ビルボードの回転軸修正

開発中のメイン画面
城の傾きや方向画像のカクカクを改善したが、スクロールするとまだ微妙な違和感があるようだ。

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◎城の傾き

カメラを前後や高低に移動すると、城が逆に傾いてしまいます。

　　　
カメラを手前（左図）から奥に移動した（右図）

カメラを前方（奥）に移動したら、城の手前が浮き上がってしまいました。ビルボードで板ポリゴンを表示するとこうなるわけですが、映像的には、城の手前が沈んで城の上面が多く見えるようになるべきです。

傾きが逆であれば、ビルボードの回転軸の指定を変えれば上手くいくかも？

試しに Vector3(0, 0, -1) と指定すると、カメラのZ軸方向の移動に対してはいい感じで傾くようになりました。しかしカメラをX軸方向に移動すると、あらぬ方向に傾いてしまいます。

　　　

そこで今度は Vector3(0, 1, -1) と指定すると、カメラZ軸移動に対して傾きが固定され、X軸移動に対して傾きが自然になりました。しかし注視点を変更すると、あらぬ方向に傾くケースがあります。

出来そうで出来ないのは、もどかしいですね（−＿−；



◎城画像の再取得

それにしても、同じビルボードのプログラムなのに、兵士は自然に見えて城が自然に見えないのは何故でしょうか？
私が気になるのは下記の２点です。

・兵士の画像は前面８割、上面２割なのに対し、城の画像は前面と上面の比率が逆転している

・兵士は前面、城は上面に注視している

試しに城画像を前面８割、上面２割で再取得しました。

　　　

一人称視点はマシになったようですが、上空視点は相変わらずですね。うむむ…。



◎カクカクの原因判明

試行錯誤を繰り返す過程で、別件の「カメラを移動して画面をスクロールさせるとカクカクする」原因が判明しました。

それは「（方向転換に伴う画像の）変化量が大きくて目立つから」でした。
…同じことを以前書いた気がします（爆）

すぐに気付けなかったのは、兵士をズームアップして画面に大きく表示された状態でスクロールしても、カクカクした印象を受けないからです。しかし、兵士のスケールを拡大するとカクカクします。

見た目の大きさは同じでも、画像が粗いと気付きにくいのかもしれません。



◎カクカクの解消

方向転換に伴う画像の変化量が大きくて目立つなら、方向画像数を増やしましょう。

まずは32枚から64枚に増やしてみましたが、まだカクカクします。そこで128枚に増やしたら、かなりスムーズになりました。

しかしこのまま単純に増やすと128×5＝640枚になってしまいます。城門の数と向きはゲームに影響するのですが、映像的に表現するのは諦めた方が良さそうですね。

というわけで、映像的には４方向の城門で統一することとし、90度分の32枚だけ残して使い回すことにしました。



◎対策方針の検討

カクカクが解消されて大分マシになったものの、傾きの問題は未解決のままです。どうしたものやら…。

Ａ案：この状態のまましばらく様子見

Ｂ案：ビルボードの角度改善を目指す

Ｃ案：上面中心の画像に変更する

Ｄ案：板ポリゴンを増やす

Ｅ案：簡易3Dモデルを作成して置き換える

Ｆ案：元の3Dモデルに置き換える

Ａ案にしようかと思ったのですが、柵や森を追加する際に同じ問題で詰まってしまいそうです。簡単にできる案だけでも試してみましょう。



◎パフォーマンス確認

まずはＦ案。多分ダメだと思いますが、3Dモデルとビルボードのパフォーマンス比較ってことで。



・ビルボード方式
　兵士無し：58〜60fps
　兵士あり：28〜30fps

・元の３Ｄモデルに置き換え
　兵士無し：10〜12fps
　兵士あり：8〜10fps

兵士ありでもさほど低下しないのは意外でしたが、城だけでこれほど遅くてはこの先ゲームになりません。映像的にはバッチリなんですけどね〜…って当たり前か（爆）

モデルインスタンシングなどのテクニックで改善は可能ですが、それをやるなら先にモデルを簡略化すべきでしょうから、今回はやりません。



◎画像の変更

お次はＣ案。上面中心の画像に変更しました。

　　　

上空視点は改善されたようですが、一人称視点だと城の後部が浮き上がってしまいます。円柱型ビルボードでは、上面と前面の両方を同時にサポートするのは難しいようです。

ゲーム難易度‘強’の場合、一人称視点固定にしようと考えていたので、逆に難易度‘中’‘弱’の場合、上空視点固定として、画像を使い分けるという方法はアリかも。若しくは、ボタンやキーを押すと視点が切り替わるとか？

画像枚数は増えますが、難易度で制限する場合は読み込み数を抑えられますね。アイデアとしては悪くないかも。



◎回転軸の修正

画像を使い分けると改善はされますが、傾きが逆であるという現象は変わりません。というわけで、Ｂ案にチャレンジ。

やはりビルボードの回転軸が気になるので、こんな感じで指定してみました。

Vector3.Normalize(new Vector3(0, 1, -1))

すると、カメラのZ軸方向の移動に対しては良くなりました。しかし、カメラを左右に回り込ませて注視点を変えると、あらぬ方向に傾いてしまいました。これはつまり、オブジェクトとカメラを結ぶ線に直角な上方向を指定しろってことですね？

Vector3 rotateAxis = Vector3.Normalize(billPos - mainMap.MapViewPos);
rotateAxis.Y = 1.0f - rotateAxis.Y;
rotateAxis = Vector3.Normalize(rotateAxis);

※Matrix.CreateConstrainedBillboard()の引数に上記rotateAxisをセットする



◎調整

城の内側の地面が透けていると城が浮いて見えるので、城モデルを修正して地面を追加しました。城やマップのスケールを考慮して、ユニットのスケールを小さくしました。仕上げに、ネームプレートの位置を修正しました。



う〜ん…ビミョ〜だなぁ（汗）
これでも大分マシになったんですけどね。

城が画面の右下や左下に位置すると、円盤が回転したような傾きになります。ビルボードや板ポリゴンを使用してる以上、これは仕方がないようです。ビルボードは大きなモデルに向かないそうですが、この城も大きくて向かない部類に入るのでしょうか？



◎次回予告

別の方式を模索するか、保留して次のテーマに移るか悩みましたが、城だけの問題であれば簡易モデルを作成した方が良さそうですし、静止モデル全般の問題であれば別の方式を模索すべきでしょう。

というわけで、次回は他の静止モデルを作成して、同じ現象になるか確認することにします。