LODOptimierung

LOD-Optimierung bezeichnet das Verfahren zur Reduzierung von Geometrie- und Texturdetails von Objekten in Abhängigkeit von Sichtbarkeit oder Entfernung, um die Rendering-Leistung zu erhöhen. Typischerweise werden mehrere Detailstufen (LOD-Stufen) für ein Objekt erstellt, von einem detaillierten High-Poly-Modell bis zu vereinfachten Meshes. Während der Laufzeit wählt ein Algorithmus die passende Stufe anhand der Entfernung zum Betrachter, der Projektion auf den Bildschirm (Screen-Space-Fehler) oder anderer Kriterien (Sichtbarkeit, Blickwinkel). Zusätzlich kann Textur-LOD durch Mipmapping verwendet werden, um Texturauflösung adaptiv zu reduzieren.

Die Implementierung umfasst das Vorberechnen mehrerer Modelle oder das automatische Generieren von Vereinfachungen (Mesh-Decimation) sowie das Definieren von Übergangsregeln, um Pop-ins zu minimieren. Bekannte Ansätze sind distanzbasierte Umschaltung, Fehlermetriken wie Quadric Error Metrics (QEM) und hierarchische LOD-Bäume. In Anwendungen kommen oft auch Billboarding für Vegetation oder dynamische LOD (dLOD) hinzu, das die Detailstufe basierend auf frameraten oder Ressourcen anpasst.

Vorteile der LOD-Optimierung liegen in reduzierten Vertex- und Fragmentberechnungen, geringerem Speicherbedarf und reduzierter Bandbreite, was größere Szenenfelder, höhere Frameraten und eine geringere Treiberauslastung ermöglicht. Nachteile sind potenzielle Pop-ins durch LOD-Wechsel, zusätzlicher Speicherbedarf für mehrere Stufen und erhöhter Modellierungsaufwand.

Typische Anwendungen finden sich in Computerspielen, VR/AR-Simulationen und großen Open-World-Umgebungen. In Engine-Ökosystemen wie Unity und Unreal Engine existieren integrierte LOD-Systeme zur Verwaltung mehrerer Stufen pro Objekt.