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Qu'est-ce que le niveau de détail (LOD)?
Le niveau de détail (LOD) est une technique de rendu 3D qui remplace par des versions plus simples d'un modèle lorsqu'il occupe moins d'espace à l'écran, réduisant la complexité géométrique et, selon la manière dont les éléments sont créés, les matériaux ou les appels de dessin tout en maintenant une différence visuelle difficile à remarquer.
Les jeux, les expériences VR, et autres applications 3D en temps réel utilisent le LOD pour maintenir un taux de rafraîchissement stable dans des scènes contenant des milliers d'objets.
Comment fonctionne le niveau de détail?
Le niveau de détail fonctionne en préparant plusieurs versions du même objet, chacune avec moins de détails que la précédente, et en sélectionnant la version appropriée en fonction de la taille à laquelle l'objet apparaît à l'écran. Unity et la plupart des autres moteurs numérotent ces versions LOD0, LOD1, LOD2, et ainsi de suite, LOD0 étant le plus détaillé.
Le nombre de triangles diminue généralement à chaque niveau de LOD.
Le passage d'un niveau à l'autre peut provoquer un pop visible. Le fondu croisé mélange les niveaux sortants et entrants pendant un court instant pour que le changement soit plus difficile à voir.
Quels sont les types de niveau de détail?
Le niveau de détail prend plusieurs formes, et de nombreux projets combinent ces techniques :
- LOD Discret: Le moteur bascule entre un ensemble fixe de maillages préfabriqués avec différents niveaux de détail. C'est une approche courante dans les jeux.
- LOD Continu: Le maillage est simplifié ou affiné progressivement en fonction de sa taille dans l'espace écran, plutôt que de passer à des niveaux LOD fixes.
- LOD Hiérarchique (HLOD): Des groupes d'objets distants sont combinés en une représentation simplifiée, réduisant les appels de dessin et la complexité géométrique.
- Texture LOD (mipmapping): Le GPU échantillonne des versions de texture de plus en plus petites et préfiltrées à mesure que les surfaces s'éloignent ou occupent moins d'espace à l'écran.
- Panneaux d'affichage et imposteurs: Un modèle 3D lointain est remplacé par une représentation simplifiée, souvent une image plate faisant face à la caméra.
Niveau de détail et Unity
Unity fournit plusieurs façons de mettre en œuvre le niveau de détail, y compris Mesh LOD et le composant LOD Group. Le LOD de maillage peut générer des LOD pendant l'importation d'actifs et est conçu pour réduire la géométrie et le traitement des sommets GPU avec une mémoire supplémentaire minimale. Le groupe LOD vous permet de configurer des niveaux LOD séparés et de basculer entre eux en fonction de la taille de l'écran.
Quelle est la différence entre LOD et le culling?
Le niveau de détail et le culling réduisent tous deux le travail de rendu, mais ils agissent sur les objets de différentes manières :
La plupart des projets en temps réel peuvent utiliser les trois ensemble. Le culling supprime les objets qui n'ont pas besoin d'être rendus, tandis que le LOD simplifie les objets qui restent visibles.
Quels sont les avantages d'utiliser le niveau de détail?
- Des fréquences d'images plus élevées: Rendre moins de triangles pour les objets éloignés réduit la charge du GPU, ce qui peut aider un projet à maintenir son taux de rafraîchissement cible.
- Scènes plus grandes et plus denses: Les mondes ouverts, les forêts et les scènes de ville peuvent afficher beaucoup plus d'objets à la fois.
- Performances évolutives: Le LOD peut aider le même contenu à s'adapter à différentes plateformes avec des capacités de performance différentes, y compris les appareils mobiles et les casques VR autonomes.
Quels sont les défis de l'utilisation du niveau de détail?
- Pop-up visible: Un changement soudain entre les niveaux peut être perceptible à moins que les transitions ne soient en fondu croisé ou que les seuils ne soient ajustés.
- Mémoire et stockage supplémentaires: Chaque maillage LOD supplémentaire peut ajouter des données de maillage, augmentant l'utilisation de la mémoire et potentiellement la taille de la construction.
- Temps de rédaction: Les niveaux faits à la main prennent du temps d'artiste, et les niveaux générés automatiquement nécessitent toujours une vérification pour les artefacts visuels.
Foire aux questions (FAQ)
Combien de niveaux LOD un modèle devrait-il avoir?
Il n'y a pas de nombre fixe de niveaux LOD pour chaque modèle. Le bon nombre dépend de la taille de l'écran de l'objet, de la distance de visionnage, de la complexité visuelle, de la plateforme et de l'objectif de performance. Des niveaux supplémentaires peuvent apporter des changements plus progressifs dans les détails, mais ils nécessitent également une création ou un traitement supplémentaires. Les conseils d'optimisation artistique mobile de Unity suggèrent de réduire le nombre de triangles d'environ la moitié entre les niveaux LOD.
Le niveau de détail s'applique-t-il aux textures comme aux maillages aussi?
Oui. Le mipmapping est une technique de niveau de détail des textures selon laquelle le GPU échantillonne des copies plus petites et préfiltrées d'une texture lorsque les surfaces apparaissent plus éloignées ou occupent moins d'espace à l'écran. Ceci peut réduire la bande passante de la mémoire de texture et les artefacts visuels tels que le scintillement. Le LOD de maillage peut également utiliser différents matériaux ou shaders à des niveaux inférieurs, en fonction de la manière dont les LOD sont rédigés.