ビルボード

ひとことで

四角い板（2 枚の三角形）に画像を貼り、その板の正面を毎フレームカメラの方へ向け直す描画方法です。煙・炎・光・木の葉の遠景など、本物の立体で作ると重すぎるものを、ほとんどコストをかけずに「どの角度から見ても厚みのある物体」に見せられます。パーティクル描画の最も基本的な形です。

ゲームでの使いどころ

• 煙・炎・爆発・魔法の光：ほぼすべてのパーティクルエフェクトの粒は、ビルボードです。
• 遠景の木や草：遠くの木を 1 枚の板（インポスター）に置き換えて描画負荷を下げる。
• UI 的な表示：敵の頭上の HP バー、名前、ダメージ数値、クエストマーカー。
• レンズフレア・光のにじみ：光源の位置に置く光の板。

しくみ

ビルボードの頂点は、ワールド座標ではなくカメラ空間（ビュー空間）で広げるのが最も簡単です。

1. 粒子の中心 $\mathbf{c}$ をビュー空間に変換する：$\mathbf{c}_v = V\,\mathbf{c}$
2. 板の角のオフセット $(\pm\tfrac12, \pm\tfrac12)$ に大きさ $s$ を掛け、ビュー空間の $x, y$ に足す
3. 射影行列を掛けて画面に出す

ビュー空間の $x, y$ 軸は常に画面の横と縦なので、板は必ずカメラに正対します。回転させたい場合は $(u, v)$ を 2D で回転してから足します（煙の渦の表現によく使います）。

用途に応じて、向け方にはいくつかの種類があります。

実装のポイント

• インスタンシングでまとめて描く：板 1 枚ずつ描画命令を出すと重いので、数千枚を 1 回の描画で済ませます。
• 半透明の合成：光や炎は加算合成（明るさを足す）、煙は通常のアルファ合成が基本です。アルファ合成では奥から手前へ描く並べ替えが必要になります。境界のにじみを防ぐには乗算済みアルファを使います。
• 地面への刺さり：大きな煙の板が地面や壁と交わると硬い線が見えます。ソフトパーティクルで和らげます。

つまずきやすい点

• 板の薄さがばれる：カメラ正対でない（ワールドに固定した）板は、横から見ると紙のように薄く見えます。デモの「ワールドに固定」で確認できます。
• 真上から見たとき：軸固定のビルボードは、真上から見ると線になってしまいます。見下ろし視点のゲームでは向け方を工夫します。
• オーバードロー：大きな半透明の板が何枚も重なると、同じ画素を何十回も塗ることになり GPU が重くなります（オーバードロー）。枚数より 1 枚の大きさが効きます。

デモで試すこと

1. 視点が自動で回っていても、煙は常に厚みのある柱に見えます。これは 70 枚の板が毎フレームカメラへ向き直っているからです。
2. 「板の輪郭を表示」をオンにすると、煙が四角い板の集まりであることが分かります。
3. 「ワールドに固定」に切り替え、視点が横へ回ったときの見え方の違いを比べてください。