LODGroup VS ShaderLOD

https://gameinstitute.qq.com/community/detail/110113

前言
LOD（Level Of Detais）多细节层次。在游戏中，根据摄像机与模型的距离，来决定显示哪一个模型，往往离得近显示高模，离得远显示低模。LOD技术在大场景的应用非常普遍，在展示远景作用非常大。
网络上关于UnityLOD技术大多是关于LODGroup，这里我会简单介绍，而实际上shader上的LOD功能对性能优化也是非常有用的。

LOD Group
首先创建一个Cube并为其添加LOD Group组件

为Cube创建作为低模显示的子物体，这里使用一个球体和一个胶囊体。

设置LOD Group

点Add为每个lod等级设置显示模型，设置完毕后拖动相机距离就能查看效果了，简单实用。

Shader LOD
然而使用LOD Group必须为使用这个技术的模型再另外制作一套低精度模型，工作量为此会增加不少。
着色器中的LOD技术则是渲染等级抉择，同类型的模型都可以使用。
好，进入正题，首先创建一个Shader,写一个最简单的带高光的单张纹理着色器。代码如下

Shader "Custom/LODShader" {
    Properties {
        _Color ("Color", Color) = (1,1,1,1)
        _MainTex ("Main Tex", 2D) = "white" {}
        _Specular("Specular",Color) = (1,1,1,1)
        _Gloss("Gloss",Range(8.0,256)) = 20
    }
    SubShader {
        LOD 300 //设置该SubShader的LOD等级为300
        Pass{
            Tags {"LightMode" = "ForwardBase"}
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            #include "Lighting.cginc"
            fixed4 _Color;
            sampler2D _MainTex;
            float4 _MainTex_ST;
            fixed4 _Specular;
            float _Gloss;
 
            struct a2v{
                float4 vertex : POSITION;
                float3 normal : NORMAL;
                float4 texcoord : TEXCOORD0;
            };
            struct v2f{
                float4 pos:SV_POSITION;
                float3 worldNormal:TEXCOORD0;
                float3 worldPos:TEXCOORD1;
                float2 uv : TEXCOORD2;
            };
 
            v2f vert(a2v v){
                v2f o;
                o.pos = mul(UNITY_MATRIX_MVP,v.vertex);
                o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
                o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld,v.vertex).xyz;
                o.uv = v.texcoord.xy * _MainTex_ST.xy + _MainTex_ST.zw;
                return o;
            }
 
            fixed4 frag(v2f i) : SV_Target{
                fixed3 worldNormal = normalize(i.worldNormal);
                fixed3 worldLightDir = normalize(UnityWorldSpaceLightDir(i.worldPos));
                fixed3 albedo = tex2D(_MainTex,i.uv).rgb * _Color.rgb;
                fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz * albedo;
                fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * albedo * max(0,dot(worldNormal,worldLightDir));
                fixed3 viewDir = normalize(UnityWorldSpaceViewDir(i.worldPos));
                fixed3 halfDir = normalize(worldLightDir + viewDir);
                fixed3 specular = _LightColor0.rgb * _Specular.rgb * pow(max(0,dot(worldNormal,halfDir)),_Gloss);
                return fixed4(ambient + diffuse + specular ,1.0);
            }
 
            ENDCG
        }
    }
}

第九行设置了LOD ＝ 300。
实际上Unity默认的LOD最大值是无限的，这意味着只要显卡支持这个shader就可以被使用。
我们可以修改LOD的最大值来选择使用的shader。
再写一个控制ShaderLOD最大值的脚本。

using UnityEngine;
using System.Collections;
 
public class ChangeLOD : MonoBehaviour {
 
    public int lodlevel;
 
    void Update () {
        Shader.globalMaximumLOD = lodlevel;
    }
}

关键就是一句Shader.globalMaximumLOD = lodlevel;
场景测试效果如下。

结果很明显，

shader中的LOD大于Shader.globalMaximumLOD就不会被显示。所以为了不同的硬件需求我们可以写多个subshader来应对。
  我们继续为shader添加两个subshader

SubShader {
        LOD 200
        Pass{
            Tags {"LightMode" = "ForwardBase"}
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            #include "Lighting.cginc"
            fixed4 _Color;
            sampler2D _MainTex;
            float4 _MainTex_ST;
            fixed4 _Specular;
            float _Gloss;
 
            struct a2v{
                float4 vertex : POSITION;
                float3 normal : NORMAL;
            };
            struct v2f{
                float4 pos:SV_POSITION;
                float3 worldNormal:TEXCOORD0;
                float3 worldPos:TEXCOORD1;
            };
 
            v2f vert(a2v v){
                v2f o;
                o.pos = mul(UNITY_MATRIX_MVP,v.vertex);
                o.worldNormal = UnityObjectToWorldNormal(v.normal);
                o.worldPos = mul(unity_ObjectToWorld,v.vertex).xyz;
                return o;
            }
 
            fixed4 frag(v2f i) : SV_Target{
                fixed3 worldNormal = normalize(i.worldNormal);
                fixed3 worldLightDir = normalize(UnityWorldSpaceLightDir(i.worldPos));
                fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz;
                fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * max(0,dot(worldNormal,worldLightDir));
                fixed3 viewDir = normalize(UnityWorldSpaceViewDir(i.worldPos));
                fixed3 halfDir = normalize(worldLightDir + viewDir);
                fixed3 specular = _LightColor0.rgb * _Specular.rgb * pow(max(0,dot(worldNormal,halfDir)),_Gloss);
                return fixed4(ambient + diffuse + specular ,1.0);
            }
 
            ENDCG
        }
    }
    SubShader {
        Lod 100
        Pass{
            Tags {"LightMode" = "ForwardBase"}
            CGPROGRAM
            #pragma vertex vert
            #pragma fragment frag
            #include "Lighting.cginc"
            fixed4 _Specular;
            float _Gloss;
            fixed4 _Color;;
            struct a2v{
                float4 vertex : POSITION;
                float4 normal : NORMAL;
            };
            struct v2f{
                float4 pos : SV_POSITION;
                fixed3 color : COLOR;
            };
 
            v2f vert(a2v v){
                v2f o;
                o.pos = mul(UNITY_MATRIX_MVP,v.vertex);
                fixed3 ambient = UNITY_LIGHTMODEL_AMBIENT.xyz;
                fixed3 worldNormal = normalize(mul(v.normal,(float3x3)unity_WorldToObject));
                fixed3 worldLightDir = normalize(_WorldSpaceLightPos0.xyz);
                fixed3 diffuse = _LightColor0.rgb * _Color.rgb * saturate(dot(worldNormal,worldLightDir));
                fixed3 reflectDir = normalize(reflect(-worldLightDir, worldNormal));
                fixed3 viewDir = normalize(_WorldSpaceCameraPos.xyz - mul(unity_ObjectToWorld, v.vertex).xyz);
                fixed3 specular = _LightColor0.rgb * _Specular.rgb * pow(saturate(dot(reflectDir,viewDir)),_Gloss); 
                o.color = ambient + diffuse + specular;
 
                return o;
            }
 
            fixed4 frag (v2f i) : SV_Target{
                return fixed4(i.color,1.0);
            }
            ENDCG
        }
    }

第二个subshader和第一个相比只是去除了对贴图渲染的部分，第三个subshader则是将所有的光照计算放到了顶点函数中。
注意第二个subshader LOD

为200，第三个subshader LOD为100。

结果如下




用这种方式可以动态的剔除复杂的Shader渲染，比如在低端的手机平台上，当检测到FPS低于一定数值可以考虑替换带有高度映射，法线贴图等功能的Shader，甚至可以降低贴图采样密度，停止UV动画。

游戏渠道心流游戏类型游戏引擎画面表现风格游戏视觉开放源码 JavaS

游戏开发Unity渲染场景光照性能优化 ShaderLOD

LODGroup VS ShaderLOD