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詳細レベル（LOD）とは何ですか？
LOD（LOD）は、モデルが画面上で占める領域が小さくなるにつれて、より単純なバージョンのモデルに切り替える3DDレンダリング技術であり、幾何学的複雑さ、そしてアセットがどのように作成されているかによってはマテリアルや描画コールを削減しつつ、視覚的な違いを気づかれにくく保ちます。
ゲーム、VR体験、その他のリアルタイム3Dアプリケーションは、何千ものオブジェクトがあるシーンで安定したフレームレートを維持するためにLODを使用します。
LODはどのように機能しますか?
LODは、同じオブジェクトのいくつかのバージョンを準備し、それぞれを前のものよりも詳細度を低くし、オブジェクトが画面上でどれだけ大きく見えるかに基づいて適切なバージョンを選択することで機能します。Unityやほとんどの他のエンジンは、LOD0、LOD1、LOD2といった形でこれらのバージョンをナンバリングし、LOD0を最も詳細なものとしています。
三角形形数は通常、各LODレベルで減少します。
レベル間を切り替える際に、目に見えるポップが発生することがあります。クロスフェードは、切り替わるレベルと入ってくるレベルを短時間ブレンドすることで、変化を目立たなくします。
レベルの詳細度にはどのような種類がありますか？
LODはいくつかの形式があり、多くのプロジェクトでこれらの技術を組み合わせています。
- 離散的LOD:エンジンは、異なるレベルの詳細度を持つ、あらかじめ構築されたメッシュの固定セット間で切り替わります。これはゲームにおける一般的なアプローチです。
- 連続LOD:メッシュは、固定のLODレベルで切り替わるのではなく、画面上のサイズが変化するにつれて徐々に簡略化または細分化されます。
- 階層 LOD (HLOD):遠くのオブジェクトのグループが簡略化された表現にまとめられ、描画コールと幾何学的複雑さが削減されます。
- Texture LOD (mipmapping):GPUは、表面が遠ざかるか、スクリーンスペースが小さくなるにつれて、テクスチャの徐々に小さく、事前フィルタリングされたバージョンをサンプリングします。
- ビルボードと偽物:遠くの3Dモデルは、しばしばカメラに面した平坦な画像である簡略化された表現に置き換えられる。
詳細度とUnity
Unityは、Mesh LODやLOD Groupコンポーネントなど、LODを実装するための複数の方法を提供しています。メッシュLODはアセットインポート中にLODを生成でき、最小限の追加メモリでジオメトリとGPU頂点処理を削減するように設計されています。LODグループを使用すると、個別のLODレベルを設定し、画面サイズに基づいて切り替えることができます。
LODとカリングの違いは何ですか?
LODとカリングはどちらもレンダリングの作業を削減しますが、オブジェクトに対して異なる方法で作用します。
ほとんどのリアルタイムプロジェクトは、これら3つすべてを組み合わせて使用できます。カリングはレンダリングする必要のないオブジェクトを削除し、LODは表示され続けるオブジェクトを簡素化します。
LODを使用する利点は何ですか?
- より高いフレームレート:遠方のオブジェクトの三角形を減らすことはGPUのワークロードを軽減し、プロジェクトがターゲットフレームレートを維持するのにヘルプます。
- より大きく、密度の高いシーン:オープンワールド、森、都市のシーンは、一度に表示できるオブジェクトをはるかに多く示すことができます。
- スケーラブルなパフォーマンス:LODは、モバイルデバイスやスタンドアロンVRヘッドセットなど、異なるパフォーマンス能力を持つプラットフォーム間で同じコンテンツをスケールするのにヘルプます。
LODを使用する上での課題は何ですか?
- 目に見えるポップ:レベル間の急激な切り替えは、トランジションをクロスフェードさせたり、しきい値を調整したりしない限り、気づかれる可能性があります。
- 余分なメモリとストレージ:追加のLODメッシュはメッシュデータを追加し、メモリ使用量とビルドサイズを増大させる可能性があります。
- 作成時間:手作りのレベルにはアーティストの時間がかかり、自動生成されたレベルも視覚的なアーティファクトのチェックが必要です。
よくある質問と回答（FAQ）
モデルには何段階のLODが必要ですか?
すべてのモデルに固定されたLODレベル数はありません。適切な数値は、オブジェクトの画面サイズ、視聴距離、視覚的複雑さ、プラットフォーム、およびパフォーマンスのターゲットによって異なります。追加のレベルは詳細のより段階的な変化を提供できますが、追加の作成または処理を必要とします。Unityのmobile art optimization tipsでは、LODレベル間で三角形数を約半分に減らすことが推奨されています。
LODはメッシュだけでなくテクスチャにも適用されますか？
はい。ミップマッピングは、GPUが表面が遠ざかるか、スクリーンスペースが小さくなるにつれて、テクスチャのより小さい事前フィルタリングされたコピーをサンプリングするテクスチャのレベル・オブ・ディテール技術です。これにより、テクスチャ帯域幅とちらつきなどの視覚的アーティファクトを削減できます。メッシュのLODは、LODがどのように作成されているかによって、より低いレベルで異なるマテリアルやシェーダーを使用することもできます。