LOD(Level Of Detail) Frameworks

1. LOD(Level Of Detail)

=> 3D Model의 복잡성

=> 가상 세계를 나타내는 데 사용되는 세부 정보의 양을 규제함으로써 복잡성과 성능을 향상시키는 방법

=> 실시간(Realtime) Rendering에서 속도를 빠르게 하기 위해 생긴 기술

=> Model이 Viewer로부터 멀어질 때 중요도 등 다른 지표에 따라 감소될 수 있음

=> 보통은 Graphic pipeline 단계에서 작업량을 줄여 효율성을 높이는데에 사용

=> 1976년 Clark라는 사람이 "Hierarchical Geometric Models for Visible Surface Algorithms" 논문에서 LOD를 처음 표면화

 

2. LOD Frameworks

=> 세부 수준 관리를 위한 기본 프레임워크

2-1. Discrete LOD [속도중심]

=> LOD에 대한 기존의 접근 방식

=> 미리 Object의 다른 level의 Detail을 생성해두는 것

=> Runtime에 개체를 나타내도록 Level에 따라 선택

=> isotropic 혹은 view-independent LOD라고도 부름

=> 장점

    -> Decoupling Simplification 및 Rendering으로 프로그래밍 하는 가장 간단한 모델

    -> Rendering은 렌더링할 LOD를 선택하는데만 필요해서, 속도가 빠름

    -> LOD를 생성할 때 실시간 렌더링 제약 조건을 해결할 필요가 없음

    -> 최신 그래픽 H/W에 적합함(H/W에서 체계화되지 않은 삼각형보다 빠르게 렌더링)

=> 단점

    -> 기존에 저장을 해두어야 하기 때문에 Memory가 많이 필요함

    -> 갑작스런 단순화에(Drastic Simplification)에 적합하지 않음

        [큰 물체를 세분화 하거나, 작은 물체를 조합하는 것들]

        -> Terrain flyover

        -> Volumetric isosurfaces

        -> Super-detailed range scans

2-2. Continuous LOD[성능중심]

=> 세부 디테일들을 인코딩하는 data 구조를 생성

=> 이후 runtime에 원하는 LOD를 위의 구조에서 추출

=> 장점

    -> 상대적으로 세분성이 좋음

    -> Discrete에 비해 정확하게 지정되어 필요 이상의 polygon은 사용되지 않음[Memory]

    -> Polygon count에 대한 resource 사용률이 향상됨

    -> 다각형 모델의 streaming이 가능(즉, 대형모델을 disk/network로 load해야하는 경우 연속적 loading이 가능)

    -> 연속적 LOD로 시각적 popping 방지

    -> 단일 객체가 여러 LOD에 걸쳐있을 수 있음(현재 view에 대한 최상의 표현 가능)

=> 단점

    -> 계산량이 많아 속도가 상대적으로 느리고 프로세서의 부하가 큼

    -> Device lock에 의한 병목현상 가능

discrete vs continuous

 

2-3. View-dependent LOD[성능중심]

=> 물체의 주변 부분을 먼 부분보다 높은 해상도로 표시

=> 즉, 현재 뷰에 가장 적합한 LOD를 Dynamic하게 선택하여 continuous LOD를 확장

=> 주변 시각보다는 사용자가 보고 있는 곳을 더 자세히 보여주는 방식(보통은 중앙)

=> 장점

    -> polygon count에 대한 resource 사용률이 향상됨

    -> 지형과 같은 물리적으로 큰 물체를 나타내는 복잡한 모델을 획기적으로 간소화

    -> 수동 개입이나 분할을 위한 추가 처리 없이 interactive rendering이 가능함

=> 단점

    -> 계산량이 많아 속도가 느리고 프로세서의 부하가 큼

viewpoint  vs otherside

 

2-4 Hierarchical LOD[속도 + 성능]

[UE4 : docs.unrealengine.com/ko/BuildingWorlds/HLOD/index.html]

=> view-dependent로 대형 문제를 해결했다면 소형 객체는 Hierarchical LOD로 해결 가능

=> 객체를 assembly로 병합하여 조립을 단순화 하는것

=> 쉽게이야히가면, 다수의 Mesh를 원거리에서봤을 때 하나의 Static Mesh로 합치는 기법

=> Mesh 당 1 Draw call에서 합쳐진 Mesh당 1 Draw call로 줄여 성능 향상

    + Draw call : Scene에 있는 vertex를 그리기 위해 CPU가 GPU에게 보내는 요청[퍼포먼스에 큰 영향]