LOD

ひとことで

遠くにある物体を、三角形の少ない簡単な形に切り替えて描く方法です。LOD（レベル・オブ・ディテール、詳細度）と呼びます。遠くの物体は画面の上で数ピクセルにしか映らないので、細かい形で描いても見た目はほとんど変わらず、三角形を処理する手間だけがかかります。距離や画面上の大きさに応じて、細かい形（LOD0）から粗い形（LOD1, 2, 3…）へ切り替えると、見た目を保ったまま描く量を大きく減らせます。

ゲームでの使いどころ

• オープンワールドの背景：遠くの建物・木・岩を粗い形にし、さらに遠くは板に描いた絵（インポスター）に置き換える。
• キャラクター：遠くのキャラクターは骨の数や頂点を減らし、アニメーションの更新頻度も落とす。
• 地形：カメラから遠い地形ほど、粗い格子で描く（クリップマップ、四分木の地形）。
• 影・エフェクト：遠くの影の解像度、粒子の数、処理の頻度を落とすのも、広い意味での LOD。

しくみ

レベルを作る：元のメッシュから、メッシュの簡略化で三角形を半分、4 分の 1…と減らした形を、あらかじめ作っておきます。

レベルを選ぶ：距離よりも、「画面の上でどれくらいの大きさに見えるか」で選ぶのが確実です。半径 $r$ の物体が距離 $d$ にあるとき、画面の高さに対する割合はおよそ

です（$\theta$ は縦の視野角）。$s$ が境目より小さくなったら、次の粗いレベルに切り替えます。視野角を考えるので、望遠（ズーム）にしたときも正しく細かい形に戻ります。

ちらつきを防ぐ：境目のちょうど近くで、レベルが毎フレーム行ったり来たりすると、形がちらつきます（ポッピング）。切り替える境目に余裕（ヒステリシス）を持たせるか、切り替えのときに少しの時間、2 つのレベルをディザで混ぜて描きます（クロスフェード）。

実装のポイント

• 品質の調整を 1 か所に：境目全体に掛ける倍率（バイアス）を用意すると、性能の低い機種では早めに粗くするなど、全体の品質を簡単に調整できます。
• 形だけでなくマテリアルも：遠くでは、法線マップやシャドウを省いた軽いシェーダーに切り替えます。
• インスタンシングと組み合わせる：同じ物体が大量にある場合、レベルごとにインスタンスの列を分けて、レベルごとに 1 回ずつ描きます。
• 影の LOD：影を描くときは、見た目より粗いレベルでも十分なことが多いです。

つまずきやすい点

• ポッピングが目立つ：形やシルエットが大きく変わるレベルどうしで切り替えると、目につきます。レベル間の変化を小さくし、切り替えはカメラから遠く、動きの多い場面で起きるように調整します。
• 細い部品が消える：簡略化で細い柱や枝が消えると、遠くで形が変わって見えます。シルエットを保つように簡略化します。
• メモリが増える：レベルごとに形を持つので、メモリは増えます（すべてのレベルを合わせても、元の形の 1.3〜1.5 倍程度が目安）。

デモで試すこと

1. 手前から奥まで並んだ 168 個の結び目が、見かけの大きさに応じて、緑（LOD0）→ 青 → 黄 → 赤（LOD3）と色分けされています。カメラが前後に動くと、レベルが切り替わっていきます。
2. 左下で、描いた三角形の数と「すべて LOD0 なら」の数を比べてください。
3. 「レベルを色で表示」を切ると、遠くの物体が粗い形になっていても、見た目がほとんど変わらないことがわかります。
4. 「LOD を使う」を切ると、三角形の数が何倍にもなります。「切り替えの境目」の倍率を上げると、近くでも粗い形になり、「境目に余裕を持たせる」を切ると、境目の近くで形がちらつきやすくなります。