * Time.deltaTime); else if (transform.position.x < -4f) { transform.rotatearound(center, Vector3.up, -180f / 14f * Time.deltaTime); else if (transform.position.z < 0) { transform.position += new Vector3(0.5f * Time.deltaTime, 0, 0); else { transform.position += new Vector3(-0.5f * Time.deltaTime, 0, 0); 3 " " public~ Unity // // Void Start() Start Start { Start Start Unity 1 Void Update() Update Update Unity 1 Update Update() if () { else if else if if () 3 () transform.position( ) X transform.rotatearound() center 180/14 Vector3 3 Time.deltaTime Update Time.deltaTime ( ) * 38

44 4!VR3(00) 4.7 No Programming No Creating game ~ ~ Unity 3D Cylinder... eatsushi.cs public class eatsushi : MonoBehaviour { Transform arm_point; Transform dish; public GameObject arm_pf; float time; // Use this for initialization void Start() { arm_point = transform.find("arm"); dish = GameObject.Find("Main Camera").transform; Vector3 add = arm_point.transform.position; add.x = add.x + Random.Range(-0.5f, 0.5f) - 0.5f; add.y += Random.Range(-0.5f, 0.5f); arm_point.transform.position = add; arm_point.transform.lookat(dish); time = 0; Instantiate(arm_pf,arm_point.transform.position,arm_point.transform.rotation); // Update is called once per frame void Update() { time += Time.deltaTime; if (time > 5f) { Instantiate(arm_pf, arm_point.transform.position, arm_point.transform.rotation); time = 0;... Transform GameObject 1 Start Instantiate() Update 5 Start Time.time 5 0 Shot.cs public class momove : MonoBehaviour { Transform dish; // Use this for initialization float starttime; int attack; void Start () { dish = GameObject.Find("TrackingSpace/CenterEyeAnchor").transform; //transform.rotate(new Vector3(1, 0, 0) * 180); transform.lookat(dish); starttime = Time.time; attack = Random.Range(0, 4); // Update is called once per frame void Update () { if (attack == 0) normalattack(); else if (attack == 1) fastattack(); else ballisticattack(); void normalattack() { transform.lookat(dish); transform.rotate(new Vector3(1, 0, 0) * 90); 39

45 第 4 章 簡単!VR3(00) 分クッキング 4.7 No Programming No Creating game ~とある似非プログラマーの死~ transform.translate(vector3.up * Time.deltaTime * 0.75f); void fastattack() { transform.lookat(dish); transform.rotate(new Vector3(1, 0, 0) * 90); transform.translate(vector3.up * Time.deltaTime * 1f); void ballisticattackfh() { transform.translate(transform.up * Time.deltaTime * 1.5f); void ballisticattacklh() { transform.lookat(dish); transform.rotate(new Vector3(1, 0, 0) * 90); transform.translate(vector3.up * Time.deltaTime * 2f); void ballisticattack() { if (Time.time - starttime < 3f) { ballisticattackfh(); else { ballisticattacklh(); 長い... この関数は腕自体にアタッチします 生成するスクリプトから制御しようと思ったのですが 複数生成されたオブジェ クトのそれぞれに個別の処理をすることができなかったので 腕自体にアタッチしました 結果的にこのほうがコードが書きやす くなってると思います 腕には 3 種類の飛ばし方を設定しました Start 関数内でランダムに切り替えています また Transform 型の dish に VR の 目を指定し そこをめがけて腕が飛ぶようにしています この仕様によって目の前に腕が迫ってくる演出ができます 3 種類それぞれの説明をする前に 1 つだけ 各関数のどれも 移動する前に Rotate していたり 移動の方向もオブジェクトに対 する前方ではなく上方になっています ここには大きな罠 (?) が潜んでいて Unity の円柱はもともと前方が側面になっているの です (多分) 腕の親に Empty を設定して この Empty を回せば解決する気がするのですが 実験している時間がなかったのでこ のような形になっています 40

46 4!VR3(00) 4.7 No Programming No Creating game ~ ~ 3 normalattack normal Attack dish( ) ( ) 0.75 fastattack fast Attack normalattack 1 ballisticattack ballisticattackfh ballisticattacklh 3 ballisticattackfh 1.5 ballisticattacklh 2 & 2 & using System.Collections; using System.Collections.Generic; using UnityEngine; using UnityEngine.VR; public class hit : MonoBehaviour { float vl; Vector3 dif; Vector3 dif1; Rigidbody rb; AudioClip sound; die Die; int score = 0; // Use this for initialization void Start () { rb = this.getcomponent<rigidbody> (); dif = InputTracking.GetLocalPosition(VRNode.RightHand); sound = GetComponent<AudioSource>().clip; Die = GameObject.Find("CenterEyeAnchor").GetComponent<die>(); void OnTriggerEnter(Collider other) { if (other.gameobject.tag == "enemy") { Destroy(other.gameObject); if (vl > 2f) { Ddie(); GetComponent<AudioSource>().PlayOneShot(sound); hit.cs // Update is called once per frame void Update () { dif1 = InputTracking.GetLocalPosition(VRNode.RightHand) - dif; vl = Vector3.Magnitude(dif1); vl = vl / Time.deltaTime; dif = InputTracking.GetLocalPosition(VRNode.RightHand); void Ddie() { Die.combo++; Die.score += Die.scorep; Die.hit = 0; 41

47 4!VR3(00) 4.7 No Programming No Creating game ~ ~ die.cs public class die : MonoBehaviour { public int hit = 0; public int combo = 0; public int scorep = 2000; public int score = 0; // Use this for initialization void Start () { void OnTriggerEnter(Collider other) { if (other.gameobject.tag == "enemy") { hit++; Destroy(other.gameObject); // Update is called once per frame void Update () { if (hit >= 6) { hit = 0; combo = 0; if (combo >= 5) { scorep += 10000; ( ) RightHand LeftHand VR using UnityEngine.VR Asset Store (OvrAvatar )Tracking Space RightHandAnchor Rigidbody die Rigidbody Unity die die.cs( ) Start die Die CenterEyeAnchor( ) die.cs.getcomponent< >() GameObject ( this ) GameObject.Find(" ") GameObject dif ( ) OnTriggerEnter Collider Rigidbody () other tag( ) enemy if Ddie Ddie die.cs combo hit (dif1) 1 (dif) 3 Time.deltaTime Time.deltaTime = / Vector3.Magnitude() sprt(x*x + y*y + z*z) 42

48 4!VR3(00) 4.7 No Programming No Creating game ~ ~ : 3 RightHandAnchor Unity Unity Oculus Update OnTriggerEnter CenterEyeAnchor combo scorep combo score 3 public hit.cs 3 public ( ) hit hit 6 hit.cs Ddie hit 0 6 Canvas WorldSpace Image Text 2 Text Canvas Scaler Dynamic Pixel Per Unit Score score Canvas using System.Collections; using System.Collections.Generic; using UnityEngine.UI; NowScore.cs 43

49 4!VR3(00) 4.8 using UnityEngine; public class NowScore : MonoBehaviour { Text targettext; die Die; // Use this for initialization void Start () { targettext = GetComponent<Text>(); Die = GameObject.Find("CenterEyeAnchor").GetComponent<die>(); // Update is called once per frame void Update () { targettext.text = Die.score.ToString(); Text Text using UnityEngine.UI Text targettext Start Text GameObject Text ( ) Die CenterEyeAnchor die targettext.text(targettext ) Die.score Die.score int( ) targettext.text string( ) Die.score ToString() Green Energy MKSD-UltraLight PlayerPrefs 4.8?VR3(00*4)... VR 44

50 4!VR3(00) 4.8 ( w) Unity Blender Google... (?)... Neutral (?) er... ( )! 45

51 (?) (?) Python ( ) ( ) Python : Python import 5.2 Python Python Anaconda Anaconda 2 3 (Python2 ) macos Linux,Windows Subsystem for Linux Linux 46

52 5 5.3 Python sudo apt-get install python3 python3-pip pip Python macos Homebrew macos Homebrew /usr/bin/ruby -e "$(curl -fssl Python brew install python3 5.3 Python Python Python3 Python ( ) python( python3) Helloworld.py print( Hello,world! ) 47

53 5 5.4 C:\Users\taizo>python Helloworld.py Hello,world! 5.4 os Python FindFile.py 1 #! python3 2 # -*- coding: utf-8 -*- 3 4 import os 5 import sys 6 7 folder = sys.argv[1] 8 extension = sys.argv[2] 9 #folder extension 10 for foldername, subfolders, filenames in os.walk(folder): 11 for filename in filenames: 12 if filename.lower().endswith(extension):# extension 13 print(os.path.join(foldername, filename))# 2 Python sys sys import sys.argv 1 import sys 2 for i in sys.argv: 3 print(i) argv.py C:\Users\taizo>python argv.py a b c argv.py a b c sys.argv os.walk for 3 os.path.join OS 12~13 os.walk extension( extension) lower 48

54 5 5.5 Web C jpg python (FindFile.py ) C:// jpg : C:\Users C:\Users npca.png npca.png c:\users\npca.png 5.5 Web Web & Web (Crawling) (Scraping) Google 1 #! python3 2 # -*- coding: utf-8 -*- 3 4 import requests 5 import bs4 6 import smtplib 7 from .mime.text import MIMEText 8 from .header import Header 9 10 percent = 70 # percent url = requests.get( ) # url URL 13 parse = bs4.beautifulsoup(url.text, "lxml") # parse url lxml HTML 14 probability = parse.select(.rain-probability )[0] 15 if int(probability.select( td )[1].text[0]) >= percent or int(probability.select( td )[2].text[0]) >= percent: 16 letter = 17 else: 18 letter = charset = iso-2022-jp 21 message = MIMEText(letter, plain, charset) 22 message[ Subject ] = Header(.encode(charset), charset) 23 smtp_obj = smtplib.smtp( smtp.gmail.com, 587) 24 smtp_obj.ehlo() 25 smtp_obj.starttls() 26 smtp_obj.login( FROM, PASSWORD ) 27 smtp_obj.sendmail( FROM, TO, message.as_string()) 49

55 5 5.5 Web 28 smtp_obj.quit() 12~15 HTML 20~28 requests web requests.get URL bs4 bs4 BeautifulSoup4 BeautifulSoup4 HTML bs4.beautifulsoup HTML ( ) lxml HTML (pip install lxml ) smtplib SMTP(Simple Mail Transfer Protocol) smtplib.smtp smpt Gmail smtp TLS 587 smtplib.ehlo smtp_obj.starttls smtp_obj.quit TLS smtp_obj.login Google smtp_obj.sendmail FROM TO MIMEText Header as_string MIMEText Header 12~15 HTML tenki.jp 50

56 5 5.5 Web : tenki.jp ( Ctrl+U ) rain-probability select (. ) : tenki.jp 51

57 5 5.5 Web rain-probability td 2 3 td % 2 (6~12 12~18 ) percent 7 ) ( ) %* OK API API(Application Programming Interface) (Wikipedia ) API Twitter YouTube Twitter API Twitter Twitter SNS API URL Twitter API Twitter API Twitter ( Create New App Callback URL Keys and Access Tokens Create my access token 1 #!python3 2 # -*- coding: utf-8 -*- 3 from requests_oauthlib import OAuth1Session 4 import os 5 import time 6 import shelve 7 import requests 8 9 file = shelve.open( lasttweet ) 10 lasttweet = file[ lasttweet ] # CONSUMER_KEY = os.environ[ KEY ] 13 CONSUMER_SECRET = os.environ[ SECRET ] 14 ACCESS_TOKEN = os.environ[ ACCESS_TOKEN ] 15 ACCESS_TOKEN_SECRET = os.environ[ ACCESS_TOKEN_SECRET ] twitter = OAuth1Session(CONSUMER_KEY, 18 client_secret=consumer_secret, 19 resource_owner_key=access_token, 20 resource_owner_secret=access_token_secret) 52

58 5 5.5 Web response = twitter.get( + lasttweet + &count=300& exclude_replies=true&include_rts=false ) for tweet in response.json(): 25 try: 26 for image in tweet[ extended_entities ][ media ]: 27 image_url = image[ media_url ] 28 print(image_url) 29 image = requests.get(image_url) 30 image.raise_for_status() 31 image_file = open(os.path.join(, os.path.basename(image_url)), wb ) 32 for chunk in image.iter_content(100000): 33 image_file.write(chunk) 34 image_file.close() 35 time.sleep(5) 36 except: 37 pass file.close() Twitter 22 24~37 from requests_oauthlib import OAuth1Session Twitter API OAuth OAuth shelve shelve shelve Python ID lasttweet open close lasttweet import shelve file = shelve.open( lasttweet ) file[ lasttweet ] = file.close() Twitter os.environ json 5.1 screen_name since_id count exclude_replies include_rts (@ ) ID true false 24~37 try~except try except try 53

59 5 5.5 Web json URL extended_entities media media_url 29~34 raise_for_status 31= ( ) 54

60 5 5.5 Web YouTube API YouTube Google API URL YouTube API YouTubeAPI Google API Console( API YouTube Data API v3 API YouTube 1 from apiclient.discovery import build 2 import webbrowser 3 import datetime 4 import shelve 5 import os 6 7 file = shelve.open( begintime ) 8 begindate = datetime.datetime(int(file[ year ]), int(file[ month ]), int(file[ day ]), nt(file[ hour ]), int(file[ minute ]), int(file[ second ])) 9 nowdate = datetime.datetime.now() youtube = build( youtube, v3,developerkey=os.environ[ GOOGLE_KEY ]) 12 search = youtube.subscriptions().list(part= snippet, channelid= ID ).execute() def getchannel(info): 15 for channel in info[ items ]: 16 getmovie(channel[ snippet ][ resourceid ][ channelid ]) 17 if( nextpagetoken in info.keys()): 18 nextpage = youtube.subscriptions().list(part= snippet, channelid= ID, pagetoken = info[ nextpagetoken ]).execute() 19 channelname(nextpage) def getmovie(info): 22 channel = youtube.channels().list(part= contentdetails, id=info).execute() 23 uploads = youtube.playlistitems().list(part= snippet, playlistid=channel[ items ][0][ contentdetails ][ relatedplaylists ][ uploads ], maxresults=50).execute() 24 for movie in uploads[ items ]: 25 moviedate = datetime.datetime.strptime(movie[ snippet ][ publishedat ], %Y-%m-%dT%H:%M:%S.000Z ) 26 moviedate += datetime.timedelta(hours=9) 27 if moviedate > begindate: 28 webbrowser.open( + movie[ snippet ][ resourceid ][ videoid ]) getchannel(search) file[ year ] = nowdate.year 33 file[ month ] = nowdate.month 34 file[ day ] = nowdate.day 35 file[ hour ] = nowdate.hour 36 file[ minute ] = nowdate.minute 37 file[ second ] = nowdate.second file.close() from apiclient.discovery import build Python Google API Client for Python Google API pip install google-api-python-client webbrowser URL 55

61 5 5.5 Web datetime datetime datetime year month day hour minute second microsecond shelve shelve YouTube API YouTube API 10 build API API subscriptions().list part channelid ID (YouTube URL ID channel ) execute() json getchannel URL subscriptions().list items nextpagetoken subscriptions().list pagetoken 2 ID getmovie getmovie channels.list() part id ID items contentdetails relatedplaylists uploads ID playlistitems().list part playlistid ID maxresults 1 items snippet publishedat 56

62 5 5.6 ( T10:51:56.000Z) datetime datetime strptime datetime 9 9 shelve (?)! : ( ) 5.6 Web 57

63 Al Sweigart (2017) Python (2016) Python Twitter API YouTube API 58

64 Mineraft 6.2 & NPCA (Mod ) Firefox ( Firefox ) Firefox Web Firefox Atom ( ) 59

65 DL Eclipce Eclipce ( ) OK Windows java FirstPlugin java FirstPlugin Java jar ( ) spigot 6.1: java scr first.plugin FirstPlugin JavaPlugin JavaPlugin-org.bukkit.plugin.java OK 60

66 : / ondisable() onenable() OK 6.3: ondisable onenable ondiable() onenable() FirstPlugin plugin.yml plugin.yml name: FirstPlugin version: main: first.plugin.firstplugin plugin.yml 6.4: 61

67 6 6.5 FirstPlugin JAR 6.5: JAR.classpath.project plugin.yml plugin FirstPlugin.jar FirstPlugin.jar 6.6: pl FirstPlugin! 62

68 : 6.7: onenable getcommand("first").setexecutor(new FirstCommand()); first Firstcommand new FirstCommand FirstCommand FirstCommand first getcommand setexcutor this getcommand this public class FirstPlugin extends JavaPlugin public class FirstPlugin extends JavaPlugin implements CommandExecutor oncommand oncommand oncommand oncommand sender,command,label,args[] 4 63

69 6 6.6 sender Player command label args[] /test a b c label a args[0] b args[1] c arg0,arg1,arg2,arg3[] sender,command,label,args[] sender,command,label,args[] 6.8: oncommand oncommand boolean true false plugin.yml oncommand 6.9: console Java "instanceof" sender Player sender return false Player Player player sender player player = (Player)sender 64

70 6 6.6 Player Player Player Ctrl+Shift+O OK ItemStack item ItemStack Ctrl+Shift+O ItemStack 2 org.bukkit : item ItemStack new ItemStack item; item = new ItemStack(Material.DIAMOND); Inventory inv player inv player player.getinventory() Inventory inv ; inv = player.getinventory(); additem() setitem() 2 additem setitem setitem setitem setitem(, ) 65

71 : 0~35 36 For for(int i=0;i<36;i++){ inv.setitem(i,item); ( ).sendmessage(" ") player player.sendmessage(" ") 66

72 : : Player Player player = (Player)sender ====[/column] plugin.yml Enable plugin.yml plugin.yml commands: : plugin.yml : plugin.yml plugin.yml 67

73 6 6.6 name pl plugin jar version /versino < > main description /version < > commands commands < > (/) description help usage oncommand false <command> <command> default permission permission default true( ),false( ),op(op ),notop(op ) permission plugin.yml pl 68

74 6 6.7 config 6.14:! 6.7 config config.yml plugin.yml config.yml 6.15: config.yml 69

75 6 6.7 config config.yml config onenable plugin/< > config.yml savedefaultconfig(); this this.savedefaultconfig(); savedefaultconfig() config.yml config.yml plugin/< > jar config.yml config.yml config FileConfiguration config getconfig() config 2 FileConfiguration config = getconfig() getconfig config < >: < (TRUE/FALSE)> < > config.getboolean(" "); getboolean < > true false getboolean() config_test boolean config_test = config.getboolean("first"); : get****() get****() getboolean(string),getint(string),getstring(string) getlist(string),getstringlist(string) getlogger Enable true false1 if(config_test){ getlogger().info("true"); else{ getlogger().info("false"); true false this.savedefaultconfig(); FileConfiguration config = getconfig(); boolean config_test = config.getboolean("first"); if(config_test){ getlogger().info("true"); else{ getlogger().info("false"); onenable config.yml 70

76 : TRUE 6.17: TRUE plugin/firstplugin config.yml first: true first: false...? 6.18: FALSE false

77 7 blender 74 kota kota1024 3DCG CG blender 7.2 3DCG is easy! 3DCG ) blender 3d 7.1: 3d 5 3 3DCG 1 72

78 7 blender 7.2 3DCG is easy! 7.2:... 3DCG... 1 Ctrl B ( ) ( ) ( )? A Ctrl+R 2 1/3 2 73

79 7 blender 7.2 3DCG is easy! 7.3: + 9 ok ( ) 5 ( ) 9 7.4:? ( : ) 25 ( : )

80 7 blender : shift+ or Alt+E 1 7.6: 7.3 3DCG 3DCG 3DCG blender 3DCG 75

81 ( ) w 1 x 1 + w 2 x 2 ( w 1, w 2 ) ( b ) 0 1 y y = { 1 (w 1 x 1 + w 2 x 2 + b > 0) 0 (w 1 x 1 + w 2 x 2 + b 0) 76

82 python AND AND : AND x 1 x 2 y w 1 = 0.5, w 2 = 0.5, b = 0.7 python m, n = list(map(int, input().split())) def AND(x1, x2): w1, w2, b = 0.5, 0.5, -0.7 t = w1 * x1 + w2 * x2 + b if t > 0: return 1 else: return 0 print(and(m, n)) List 8.1: AND.py NAND, OR AND NAND OR 8.2: NAND x 1 x 2 y : OR x 1 x 2 y NAND Not AND AND 2 NAND w 1 = 0.5, w 2 = 0.5, b = 0.7 OR 77

83 8 8.1 w 1 = 0.5, w 2 = 0.5, b = 0.2 AND XOR XOR 8.4: XOR x 1 x 2 y XOR AND NAND OR 8.5: XOR x 1 x 2 t 1 t 2 y AND NAND OR XOR python m, n = list(map(int, input().split())) def AND(x1, x2): w1, w2, b = 0.5, 0.5, -0.7 t = w1 * x1 + w2 * x2 + b List 8.2: XOR.py 78

84 8 8.2 if t > 0: return 1 else: return 0 def NAND(x1, x2): w1, w2, b = -0.5, -0.5, 0.7 t = w1 * x1 + w2 * x2 + b if t > 0: return 1 else: return 0 def OR(x1, x2): w1, w2, b = 0.5, 0.5, -0.2 t = w1 * x1 + w2 * x2 + b if t > 0: return 1 else: return 0 def XOR(x1, x2): t1 = NAND(x1, x2) t2 = OR(x1, x2) out = AND(t1, t2) return out print(xor(m, n)) XOR XOR 3 n, m = list(map(int, input().split())) if (n or m) and not(n and m): print(1) else: print(0) List 8.3: _XOR.py

85 x 1 x 4 4 u u = w 1 x 1 + w 2 x 2 + w 3 x 3 + w 4 x 4 + b z f u z = f(u) I ( z j ) J (i = 1, 2,... I, j = 1, 2,... J) I u j = w ji x i + b j i z j = f(u j ) 80

86 8 8.2 i j w ji u = b = u 1 u 2.. u J b 1 b 2... b J u = Wx + b z = f(u) w 11 w w 1I, W = w 21 w w 2I , x = w J1 w J2... w JI z 1 f(u 1 ), z = z 2.., f(u) = f(u 2 ). z J f(u J ) x 1 x 2.. x I, Sigmoid Logistic f(x) = e x (0, 1) x python def sigmoid(x): return 1 / (1 + np.exp(-x)) List 8.4: Sigmoid.py f(x) = tanh(x) ( 1, 1) numpy ReLU ( ) f(x) = max(x, 0) python f(x) = x 81

87 8 8.3 Softmax Softmax K k z k = exp(u k) K j exp(u j) Softmax K k z k = 1 1 z k = 0.53 k 53% Softmax Softmax def _Softmax(x): exp_x = np.exp(x) sum_exp = np.sum(exp_x) y = exp_x / sum_exp return y List 8.5: _Softmax.py z k = exp(u k) K j exp(u j) = C exp(u k) C K j exp(u j) = exp(u k + log C) K j exp(u j + log C) exp(u k + C ) K j exp(u j + C ) C log C C C u j (j = 1, 2,... K) C Softmax def softmax(x): c = np.max(x) exp_a = np.exp(x - c) sum_exp = np.sum(exp_a) y = exp_a / sum_exp return y List 8.6: Softmax.py f(x) = ax ( a ) 3 f(f(f(x))) = a a a x a 3 = b h(x) = bx y k t k 2 E = 1 (y k t k ) k 82

88 8 8.3 List 8.7: mean_squared.py def mean_squared(y, t): return 0.5 * np.sum( (y - t)*2 ) y k t k E = k t k log y k t k 1 0 ( one-hot ) E E def cross_entropy return -np.sum( t * np.log(y + 1e-7) ) List 8.8: cross_entropy.py np.log np.log(0) np.log(0) -inf E(w) ( w ) w E = E(w) w = E(w) w 1 E(w) w 2. E(w) w m w m w w w w η E η N n = 1, 2,... N 1 E n (w) N E(w) = E n (w) E(w) n 83

89 ( E n (w) ) E(w) E 1 ( E n (w) ) E n w w η E n 1 1 ( ) 1 ( ) w w η 1 N N E n n N 10 ~ f, g df dx = df dg dg dx f 1 g f x = k f g g x ( ) E E (l) l u (l) j w (l) ji w (l) ji 84

90 8 8.4 E w (l) ji = E u (l) j u (l) j w (l) ji u (l) j z (l) j u (l+1) k E u ( ) k E u (l) j = k E u (l+1) k u (l+1) k u (l) j δ (l) j = E u (l) j δ (l) j = k δ (l+1) u (l+1) k k u (l) j u (l+1) k = m w(l+1) km z(l) m = m w(l+1) km f(u(l) m ) u(l+1) k u (l) j = w (l+1) kj f (u (l) j ) δ (l) j = k δ (l+1) k w (l+1) kj f (u (l) j ) u(l) j w (l) ji 85

91 8 8.4 u (l) j z (l 1) i w (l) ji (i = 1, 2...) u (l) j = i z (l 1) i w (l) ji u (l) j = z (l 1) w (l) i ji E w (l) ji = δ (l) j z(l 1) i δ δ ( L ) δ (L) k δ (L) k = E u (L) k Softmax δ δ (L) k = m t m log y m u (L) k m t m = exp u(l) m i exp u(l) i u (L) k =... = y k t k w ji ( ) (j, i) W j j b X l U (l) Z (l) Z (1) = X 86

92 8 8.4 U (l) = W (l) Z (l 1) + b (l) Z (l) = f (l) (U (l) ) f (l) ( ) 2 δ (l) j (l) (l) (l) = f (l) (U (l) ) (W (l+1)t (l+1) ) A = a ij, B = b ij A B (i, j) a ij b ij L (L) = Y T Y X Y T (l) w (l) ji W (l) b (l) j N k E nw (j, i) j b (l) 2 W (l) = (l) Z (l 1)T b (l) = (l) W (l) W (l) ηw (l) b (l) b (l) ηw (l) python MNIST MNIST 0 ~ ( )( ) ReLU Softmax ( ) 1 Deep Learning ReLU import numpy as np def softmax(x): if x.ndim == 2: x = x.t List 8.9: functions.py 87

93 8 8.4 x = x - np.max(x, axis=0) y = np.exp(x) / np.sum(np.exp(x), axis=0) return y.t x = x - np.max(x) return np.exp(x) / np.sum(np.exp(x)) def cross_entropy(y, t): if y.ndim == 1: t = t.reshape(1, t.size) y = y.reshape(1, y.size) if t.size == y.size: t = t.argmax(axis = 1) batch_size = y.shape[0] return -np.sum(np.log(y[np.arange(batch_size), t] + 1e-7)) / batch_size : Softmax Softmax 1 1 Affine ReluLayer SoftmaxLossLayer import numpy as np from functions import * class ReluLayer: def init (self): self.mask = None def forward(self, x): self.mask = (x <= 0) out = x.copy() out[self.mask] = 0 return out def backward(self, dout): dout[self.mask] = 0 dx = dout return dx class AffineLayer: def init (self, W, b): self.w = W self.b = b self.x = None self.dw = None self.db = None def forward(self, x): self.x = x out = np.dot(self.x, self.w) + self.b return out def backward(self, dout): dx = np.dot(dout, self.w.t) self.dw = np.dot(self.x.t, dout) self.db = np.sum(dout, axis = 0) return dx class SoftmaxLossLayer: def init (self): self.loss = None self.y = None self.t = None def forward(self, x, t): self.t = t self.y = softmax(x) self.loss = cross_entropy(self.y, self.t) List 8.10: all_layers.py 88

94 8 8.4 return self.loss def backward(self, dout = 1): batch_size = self.t.shape[0] dx = (self.y - self.t) / batch_size return dx OrderedDict import numpy as np from functions import * from all_layers import * from collections import OrderedDict List 8.11: network.py class TwoLayerNet: def init (self, input_size, hidden_size, output_size, weight_init_std = 0.01): self.params = { self.params["w1"] = weight_init_std * np.random.randn(input_size, hidden_size) self.params["b1"] = np.zeros(hidden_size) self.params["w2"] = weight_init_std * np.random.randn(hidden_size, output_size) self.params["b2"] = np.zeros(output_size) self.layers = OrderedDict() self.layers["affine1"] = AffineLayer(self.params["W1"], self.params["b1"]) self.layers["relu1"] = ReluLayer() self.layers["affine2"] = AffineLayer(self.params["W2"], self.params["b2"]) self.lastlayer = SoftmaxLossLayer() def predict(self, x): for layer in self.layers.values(): x = layer.forward(x) return x def loss(self, x, t): y = self.predict(x) return self.lastlayer.forward(y, t) def gradient(self, x, t): self.loss(x, t) dout = 1 dout = self.lastlayer.backward(dout) layers = list(self.layers.values()) layers.reverse() for layer in layers: dout = layer.backward(dout) grads = { grads["w1"] = self.layers["affine1"].dw grads["b1"] = self.layers["affine1"].db grads["w2"] = self.layers["affine2"].dw grads["b2"] = self.layers["affine2"].db return grads 100 import numpy as np from mn.mnist import load_mnist from networks import TwoLayerNet List 8.12: train.py (x_train, t_train), (x_test, t_test) = load_mnist(normalize = True, one_hot_label = True) network = TwoLayerNet(input_size = 784, hidden_size = 50, output_size = 10) iters_num = train_size = x_train.shape[0] batch_size = 100 learning_rate = 0.1 for i in range(iters_num): batch_mask = np.random.choice(train_size, batch_size) x_batch = x_train[batch_mask] t_batch = t_train[batch_mask] grad = network.gradient(x_batch, t_batch) for key in ("W1", "b1", "W2", "b2"): network.params[key] -= learning_rate * grad[key] 89

95 network.py accuracy def accuracy(self, x, t): y = self.predict(x) y = np.argmax(y, axis = 1) if t.ndim!= 1 : t = np.argmax(t, axis = 1) accuracy = np.sum(y == t) / float(x.shape[0]) return accuracy 1 ( ) = train.py #~ ~ train_acc_list = [] test_acc_list = [] iter_per_epoch = max(train_size / batch_size, 1) for i in range(iters_num): batch_mask = np.random.choice(train_size, batch_size) x_batch = x_train[batch_mask] t_batch = t_train[batch_mask] #~ ~ grad = network.gradient(x_batch, t_batch) for key in ("W1", "b1", "W2", "b2"): network.params[key] -= learning_rate * grad[key] if i % iter_per_epoch == 0: train_acc = network.accuracy(x_train, t_train) test_acc = network.accuracy(x_test, t_test) train_acc_list.append(train_acc) test_acc_list.append(test_acc) 90

96 Deep Learning Deep Learning NPCA 91

97 9 JOI 73 physics ( ) (3 )+ 1~3 1~3 1 JOI N X A B Y C D JOI X Y N 1 X N / A ( ) Y N / B ( ) 2 JOI N N i ( 1 i N ) i + 1 A i 1 JOI N + 1 j ( 1 j N + 1 ) j 1,2,..., j 1 JOI 1 JOI

98 9 JOI "0 1 0" " " ~6 5 5 JOI H W i j ( 1 i H, 1 j W ) A i,j A 1,1 = 0 JOI JOI JOI JOI JOI 5 2lu3 ( ) 28 ( 2) ( ) ! 334 (!!) ! 2 10~11! ( 93

99 9 JOI 9.2 JR ) JOI!? () 1 ( ( )) ( ) 2 JOIer (JOIer ) ( )! 45 & (?) ( ^^;) (?) (?) & ()?? JOIer? ( ) AtCoder JOI 2 1! ( ) 94

100 9 JOI 9.2 ( ) ( (?) )! ( ) 0 0 (!) Twitter (?) ( )! ( ) 4 80 PC JOI JOI JOI N i ( 1 i N ) T i T i + 1 JOI 1 JOI K K 1 2 JOI N 1, 2,..., N i ( 1 i N ) A i B i 1 N JOI : A max A min S S (A max A min ) 95

101 9 JOI O(1) 1~ N ( ())? ( ) ( ) 4 96

102 Hinata NPCA LaTeX Re:VIEW *1 PDF HTML 2 LaTeX2e NPCA Re:VIEW gitlab.com GitLab CI Re:VIEW GitLab CI PDF CI Slack PDF HTML *1 97

103 NPCA NPCA