Что такое уровень детализации?

Уровень детализации (LoD) в компьютерной графике относится к процессу упрощения различных графических аспектов трехмерного (3D) объекта, который визуализируется на расстоянии. Цель реализации уровня детализации в программе состоит в том, чтобы скорость рендеринга могла быть увеличена, когда в виртуальной сцене есть несколько объектов, и некоторые из них настолько удалены от зрителя, что посторонние детали все равно не будут видны. В зависимости от того, каким образом уровень детализации интегрирован в программу, он может быть одного из двух типов: дискретный или непрерывный. Discreet LoD заменяет 3D-модели или текстуры на отдельные, обычно готовые, модели с меньшей детализацией. Непрерывный LoD использует алгоритмы для динамического увеличения или уменьшения детализации модели по мере необходимости.

Почти все трехмерные графические программы используют некоторую степень детализации, особенно видеоигры. При правильной реализации LoD практически незаметен для зрителя. Когда вычисленное расстояние между объектом в виртуальной сцене и положением зрителя превышает определенное число, уровень детализации может быть уменьшен. Это сокращение обычно приводит либо к уменьшению количества полигонов, составляющих трехмерный объект, к изображениям текстуры пониженного качества, либо к их комбинации Скорость рендеринга сцены, в которой используется уровень детализации, значительно выше, чем скорость рендеринга сцены, где объекты находятся в полной детализации.

Дискретный уровень детализации - это метод, который использует заданное количество расстояний, чтобы определить, какая модель объекта будет отображена. Различные уровни качества 3D-модели могут быть созданы в программе моделирования или рассчитаны при запуске программы, а затем сохранены для последующего использования. Этот метод работает хорошо, потому что он прост и быстр. Это также не одобряется некоторыми программистами и художниками, потому что иногда переход от одной модели LoD к другой может казаться слишком очевидным и приводить к тому, что объект внезапно становится больше и более детализированным перед зрителем.

Непрерывный уровень детализации фактически использует алгоритмы, чтобы взять многоугольники, составляющие объект, и либо подразделить их для большей детализации, либо объединить грани для меньшей детализации. Эта версия LoD позволяет плавно переходить от одного пикселя к полной детализации при уменьшении расстояния. Алгоритмы, однако, иногда могут быть очень ресурсоемкими и также могут давать нежелательные результаты, такие как отсутствующие грани многоугольника или изменения в трехмерных моделях, которые искажают исходную геометрию.

Другие варианты LoD включают в себя снижение качества изображения с отображением текстуры, использование вместо этого небольших изображений очень низкого качества или даже просто использование сплошного цвета без наложения текстуры для аппроксимации внешнего вида на расстоянии. В другом методе вместо фактической загрузки трехмерной модели пониженного качества для целей LoD модель на расстоянии заменяется геометрическим примитивом, таким как сфера или прямоугольник, который визуализируется намного быстрее, чем произвольные многоугольники. Существуют и другие алгоритмы, которые можно использовать для более конкретных типов расчетов LoD, например, те, которые необходимы для изменения сеток ландшафта, и те, которые можно использовать для аппроксимации объектов, которые быстро перемещаются по сцене.