UnityからPythonモジュールを呼び出す【Python.NET】

はじめに

pythonnet (Python.NET) を使用して，Unity上でPythonモジュールを呼び出す方法をまとめました．Pythonの豊富な機械学習系のライブラリとUnityのゲームエンジンを組み合わせて使いたいときに有用です．

pythonnetをUnity上で使用する解説記事がないのが現状で，クラッシュ報告もあるため，記事を作成しました．

Python.NETとは？

pythonnetは，.NETからPython (CPython) コードを呼び出すことができます．反対に，Pythonコードから.NETを呼び出すことも可能です．一方，IronPythonは，python3.x系の開発が進んでいなかったり，CPythonとの互換性も十分でなかったりと，本用途には適していません．

pythonnetの特徴は，Pythonコードから中間言語を生成せず，CPythonと.NET / Monoを統合するため，Pythonコードのネイティブ実行速度を維持したまま.NETの機能を使用することができます．（IronPythonはマネージコード実装）

準備

まずは，pythonnetをビルドします．githubリポジトリからcloneして，ソリューションファイルpythonnet.slnを開きます．

pythonnet.slnから，Python.Runtime.dllをビルドします．ビルド方法やその他の環境構築については，こちらの記事に詳しくまとめられています．

作成したPython.Runtime.dllをUnityプロジェクトにインポートし，Api Compatibility Levelを.NET 4.xに変更します．

サンプルコード

以下は，numpyモジュールをUnity上で実行した例です．
PythonEngine.Initialize()の引数を設定しない場合，このissueにあるように，二回目実行時にクラッシュします．

using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
using Python.Runtime;

void Start()
{
    PythonEngine.Initialize(mode: ShutdownMode.Reload); // 初期化
    using (Py.GIL()) // Global Interpreter Lockを取得
    {
        dynamic np = Py.Import("numpy");

        // ndim: 1
        dynamic a = np.array(new List<float> {1.0f, 2.0f});
        Debug.Log(a.shape);
        Debug.Log(a*a);
        
        // ndim: 2
        dynamic b = np.array(new List<List<float>> {new List<float> {1.0f, 2.0f}, new List<float> {3.0f, 4.0f}}, dtype: np.float64);
        Debug.Log(b.shape);
        Debug.Log(b*b);
    }
    PythonEngine.Shutdown(); // python環境を破棄
}

次の記事では，PythonモジュールとUnityの3Dオブジェクトを組み合わせた実装を紹介したいと思います．

参考文献

pythonnet.github.io
.NET (C#)からpythonを呼び出す