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¿Qué es el nivel de detalle (LOD)?
El nivel de detalle (LOD) es una técnica de renderizado 3D que sustituye por versiones más simples de un modelo a medida que ocupa menos de la pantalla, reduciendo la complejidad geométrica y, dependiendo de cómo se hayan creado los activos, los materiales o las llamadas de dibujo, manteniendo la diferencia visual difícil de notar.
Los juegos, las experiencias VR y otras aplicaciones 3D en tiempo real utilizan LOD para mantener una tasa de fotogramas constante en escenas con miles de objetos.
Cómo funciona el nivel de detalle?
El nivel de detalle funciona preparando varias versiones del mismo objeto, cada una con menos detalle que la anterior, y seleccionando la versión apropiada según cuán grande parezca el objeto en pantalla. Unity y la mayoría de otros motores numeran estas versiones como LOD0, LOD1, LOD2, y así sucesivamente, siendo LOD0 el más detallado.
El recuento de triángulos generalmente disminuye con cada nivel de LOD.
Cambiar entre niveles puede causar un chasquido visible. La mezcla cruzada fusiona los niveles salientes y entrantes por un corto tiempo para que el cambio sea más difícil de ver.
¿Cuáles son los tipos de nivel de detalle?
El nivel de detalle viene en varias formas, y muchos proyectos combinan estas técnicas:
- LOD Discreto: El motor cambia entre un conjunto fijo de mallas preconstruidas con diferentes niveles de detalle. Este es un enfoque común en los juegos.
- LOD Continuo: La malla se simplifica o refina gradualmente a medida que cambia su tamaño en el espacio de la pantalla, en lugar de cambiar en niveles LOD fijos.
- LOD Jerárquico (HLOD): Grupos de objetos distantes se combinan en una representación simplificada, reduciendo las llamadas de dibujo y la complejidad geométrica.
- Textura LOD (mipmapping): La GPU muestrea versiones progresivamente más pequeñas y prefiltradas de una textura a medida que las superficies aparecen más lejos o ocupan menos espacio en la pantalla.
- Vallas publicitarias e impostores: Un modelo 3D distante es reemplazado por una representación simplificada, a menudo una imagen plana que mira a la cámara.
Nivel de detalle y Unity
Unity proporciona múltiples formas de implementar el nivel de detalle, incluyendo Mesh LOD y el componente LOD Group. El LOD de malla puede generar LODs durante la importación de activos y está diseñado para reducir la geometría y el procesamiento de vértices de la GPU con una memoria adicional mínima. El Grupo LOD te permite configurar niveles LOD separados y cambiar entre ellos según el tamaño de la pantalla.
¿Cuál es la diferencia entre LOD y culling?
El nivel de detalle y el descarte reducen ambos el trabajo de renderizado, pero actúan sobre los objetos de diferentes maneras:
La mayoría de los proyectos en tiempo real pueden usar los tres juntos. El *culling* elimina objetos que no necesitan ser renderizados, mientras que el LOD simplifica los objetos que permanecen visibles.
¿Cuáles son los beneficios de usar el nivel de detalle?
- Tasas de fotogramas más altas: Renderizar menos triángulos para objetos distantes reduce la carga de trabajo de la GPU, lo que puede ayudar a un proyecto a mantener su velocidad de fotogramas objetivo.
- Escenas más grandes y densas: Los mundos abiertos, los bosques y las escenas de la ciudad pueden mostrar muchos más objetos a la vez.
- Rendimiento escalable: LOD puede ayudar a que el mismo contenido se escale en diferentes plataformas con diferentes capacidades de rendimiento, incluidos dispositivos móviles y cascos VR independientes.
¿Cuáles son los desafíos de usar el nivel de detalle?
- Estallido visible: Un cambio repentino entre niveles puede ser notorio a menos que las transiciones se mezclen o los umbrales se ajusten.
- Memoria y almacenamiento extra: Cada malla LOD adicional puede añadir datos de malla, aumentando el uso de memoria y potencialmente el tamaño de la compilación.
- Tiempo de autoría: Los niveles hechos a mano requieren tiempo de artista, y los niveles generados automáticamente todavía necesitan ser revisados en busca de artefactos visuales.
Preguntas frecuentes
¿Cuántos niveles de LOD debe tener un modelo?
No hay un número fijo de niveles LOD para cada modelo. El número correcto depende del tamaño de la pantalla del objeto, la distancia de visualización, la complejidad visual, la plataforma y el objetivo de rendimiento. Niveles adicionales pueden proporcionar cambios más graduales en el detalle, pero también requieren una autoría o procesamiento adicional. Los consejos de optimización de arte móvil de Unity sugieren reducir los recuentos de triángulos en aproximadamente la mitad entre los niveles LOD.
¿Aplica el nivel de detalle a las texturas además de a las mallas?
Sí. El mipmapping es una técnica de nivel de detalle de texturas en la que la GPU muestrea copias más pequeñas y prefiltradas de una textura a medida que las superficies parecen más lejanas o ocupan menos espacio en la pantalla. Esto puede reducir el ancho de banda de la memoria de texturas y artefactos visuales como el parpadeo. El LOD de la malla también puede usar materiales o sombreadores diferentes en niveles inferiores, dependiendo de cómo se hayan creado los LOD.