pythonでのアケコンの入力フレームとスト6内のフレームのずれ

Question

実現したいこと

スト6のコンボ練習用にどの行動が何フレーム遅いかなどを調べるプログラムの作成をしたい。

発生している問題・分からないこと

発生している問題は!
イメージ説明
このようにゲーム内のフレームとプログラム内のフレームに誤差が発生することです。
原因か修正方法があれば知りたいです。

該当のソースコード

import pygame
import time

# Pygameの初期化
pygame.init()
pygame.joystick.init()

# ジョイスティックの初期化
joystick = pygame.joystick.Joystick(0)
joystick.init()

print(f"コントローラー名: {joystick.get_name()}")

# 前回の入力状態を保存する変数
previous_button_states = [0] * joystick.get_numbuttons()
previous_axis_states = [0.0] * joystick.get_numaxes()
button_press_start_frame = [-1] * joystick.get_numbuttons()
button_press_start_time = [-1] * joystick.get_numbuttons()
axis_move_start_frame = -1
axis_move_start_time = -1
current_frame = 0
current_direction = "中立"
frame_time_ns = 1_000_000_000 / 60  # 1フレームは1/60秒

# Pygameの時計
clock = pygame.time.Clock()

# 方向の記号を取得する関数
def get_direction(x, y):
    if y < -0.5:
        if x < -0.5:
            return "↖"
        elif x > 0.5:
            return "↗"
        else:
            return "↑"
    elif y > 0.5:
        if x < -0.5:
            return "↙"
        elif x > 0.5:
            return "↘"
        else:
            return "↓"
    else:
        if x < -0.5:
            return "←"
        elif x > 0.5:
            return "→"
        else:
            return "中立"

# ボタンと軸の状態をチェックする関数
def check_joystick_input():
    global previous_button_states, previous_axis_states, button_press_start_frame, button_press_start_time
    global axis_move_start_frame, axis_move_start_time, current_frame, current_direction
    pygame.event.pump()  # 入力状態を更新

    # ボタンの状態を取得
    for i in range(joystick.get_numbuttons()):
        button_state = joystick.get_button(i)
        if button_state != previous_button_states[i]:
            if button_state:
                button_press_start_frame[i] = current_frame  # ボタンが押された瞬間のフレームを記録
                button_press_start_time[i] = time.perf_counter_ns()  # ボタンが押された瞬間の時間を記録
                print(f"ボタン {i} が押されました")
            else:
                press_duration_ns = time.perf_counter_ns() - button_press_start_time[i]  # 押されていた時間（ナノ秒）を計算
                press_duration_seconds = press_duration_ns / 1_000_000_000  # 秒に変換
                press_duration_frames = round(press_duration_seconds / (1 / 60))  # 秒から1/60秒のフレーム数に変換
                button_press_start_frame[i] = -1
                button_press_start_time[i] = -1
                print(f"ボタン {i} が離されました - 押されていた時間: {press_duration_frames}F ({press_duration_seconds:.5f}秒)")
            previous_button_states[i] = button_state

    # 軸の状態を取得
    x_axis = joystick.get_axis(0)
    y_axis = joystick.get_axis(1)
    direction = get_direction(x_axis, y_axis)

    if direction != current_direction:
        if current_direction != "中立":
            duration_ns = time.perf_counter_ns() - axis_move_start_time
            duration_seconds = duration_ns / 1_000_000_000  # 秒に変換
            duration_frames = round(duration_seconds / (1 / 60))  # 秒から1/60秒のフレーム数に変換
            print(f"{current_direction} {duration_frames}F ({duration_seconds:.5f}秒)")
        current_direction = direction
        axis_move_start_frame = current_frame
        axis_move_start_time = time.perf_counter_ns()

    previous_axis_states[0] = x_axis
    previous_axis_states[1] = y_axis

# メインループ
running = True
start_time_ns = time.perf_counter_ns()
while running:
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            running = False

    check_joystick_input()
    current_frame = int((time.perf_counter_ns() - start_time_ns) / frame_time_ns)  # フレーム数をリアルタイムに計算

    clock.tick(60)  # 毎秒60フレームに設定

pygame.quit()

試したこと・調べたこと

• teratailやGoogle等で検索した
• ソースコードを自分なりに変更した
• 知人に聞いた
• その他

上記の詳細・結果

chatgptでのコードの変更をためしたがうまくいかなかった。

補足

特になし

Answer 1

おそらく以下のコードが4rsenalさんの想定通り動いていないためと思います。

clock.tick(60)  # 毎秒60フレームに設定

公式のドキュメントに記載されているように2点の懸念点があります。

Clock.tick()はそれほど精度が高いわけではありません。

https://www.pygame.org/docs/ref/time.html?highlight=clock#pygame.time.Clock.tick

Note that this function uses SDL_Delay function which is not accurate on every platform, but does not use much CPU. Use tick_busy_loop if you want an accurate timer, and don't mind chewing CPU.

回避策として公式ドキュメントではClock.tick_busy_loop()を使うことをお勧めしていますね。
CPUの使用率が跳ねあがるので、ゲーム側に影響が出てしまうかもしれませんが、やってみる価値はあると思います。

Clock.tick()は「指定されたFPSよりも高くならないようにする」という指定でしかありません。

By calling Clock.tick(40) once per frame, the program will never run at more than 40 frames per second.

これも公式ドキュメントに書いてある通り、60fpsを指定しても「60fpsを上回らないようにする」だけで、55fpsや50fpsになってしまう可能性もあります。

例えば97行目から102行目までの処理がたまたま16msecかかる場合があると Clock.tick()で60fpsを指定しても、実質数フレーム遅れてしまうことになります。
もしそうだった場合には、コードを高速化してなるべく短い時間で処理が終わるようにする必要があります。場合によってはPythonよりも高速に動作するプログラミング言語を採用しないといけなくなってしまいます。