レイキャスティング（Ray Casting）
レイキャスティング（Ray Casting）は、3D空間上の点から直線（レイ）を放ち、最初に衝突する物体を検出する計算手法です。
視点からスクリーンへ描画する軽量なCG技術や、ゲームでの視線・障害物判定、敵の検知（ヒットスキャン）に高速に利用されます。反射や屈折を考慮しないため、
レイトレーシングより高速です。
レイキャスティングの主な特徴と用途
- 高速な衝突判定
- 物体に反射・透過せず、最初に当たった面だけを判定するため、リアルタイムゲームや視認性の計算に最適です。
- 3D描画（レイトレーシングの一種）
- 視点から各画素にレイを飛ばし、物体の色や距離を計算して描画します。
- ゲーム開発（Unity/Godot）
- 銃の射撃（ヒットスキャン）、NPCの視界、プレイヤーのクリック位置（レイキャスト）の判定に使用されます
- 影の計算（シャドーイング）
- 物体から光源へレイを飛ばし、他の物体と交差すれば影に入っていると判断します。
Playdateにおけるレイキャスティング
Playdateにおけるレイキャスティング（Raycasting）は、168MHzの
CPUと400×240ピクセルの
1-bit ディスプレイという限定的な環境で、「
FPSのような一人称視点の3D空間」を実現するための最もポピュラーで強力な手法です。
『Wolfenstein 3D』や初期の『DOOM』で使われたこの技術を、Playdateで扱う際のポイントを整理しました。
1. レイキャスティングの基本原理
2Dの
タイルマップ（迷路の平面図）をベースに、プレイヤーの視点から「光線（レイ）」を扇状に放ち、壁にぶつかるまでの距離を計算します。
- 描画の仕組み
- 壁までの距離が近いほど、画面上に描画する垂直な線の「高さ」を長くします。
- これを画面の左端から右端まで（Playdateなら400本分）繰り返すことで、立体的な壁が並んでいるように見せます。
- データ構造
- 内部的にはただの2次元配列（0が通路、1が壁など）を走査するだけなので、本物の3Dポリゴン計算に比べて圧倒的に処理が軽量です。
2. Playdateでの「Lua vs C」の選択
レイキャスティングの実装において、パフォーマンス（
フレームレート）の維持が最大の課題となります。
| 実装言語 |
特徴 |
パフォーマンスの目安 |
| Lua |
実装が容易で試行錯誤しやすい |
20〜30fps程度。
解像度を落とす（2ピクセルごとに描画など）工夫が必要 |
| C言語 |
playdate->graphics->getFrame() で
ピクセルを直接操作可能。 |
50fps以上の安定動作が可能。
複雑なテクスチャ処理も現実的 |
- 開発のヒント
- まずはLuaでプロトタイプを作り、速度が足りない場合は計算負荷の高いレイの交差判定や描画部分だけをC言語で書く「ハイブリッド構成」にするのが効率的です。
色や階調が使えないため、奥行きを表現するには
ディザリング（網点）の活用が不可欠です。
- 距離に応じた陰影
- 遠くの壁ほど密度の低い（白に近い）ディザリングパターンを使い、手前の壁ほどベタ塗りの黒、あるいは密度の高いパターンを使うことで「空気遠近法」を再現します。
- テクスチャの工夫
- 壁にテクスチャを貼る場合、細かいドット絵は画面の更新時に「ジャギー（ちらつき）」として目立ちやすいため、太めのラインやシンプルな幾何学模様が好まれます。
4. クランク（Crank）との相性
Playdate最大の武器である
クランクは、レイキャスティングと極めて相性が良いです。
- 視点回転
- クランクを回して360度周囲を見渡す操作は、非常に直感的です。
- 移動と回転の分離
- 十字キーで前後左右の移動、クランクで微細な方向転換を行うことで、独特の操作感を持つ探索ゲームになります。
5. 実装時の最適化テクニック
Playdateでスムーズな3D体験を提供するための代表的なハックです。
- 1. DDA（Digital Differential Analyzer）アルゴリズム
- 光線を少しずつ進めるのではなく、グリッドの境界線だけを狙ってスキップしながら計算する手法。計算回数を劇的に減らせます。
- 2. ルックアップテーブルの活用
- sin や cos などの三角関数、および距離による壁の高さ計算を、実行時ではなく「事前に計算済みのリスト（配列）」として持っておくことで、数学的な計算負荷を排除します。
- 3. 垂直線の間引き
- 400ピクセル分すべてを計算せず、2ピクセルや4ピクセルごとに計算して横に引き伸ばして描画することで、見た目の滑らかさを犠牲にせず速度を稼げます。
レイキャスティングをベースに、床に
ラスタースクロールを組み合わせれば、Playdateとは思えないほどリッチな3Dダンジョンが構築可能です。
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最終更新：2026年05月13日 22:37
