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id: wiki-2026-0508-lod
title: LOD
category: 10_Wiki/Topics
status: verified
canonical_id: self
aliases: [Level of Detail, Mesh LOD, Mipmap, Nanite]
duplicate_of: none
source_trust_level: A
confidence_score: 0.9
verification_status: applied
tags: [3d, graphics, rendering, gamedev, optimization, unreal, unity]
raw_sources: []
last_reinforced: 2026-05-10
github_commit: pending
tech_stack:
  language: cpp
  framework: unreal
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# LOD (Level of Detail)

## 매 한 줄
> **"매 멀면 단순, 가까우면 정밀"**. 거리/스크린 사이즈 기반으로 mesh, texture, shader 의 디테일을 단계적으로 낮춰 GPU 비용을 절감. 2026 현재 Unreal **Nanite** 가 mesh LOD 를 자동화하면서 표준이 변하는 중.

## 매 핵심

### 매 종류
1. **Mesh LOD (geometric)**: 폴리곤 수 다르게 (LOD0=원본, LOD3=단순화).
2. **Texture LOD (mipmap)**: 1/2, 1/4, 1/8 ... 미리 down-sample.
3. **Shader LOD**: 거리 따라 PBR → unlit, 그림자 off.
4. **Imposter / Billboard**: 매우 멀면 평면에 렌더된 이미지.
5. **Virtualized geometry (Nanite)**: per-pixel cluster 선택, 명시적 LOD 불필요.

### 매 전환 기준
- 화면 면적 (screen-space pixel size).
- 거리 (camera 와 object).
- 시야각 / fov.
- Hysteresis (왔다갔다 깜빡임 방지).

### 매 알고리즘
- Mesh 단순화: **Quadric Edge Collapse** (Garland-Heckbert), Meshoptimizer.
- Mipmap 생성: trilinear, anisotropic.
- HLOD: 멀리 있는 여러 object 를 하나의 mesh 로 합침.

## 💻 패턴

### Unity LODGroup
```csharp
var lodGroup = gameObject.AddComponent<LODGroup>();
LOD[] lods = new LOD[] {
    new LOD(0.6f, new[] { lod0Renderer }),  // > 60% screen
    new LOD(0.3f, new[] { lod1Renderer }),
    new LOD(0.1f, new[] { lod2Renderer }),
    new LOD(0.01f, new[] { billboardRenderer }),
};
lodGroup.SetLODs(lods);
lodGroup.RecalculateBounds();
```

### Unreal: StaticMesh LOD 자동 생성
```cpp
// Editor 에서: StaticMesh -> LOD Settings -> Auto Compute
// 또는 Python:
mesh.set_editor_property("lod_group", "LargeProp")
mesh.build_from_mesh_descriptions(lod_descs)
```

### meshoptimizer (cross-engine)
```cpp
#include "meshoptimizer.h"
size_t target = (size_t)(index_count * 0.25f);  // 25%
float error;
size_t new_count = meshopt_simplify(
    new_indices, indices, index_count,
    &vertices[0].x, vertex_count, sizeof(Vertex),
    target, /*target_error*/ 0.05f, /*options*/ 0, &error);
```

### Three.js LOD
```javascript
import { LOD, Mesh } from "three";
const lod = new LOD();
lod.addLevel(meshHigh, 0);
lod.addLevel(meshMid, 50);
lod.addLevel(meshLow, 200);
lod.addLevel(billboard, 500);
scene.add(lod);
// 매 프레임 자동 update from camera distance
```

### Mipmap 생성 (GL)
```cpp
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, tex);
glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGBA8, w, h, 0, GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, pixels);
glGenerateMipmap(GL_TEXTURE_2D);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR);
```

### Distance-based shader LOD (HLSL pseudo)
```hlsl
float dist = length(WorldPos - CameraPos);
if (dist < 50)        col = FullPBR(...);
else if (dist < 200)  col = SimplifiedPBR(...);
else                  col = AlbedoOnly(...);
```

### Hysteresis 적용
```csharp
float threshold = 50f;
float hyst = 5f;
if (state == LOD0 && dist > threshold + hyst) state = LOD1;
else if (state == LOD1 && dist < threshold - hyst) state = LOD0;
```

## 매 결정 기준
| 시나리오 | 전략 |
|---|---|
| 오픈월드 무수한 풀/돌 | HLOD + imposter |
| 캐릭터 (animation 있음) | manual LOD0-2, skinning weight 보존 |
| Unreal 5 hi-poly | Nanite (자동) |
| 모바일 | 적극적 LOD + mipmap, draw call 우선 |
| VR (스테레오) | 양 눈 모두 비싸니 LOD 더 공격적 |

**기본값**: Unreal 5 → Nanite 켜고 끝. 다른 엔진 → mesh LOD 3-4단계 + mipmap.

## 🔗 Graph
- 부모: [[3D-Rendering]], [[GPU-Optimization]]
- 변형: [[Nanite]], [[HLOD]], [[Imposter]], [[Mipmap]]
- 응용: [[Open-World]], [[Mobile-3D]], [[VR]]
- Adjacent: [[Frustum-Culling]], [[Occlusion-Culling]], [[Mesh-Simplification]]

## 🤖 LLM 활용
**언제**: 폴리곤 많은 scene, 모바일/VR, 카메라 distance 변화 큼, 같은 prop 다수 instancing.
**언제 X**: UI/2D, scene 전체가 가까운 카메라 (LOD 전환 안 일어남).

## ❌ 안티패턴
- **LOD 전환 popping**: 단계 차이 크고 hysteresis 없음 → 깜빡거림.
- **Skinning 메쉬 강제 단순화**: deformation 깨짐, 캐릭터는 수작업.
- **Mipmap off**: aliasing + bandwidth 폭증.
- **너무 많은 LOD level**: 메모리 낭비, 4단계 정도가 sweet spot.
- **Nanite 인 척하면서 모든 mesh translucent**: Nanite 는 opaque 위주.

## 🧪 검증 / 중복
- Unreal 5 Nanite docs, Unity LODGroup, meshoptimizer (zeux).
- Garland & Heckbert 1997 (Quadric Error Metrics).
- 신뢰도 A.

## 🕓 Changelog
| 날짜 | 변경 |
|---|---|
| 2026-05-08 | Phase 1 |
| 2026-05-10 | Manual cleanup — Nanite 반영, Unity/Unreal/Three.js/meshopt 패턴 |
