3D引擎中LOD技术的理论基础

虚幻引擎中细节优化相关的技术有 level of details 和 level streaming 两种，他们的共同点在于：当相机视角靠近某一片区域时，那里的细节才会被临时加载，从而节省资源（cpu，内存，外存）。

• level of details：或LOD，细节层次，给每个网格体准备不同视距下的形状

• level streaming：类似Photoshop的图层概念，将物体分入不同的场景，选择性加载

level streaming技术在上一篇《虚幻引擎之场景动态加载》讲过了，本文介绍LOD技术：

1. Level Of Details：细节层次

2. 手动LOD导入

3. 自动LOD生成

4. LOD碰撞检测的一致性

5. LOD打包：选择性降级

Level Of Details：细节层次

理论基础：当物体远离眼睛（相机）时，它占用的屏幕像素减少，许多几何细节（三角形）有所删减，但每一帧仍然计算它全部的细节，被删减的那部分所占用的算力被浪费。此时可以准备一个“删减版”的几何体，替代“完整版”的几何体，节省计算资源（cpu/gpu）的同时，屏幕上的输出效果一样。但存储LODs需要额外的一些内存资源。

LOD技术的应用场景在于，当一个mesh占用屏幕像素很小时（如相机远离mesh），减少mesh的三角形数，节省资源。随便打开一个static mesh，进入mesh编辑器，默认处于LOD0。LOD0是最高细节的lod，拥有最多的三角形和点数，LOD1、LOD2依次递减。引擎根据mesh占用屏幕的像素与屏幕像素的比例来实时判断与切换不同层级的LOD，这个比例叫screen size。

https://docs.unrealengine.com/en-US/Engine/Content/Types/StaticMeshes/HowTo/LODs/index.html

手动LOD导入

在mesh编辑器的detail面板中可以导入fbx等3d模型，同时设置Screen Size。比如当一个mesh离屏幕非常远时想要自动隐藏，可以导入一个空的网格体，然后设置screen size为很小的值（比如0.01）。

mesh editor >> Details >> LOD Settings >> LOD Import

https://docs.unrealengine.com/en-US/Engine/Content/Importing/FBX/HowTo/ImportingLODs/index.html

自动LOD生成

理论基础：和手动导入的lod不同，自动生成的lods全部基于lod0，可以被临时计算出来，无需存储，从而可以减小打包后的体积（节省外存）。官方推荐的做法是自动生成LOD，因为引擎为我们提供了基于四叉树的边坍缩算法，可以根据不同的screen size，自动生成不同层级的lod，我们只需要设置lod的数量即可。

Tip：设置了自动LOD以后，移动相机几乎察觉不到lod的切换（这也是lod的本意），但可以通过viewport左上角的实时数据来观察效果。

mesh editor >> Details >> LOD Settings >> Number of LODs

既可以手动调lod参数，也可以使用模板快速创建lods，引擎提供了几个可用的模板，在LOD Group中可以选择（会覆盖当前设置）。想修改默认的模板，需要修改相应的引擎参数：

mesh editor >> Details >> LOD Settings >> LOD Group

模板文件路径：

[project] >> Intermediate/ >> Config/ >> CoalescedSourceConfigs/ >> Engine.ini >> [StaticMeshLODSettings]

1.[StaticMeshLODSettings]
2.LevelArchitecture=(NumLODs=4,LightMapResolution=32,LODPercentTriangles=50,PixelError=12,SilhouetteImportance=4,Name=LOCTEXT("LevelArchitectureLOD","Level Architecture"))
3.SmallProp=(NumLODs=4,LODPercentTriangles=50,PixelError=10,Name=LOCTEXT("SmallPropLOD","Small Prop"))
4.LargeProp=(NumLODs=4,LODPercentTriangles=50,PixelError=10,Name=LOCTEXT("LargePropLOD","Large Prop"))
5.Deco=(NumLODs=4,LODPercentTriangles=50,PixelError=10,Name=LOCTEXT("DecoLOD","Deco"))
6.Vista=(NumLODs=1,Name=LOCTEXT("VistaLOD","Vista"))
7.Foliage=(NumLODs=1,Name=LOCTEXT("FoliageLOD","Foliage"))
8.HighDetail=(NumLODs=6,LODPercentTriangles=50,PixelError=6,Name=LOCTEXT("HighDetailLOD","High Detail"))

例如，“SmallProp”模板的效果如下：

https://docs.unrealengine.com/en-US/Engine/Content/Types/StaticMeshes/HowTo/AutomaticLODGeneration/index.html

LOD碰撞检测的一致性

lod只是在屏幕上的输出做优化，并不影响它的碰撞属性，不同层级的lod的碰撞属性必须一致，通常是基于LOD0（即物体本来的形状）

mesh editor >> Details >> General Settings >> LOD for collision

https://docs.unrealengine.com/en-US/Engine/Content/Types/StaticMeshes/HowTo/LODCollision/index.html

LOD打包：选择性降级

理论基础：对于某些低端平台，可能用不到lod0，甚至lod1，可以选择性删除最高级的lod以节省内存/外存空间。

• 节省内存（运行时）：mesh editor >> Details >> LOD Settings >> Minimum LOD

• 节省外存（打包后）：[project] >> Config/ >> DefaultEngine.ini >> [Console Variables]

在[Console Variables]字段下的代码：

1.[ConsoleVariables]
2.; Strip render data for LODs below the MinLOD for the target platform during cooking.
3.r.StaticMesh.StripMinLodDataDuringCooking=1
4.r.SkeletalMesh.StripMinLodDataDuringCooking=1

https://docs.unrealengine.com/en-US/Engine/Content/Types/StaticMeshes/HowTo/StripUnUsedLOD/index.html

<完>

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