OLED ディスプレイを使ってゲームで遊ぼう！

RaspberryPi4

次々に出てくる障害物を避けるゲームを作りたいと思い、ディスプレイを必要としたため、OLEDディスプレイを使用したゲーム開発を行いました。

Raspberry Pi 4とOLEDディスプレイを接続
今回はボタンを用いた操作をメインとするため、IoT学習HATキット（市販のキット）をRaspberry Pi 4に接続（IoT学習HATキットには入力端子とボタンが二種類付いているため、今回はIoT学習HATキットのボタンを用いる）
ソフトの開発を行い、ゲームに必要な要素を作る
今回作成するゲームでの障害物は、イラストなどを使用するのが困難だと考え『バツ印（x）』を障害物として、その障害物を避けるゲームを作成する
開発ツールはRaspberry Piに内蔵されているPythonを用いてソフトウェアの開発をする
ケーブル、IoT学習HATキットの接続イメージ図

今回使用したものです。以下のものを使用しました。

・Raspberry Pi 4
・IoT学習HATキット（秋月電子の市販のキット）
・OLEDディスプレイ
・ラズパイとディスプレイを繋ぐためのケーブル類（ジャンパ線）

調べても難しい箇所があったため、一部はChatGPTを使用しプログラムを作成しました。


ゲームのプログラム
import board
import digitalio
from PIL import Image, ImageDraw, ImageFont
import adafruit_ssd1306
from random import randint, seed
import time

# スイッチのピン番号
SW1 = digitalio.DigitalInOut(board.D24)   # 左移動の白色タクトSW(SW1)
SW2 = digitalio.DigitalInOut(board.D21)   # 右移動の黒色タクトSW(SW2)
SW1.direction = digitalio.Direction.INPUT
SW1.pull = digitalio.Pull.DOWN  # プルダウン抵抗
SW2.direction = digitalio.Direction.INPUT
SW2.pull = digitalio.Pull.DOWN  # プルダウン抵抗

# OLEDディスプレイの設定
oled_reset = digitalio.DigitalInOut(board.D4)
WIDTH = 128
HEIGHT = 64
BORDER = 5

i2c = board.I2C()
oled = adafruit_ssd1306.SSD1306_I2C(WIDTH, HEIGHT, i2c, addr=0x3C, reset=oled_reset)

oled.fill(0)
oled.show()

# 画像と描画オブジェクトを作成
image = Image.new("1", (oled.width, oled.height))
draw_obj = ImageDraw.Draw(image)
font = ImageFont.load_default()

# プレイヤーの初期位置
player_x = WIDTH // 2
player_y = int(HEIGHT * 0.8)

# プレイヤーの移動量
player_move_x = 0

# 障害物リスト
obstacles = []

# ランダムな障害物を生成する関数
def create_obstacles():
    seed(time.time())  # 乱数シードを毎回変える
    for i in range(5):  # 障害物の数
        ob_x = randint(0, WIDTH - 10)
        ob_y = randint(-HEIGHT, 0)  # 画面外から出現
        obstacles.append([ob_x, ob_y])

# プレイヤーを描画する関数
def draw_player():
    global player_x
    # プレーヤーを画面の下部に描画
    draw_obj.text((player_x, player_y), 'P', font=font, fill=255)

# 障害物を描画して移動させる関数
def draw_obstacles():
    for obstacle in obstacles:
        ob_x, ob_y = obstacle
        draw_obj.text((ob_x, ob_y), 'X', font=font, fill=255)  # 'X'で障害物を描画
        obstacle[1] += 2  # 障害物を下に移動させる

# 衝突判定の関数
def check_collision():
    for obstacle in obstacles:
        ob_x, ob_y = obstacle
        if abs(player_x - ob_x) < 10 and abs(player_y - ob_y) < 10:
            return True
    return False

# 画面を描画する関数
def draw_screen():
    oled.fill(0)  # 画面をクリア
    draw_obj.rectangle((0, 0, WIDTH, HEIGHT), outline=0, fill=0)  # 画面をクリア
    draw_obstacles()  # 障害物を描画
    draw_player()  # プレーヤーを描画
    oled.image(image)  # 画像をOLEDに転送
    oled.show()

# メインループ
create_obstacles()  # 初期の障害物を生成
while True:
    # スイッチ入力を確認してプレイヤーの移動量を設定
    if SW1.value:  # SW1が押されている（HIGH） => 左に移動
        player_move_x = -2
    elif SW2.value:  # SW2が押されている（HIGH） => 右に移動
        player_move_x = 2
    else:
        player_move_x = 0  # 移動しない

    # プレイヤーの移動を更新
    player_x += player_move_x
    if player_x < 0:
        player_x = 0
    elif player_x > WIDTH - 10:
        player_x = WIDTH - 10

    # 障害物の更新
    for obstacle in obstacles:
        obstacle[1] += 2  # 障害物を下に移動

    # 障害物が画面外に出たら削除し新しい障害物を追加
    obstacles[:] = [ob for ob in obstacles if ob[1] < HEIGHT]
    if len(obstacles) < 5:
        create_obstacles()

    # 衝突判定
    if check_collision():
        draw_obj.text((player_x, player_y - 10), 'GAME OVER', font=font, fill=255)
        oled.image(image)
        oled.show()
        time.sleep(2)
        break

    # 画面を更新
    draw_screen()
    time.sleep(0.1)  # アニメーション速度を調整

もしかすると、プログラムのスイッチ部分が外部のボタンを使用していたため、ピン番号がIoT学習HATキットのものと違うかもしれません。

まず、今回作成を目標としていたゲームがGoogle Chromeの「dino runner」というものです。操作が難しくなく、ただ前からくる敵を「spaceキー」を押してジャンプするか、「↑と↓」でジャンプしたりしゃがんだりするゲームです。ですが作成するのが困難だと考え、それに似たようなものを作ろうと考えていたところ、ジャンプなどはモーションを作るのが難しくなると感じ、「上からくる障害物を左右に動き、避ける」というものを作る予定でした。

作成予定のゲームに近いものは出来ました。

ソフトウェアの作成は9割ほどは出来ましたが、「IoT学習HATキットのボタン」がダメなのか「プログラム」がダメなのかは分かりませんでしたが、数回ボタンを押すと電源が落ちてしまうため、この問題を解決出来るようにしていきたいと考えています。

改善案
・ソフトウェア面

余計な割り込みが発生していたりする可能性があるため、そういった割り込みを解決する。

・ハードウェア面

ブレッドボードを使用してIoT学習HATキットのボタンを使わないようにする。

今回のゲームを作るうえで参考にしたサイトのリンク集です。

・障害物を作る - ぶつからないで！ - Python - 子どもやティーン向けのコーディングプロジェクト
https://projects.raspberrypi.org/ja-JP/projects/dont-collide

・Raspberry Pi 4 で小さなSSD1306 OLEDディスプレーに文字を表示させてみた
https://dev.classmethod.jp/articles/raspberry-pi-4-ssd1306-oled-display/

oono

oono さんが 2024/09/20 に編集をしました。 (メッセージ: 初版)
oono さんが 2024/09/20 に編集をしました。
oono さんが 2024/09/30 に編集をしました。
oono さんが 2024/09/30 に編集をしました。
oono さんが 2024/10/24 に編集をしました。
oono さんが 2024/10/29 に編集をしました。
oono さんが 2024/10/30 に編集をしました。
oono さんが 2024/10/30 に編集をしました。

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OLED ディスプレイを使ってゲームで遊ぼう！

概要・アイデアのコンセプト

アイデアの詳細

使用したもの

プログラム

どのようなゲームになったのか

動作結果

参考文献