ゲーム用コントローラー ～アケコンとかツインスティックとか～ 自作のすゝめ（基礎編）

2023.10.08 【Okayama.なんか #1】Okayama.Maker でお話したセッション資料

Transcript

1. ゲーム用コントローラー ～アケコンとかツインスティックとか～ 自作のすゝめ（基礎編） 2023.10.08 @kiyokura
2. 自己紹介 ✓保住匡範（ほずみ まさのり） ✓ハンドル：きよくら（@kiyokura） ✓フリーランスのソフトウェアエンジニア ✓.NET / エンタープライズ成分強め ✓兼業農家 ✓ぼちぼち稲刈りシーズン
3. Maker…? ✓自分がMaker……という自覚は無い ✓DIYは好きな方ではある ✓日曜大工・修繕・エクステリア造作 ✓家電品の修理とか（最近のヤツは無理） ✓電子工的なこととか ✓モットー： 『人がやれるなら自分でも出来るのでは？』＜傲慢
4. 今日はゲーム関連のDIY的な話をします ✓ゲーム機のコントローラーをあれこれする話 ✓ちなみに私自身はゲームは多少嗜む程度
5. ここでいう「コントローラー」とは ✓ゲームプレイ用の入力デバイス ✓コンシューマーゲーム機やPC、スマホ等で使用 ✓ゲームパッド、アケコン、その他専用コントロー ラー
6. だいたいこういうの
7. だいたいこういうの
8. だいたいこういうの
9. だいたいこういうの ※とりあえず部屋の中で目についたのを撮影してみました
10. 自作する必要ある？ ✓（該当機種向けに）販売されてない ✓特殊コントローラー／専用コントローラー ✓自分にちょうど良いものが既製品に無い ✓サイズ、重さ、レイアウト、部品等々 ✓機種ごとに買いなおしたくない ✓本体機種ごとにアケコンが増える現象
11. 買えないなら自分で作ればいいじゃない ✓ダイジョウブ、コワクナイ
12. ここ1～2年で自作・改造したりしたもの ✓PS4用ツインスティック ✓多機種対応アケコン ✓各プラットホーム接続用アダプタ ✓ 気が向いたときにアダプタ作成中……
13. PS4用ツインスティック
14. PS4用ツインスティック ✓バーチャロンの為に作成 ✓電脳戦機バーチャロン マスターピース 1995～2001 ✓ https://virtual-on.sega.jp/masterpiece/ ✓ Playstation Storeで好評配信中 ✓とある魔術の電脳戦機 ✓ https://vo-index.sega.jp/ ✓ 詳細不明ですが配信停止されたのでパッケージ版探しましょう
15. PS4用ツインスティック ✓三和電子製のレバーを採用 ✓アーケード用コンパネと同様の操作性と強度 ✓保守部品も市販 ✓将来性も確保 ✓コントローラー基板を外付けにし交換可能に ✓別のゲーム機にも対応可能
16. 多機種対応アケコン switch PS4 Windowds NEOGEO NEOGEO mini ARCADE EGRET II mini アストロシティ ミニ PS2 Dreamcast 一台でどれでも使える！ XBOX 360
17. 多機種対応アケコン ✓コントローラー基板を外付け・交換式にすることで複 数の機器に対応 ✓XBOX & Windows（XInput） ✓Switch ✓PS4 ✓NEOGEO mini ✓NEOGEO ✓アーケード基板（ΣAV7000）…等々 ✓ベースは既製品のアケコン
18. 難しいことはしていない ✓シンプルで低難易度の工作のみ ✓必要な知識と工作は中学生の技術家庭科レベル ✓興味がある方はぜひ、やってみてください
19. ゲーム機とコントローラーの基本
20. 前置き ✓本資料内では原則としてデジタル入力（ON/OFF）の み扱います ✓アナログ入力やパルス的な入力を扱うものは一旦割愛 ✓原理が解れば難しくはないですが
21. ゲーム機とコントローラーの模式図 ゲーム機本体 ポチっとな！ なんとか拳！
22. ボタンプッシュ＝スイッチON ✓開いていた回路が閉じられる ✓電流が流れる ✓I/O端子に電圧がかかる ✓ボタン入力を検知 ※マイコンっぽい話に落とし込んだ比喩と思ってください
23. 同じこと プッシュスイッチを押すと… マイコンのInputポートに通電して… なんか処理した結果Outputポートに電圧が流 れてLEDが光る ＼ｴﾙﾁｶｯ!／
24. コントローラーのキー＝スイッチ ※部屋に転がってたなんかUSBゲームパッドの基板（メーカー・製品不明） ※ファミコン（以前）から現代まで基本はこんな感じ 導電パッドで押さえるとON
25. 複数のキーのON/OFF情報を少ない信号線に 複数のキーのON/OFF情報をUSBの信号に 変換 ※部屋に転がってたなんかUSBゲームパッドの基板（メーカー・製品不明） ※ファミコン（以前）から現代まで基本はこんな感じ
26. 原理はファミコン等の時代から同じ ファミコンは4021という汎用のシフトレジスタを使ってシリアライズしてる（SFCも ほぼ同じ）
27. 余談：本体までパラレルで伝送するものもある ✓コントローラーのスイッチの線がそのまま本体側に端子へ ✓ コントローラ内にICはおろか電子部品が（ほぼ）無い ✓ATARI仕様 ✓ ATARI2600 ✓ 80年代国産PC（独自拡張アリ） ✓ メガドライブ（独自拡張） ✓アーケードゲーム基板 ✓ NEOGEO ✓ JAMMA以前の基板 ※MSX用の一般的なゲームパッドの例
28. 要点：ここだけ覚えておこう ✓箱 ✓スイッチ ✓基板 ✓これでコントローラーできている ✓これがあればコントローラーは作れる
29. アケコンを自作してみよう
30. 復習：典型的コントローラーの構造 ✓箱（ケース/筐体） ✓スイッチ（アケコンのレバーもスイッチ） ✓基板（ICチップとか抵抗とか電子部品）
31. ぶっちゃけこれでも動く
32. 使い勝手等を考えた現実的な選択肢 ✓筐体 ✓強度やサイズが重要 ✓市販のアケコンを流用するのが堅実 ✓ヤフオクやハードオフ等もねらい目 ✓自作用に市販されているものもある
33. 使い勝手を考えた現実的な選択肢 ✓レバーやボタン ✓アーケード用のものが市販されている ✓ 三和/セイミツ等々 ✓ 好みが分かれるポイント ✓筐体選定にも関わる ✓ 筐体によって取付可能/不可能なものも
34. 使い勝手を考えた現実的な選択肢 ✓基板 ✓ 市販のコントローラー製品の基板を流用 ✓ いわゆる『乗っ取り』 ✓ アケコン自作用基板（市販） ✓ Brook Universal Fighting Board（UFB）が有名 ✓ 小型マイコンで自作 ✓ pic マイコン ✓ Arduino Pro Micro ✓ Raspberry Pi Pico ‼ 認証が必要な機種は注意（PS4以降/XBOX One以降）
35. 作例１
36. PS4用ツインスティックの例 ✓製作動機 ✓VOやるならやっぱツインスティックでしょ ✓PS4用のタニタのヤツ高いし買えない ✓他機種流用・改造もいまいち ✓タニタ用のレバー、保守パーツ含めて三和で普通に市販 されてるやん ✓ 割とコレガ決定的な動機
37. 部品集め ✓ 筐体 ✓ ジャンクのアケコン（ハードオフで500円） ✓ 天板はガルバリウム板を切り売りで購入 ✓ レバー ✓ メーカー直販サイトで受注生産販売品を購入 ✓ ボタン ✓ ジャンクのアケコンから取り外したものを流用 ✓ 足らずは手持ちの中から適当にチョイス ✓ 基板 ✓ HORIのPS4用コントローラーを乗っ取り ✓ その他 ✓ ケーブルとかコネクタとか100均タッパーとか適当に 三和電子製 JLV-T2B
38. 設計（概要） ✓別の機種で使うことも考えて基板は外付けに ✓筐体内レバー・ボタン（とケーブル）だけ ✓コネクタで付け替えが可能なようにする PS4 PS4用 アダプタ 将来出るなんか すごい機種 将来出るなんかすごい機種用 アダプタ
39. 設計（レイアウト） ✓ざっくり配置やボタンアサインを検討 ✓VOのソフト上でのカスタマイズも考慮して
40. 設計（ピンアサイン） ✓今後の汎用性 ✓乗っ取り対象の基板の特性も考慮 ✓アナログスティックボタン・スティックは要注意
41. 加工 ✓現物合わせ＆段ボールとか使ってあたりをとりなが らケースを加工 ✓強度を損なわないように注意
42. 加工 ✓天板に穴あけ ✓加工を依頼するのは逆にメンドクサイ（計測と作図が特 に）
43. 取付とか ✓スペーサーなんかは3Dプリンタがあると楽 ✓裏から見るとボタンの接続間違えがちなので、 裏にもラベル貼るのをお勧めしています
44. アダプタ（基板） ✓決めたアサイン通りに配線 ✓アナログスティック（可変抵抗タイプ）をデジタル スティックに配線する点に留意
45. 余談：アナログスティックの基本 ✓最近のゲームパッド内蔵のスティックは2軸の可変抵抗が基本 ✓X/Yに対応するポートとGND/VCCが接続されており可変抵抗に より変化した電圧で傾きを判定 ✓ 例：最大220Ωの可変抵抗の場合 ✓ ニュートラル：110Ω ✓ 左いっぱい：0Ω ✓ 右いっぱい：220Ω ✓何段階の電圧を検知するかは実装次第 ✓デジタルレバーに置き換える場合は「0/真ん中/最大」が作れ れば良い
46. あっという間に完成
47. 作例2
48. 多機種対応マルチアケコン ✓製作動機 ✓機種ごとにアケコン買ってられない（富豪ではない） ✓でもアケコン欲しい ✓コンバーターや市販のマルチアケコンの難点 ✓ 新機種対応時期にラグがある ✓ レトロ機の対応は絶望 ✓ 使用時の遅延の可能性
49. アケコン本体
50. アケコン本体 ✓HORI Real Arcade Pro（初代）流用 ✓元のPS2用の基板は除去 ✓ボタンやレバーは三和製のものに交換済み ✓ 元々アーケード用のものに換装させる仕様の為やりやすい ✓連射スイッチがあった場所に追加でプッシュスイッチを配置 ✓ 最近のコントローラーはボタン多いので ✓接続するアダプタ/モードでボタン割り当て変わるのでインスト カードを差し込めるようにしてみたり ✓ （見えてないけど）奥側に名刺入れを張り付けてあり各機種ごとのカー ドが収納されてる
51. NEOGEO mini用アダプタ ✓NEOGEO miniのパッドの基板を乗っ取り ✓アナログスティックをデジタルスイッチに変換して る以外はそのまま結線してるだけ
52. Windows/Switch/PS4用アダプタ ✓ラズパイpicoにファームを書き込んでマルチコント ローラー基板化にるOSS「GP2040-CE」を利用 ✓超絶簡単・低コスト・低遅延でおすすめ
53. NEOGEO/アーケード基板用アダプタ ✓アーケード基板を家庭で遊ぶためのコントロールボックス Σ7000AVや、NEOGEOに接続するケーブルに変換 ✓単純にD-SUB 25ピンとD-SUB 15ピンを結線してるだけ（¥ハンダ付 けすらしてない）
54. 別のアケコン本体 ✓バーチャステックプロ+ブラストシティ用コンパネ ✓バーチャスティックプロ ✓（90年代ゲーセン勢的に）操作性最高 https://www.sega.jp/fb/segahard/ss/stickpro.html
55. 再作中… ✓イーグレットツーmini＆アストロシティmini用アダプタ ✓ Pic or Arduino Microでの制作を検討中 ✓Dreamcast用アダプタ ✓ 案外DCにしか移植されてないゲームがある ✓Playstation 2用アダプタ ✓ 案外PS2にしか…以下同文 ✓Sega Saturn用アダプタ ✓ 以下同文
56. 取り組むスタンス？的な話
57. 前提：基本的に集中して作業できない ✓まとまった作業時間が取れない ✓仕事・家事・子供の世話等 ✓詰めて作業が出来ない ✓仕事・家庭の都合で数日くらいは飛ぶ ✓子供寝かせて家事終わった後は… ✓体力と精神力的が残ってない ✓視力が売り切れる（RO-GAN）
58. “完成”させるための個人的ポイント ✓ハンダ作業を最小限に ✓使用部材の工夫 ✓分割統治・モジュール化 ✓ドキュメントを書く ✓テプラの活用 ✓綺麗に作ろうと思わない
59. ハンダ作業を最小限に ✓ハンダ作業の欠点＝危ないこと ✓仕掛中に離席しにくい・途中やめにしにくい ✓ながら作業しにくい ✓対応策 ✓圧着による結線 ✓コネクタ圧着済みケーブルの利用 ✓ピンヘッダやコネクタなどのみにハンダ作業を絞る
60. 使用部材の工夫 ✓材料原価よりトータルコストで選ぶ ✓半完成部品をつかう ✓ コネクタ付きケーブル ✓ ターミナル付きコネクタ ✓ ブレッドボード配線基板 ✓使いやすい部品を選ぶ ✓ スズメッキ線 → ハンダメッキ線 ✓Aliexpressにかなり依存することにはなる
61. 分割統治・モジュール化 ✓直接ハンダで空中配線→変換基板を挟む ✓テストの容易さ ✓修正の容易さ ✓作業が中断→間が開いて再開した時のやりやすさ
62. ドキュメントを書く ✓事前に図や表である程度設計しておく ✓考えながら作業すると時間かかるので事前に設計 ✓CAD的な正確さはどうでもいい（自分は） ✓しばらく経ってからの作業/改修時の利便性 ✓自分が作ったものでも平気で忘れる ✓現物を都度解析する羽目に
63. テプラの活用 ✓手書きより圧倒的に読みやすい ✓俺の字が汚いのは認める ✓書き間違いの修正が楽 ✓油性ペンで書き間違うと面倒 ✓テプラなら簡単に張替できる
64. 綺麗に作ろうと思わない ✓売りものじゃない／誰に見せるでもない ✓雑でも不格好でも目的が達成できればＯＫ ✓段ボールで試作してそのまま使うことも… ✓100均のタッパー is 最高 ✓安っぽい素材 → 加工しやすい ✓安い → 加工の失敗がコワクナイ
65. まとめ
66. アケコン自作・カスタマイズは珍しくない ✓大会ではアケコン持ち込みが一般的 ✓カスタムしやすい製品 ✓自作用の部品や基板の販売 ✓レバーレスコントローラーの流行 ✓HITBOXタイプを自作してる人は多い
67. コントローラーDIYのハードルは高くない ✓情報が入手しやすい ✓便利な道具や材料もたくさんある
68. 興味をもったらぜひチャレンジ ✓やってみてください！