2nd/10_Wiki/Topics/Domain_Programming/AI_and_ML/LOD.md

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wiki-2026-0508-lod	LOD	10_Wiki/Topics	verified	self	Level of Detail Mesh LOD Mipmap Nanite	none	A	0.9	applied	3d graphics rendering gamedev optimization unreal unity		2026-05-10	pending	language framework cpp unreal

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

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

// 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)

#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

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)

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)

float dist = length(WorldPos - CameraPos);
if (dist < 50)        col = FullPBR(...);
else if (dist < 200)  col = SimplifiedPBR(...);
else                  col = AlbedoOnly(...);

Hysteresis 적용

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

• 변형: Nanite, Mipmap
• 응용: VR
• Adjacent: Frustum 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