什麼是遊戲中的 LOD？為開發者解釋細節層級
TL;DR
- LOD（Level of Detail，細節層級）透過根據鏡頭距離在高細節與低細節 3D 模型之間切換，幫助遊戲提升效能。靠近的物件保留較多多邊形，遠處的物件則使用較簡化的版本。
- 遊戲會使用不同的 LOD 系統，例如 Discrete LOD、HLOD、Nanite 和 Billboard LOD。其目標是在維持玩家可感知的視覺品質的同時，降低渲染成本。
- 對於 AI 生成的 3D 模型而言，建立經過最佳化的 LOD 版本很重要，因為原始 AI mesh 往往過於複雜，不適合即時使用。乾淨的 LOD0–LOD2 模型有助於在細節與效能之間取得平衡。
LOD（Level of Detail，細節層級）是在遊戲與即時 3D 圖形中使用的一項技術，會根據模型與鏡頭的距離，自動改變模型的複雜度。靠近玩家的物件會使用高細節 mesh，而遠處的物件則會切換為三角形數量較少的簡化版本，從而在幾乎不造成可見畫質損失的情況下提升效能。
你也可能在遊戲滑鼠規格中看到 LOD 指的是 Lift-Off Distance，但那是完全不同的概念。本文聚焦於 3D 圖形中的 Level of Detail，說明 LOD 的運作方式、它為何重要，以及它如何在維持流暢幀率的同時，幫助遊戲高效率地渲染大型環境。
遊戲中的 LOD（Level of Detail）是什麼？
LOD（Level of Detail，細節層級）是一種在遊戲進行期間管理 3D 模型複雜度的渲染最佳化技術。遊戲引擎不會始終以最高多邊形數來渲染每個物件，而是會根據物件與鏡頭的距離，自動選擇合適的模型版本。站在玩家正前方的角色可能會使用高細節 mesh，而同一個角色在遠處時，則可能切換為三角形數較少、簡化許多的版本。
LOD 存在的主要原因是，GPU 在每一幀都有有限的 triangle budget。現代遊戲通常包含數百甚至數千個物件，如果所有物件都以最高品質渲染，成本很快就會變得過高。舉例來說，一個擁有 100,000 個多邊形的高多邊形角色可能不是問題，但如果有 200 個 NPC 都使用同樣的細節等級，就會產生約 2,000 萬個多邊形需要 GPU 處理。LOD 有助於讓這樣的工作負載維持在可控範圍內，同時把視覺品質保留在玩家最容易注意到的地方。
大多數遊戲會使用多個 LOD 層級。LOD0 代表原始的高細節模型，會在物件最靠近鏡頭時使用。LOD1 通常會將幾何量減少約 50%，在保留整體形狀的同時移除不必要的細節。LOD2 會進一步降低多邊形數量，通常約減少 75%，適合中距離使用。當物件距離極遠時，LOD3 或 billboard LOD 可能會以簡單的卡片或 2D 表示來取代模型。
LOD 背後的一個關鍵概念是 polygon budget——也就是系統每一幀能夠流暢渲染的三角形總數。不同平台的限制各不相同。行動遊戲每幀的目標可能大約是 100K 個三角形，indie PC 遊戲可能會在數十萬到數百萬個三角形的範圍內運作，而 AAA 遊戲則可能依據場景與硬體而定，能處理數百萬甚至更多。
LOD 不僅與幾何有關。材質也使用類似的系統，透過 MIP maps 實作所謂的 texture LOD。當物件靠近時會顯示高解析度材質，而在更遠距離時則會載入較低解析度的版本，以節省記憶體並提升效能。
現在你已經知道什麼是 LOD，接下來看看引擎實際上是如何觸發這些切換的。
LOD 的運作方式：切換、距離與螢幕空間
LOD 系統的運作方式，是判斷何時以另一個模型版本取代目前版本。雖然看起來似乎只根據距離來切換 LOD 等級很合理，但大多數現代遊戲引擎使用的是更精確的衡量方式：螢幕空間大小。這表示引擎會檢查物件在畫面上佔據了多少比例，並在物件變得太小、小到玩家無法察覺缺失細節時切換模型。
例如，遠處的一棟大型建築仍可能覆蓋畫面的相當大一部分，因此引擎會讓它維持較高的 LOD 等級更久。相同距離下的一個小木桶，可能只佔據幾個像素，讓引擎能更早把它切換為較低細節的 mesh。因此，相較於使用單純的距離規則，螢幕空間百分比更有效，因為它會考量物件實際的視覺重要性。
觸發 LOD 變更常見有兩種方式。基於距離的 LOD使用固定範圍，例如在 50 公尺切換到 LOD1、在 150 公尺切換到 LOD2。它設定簡單、所需計算量也較少，但不一定總能符合玩家實際看到的畫面。基於螢幕大小的 LOD則改用螢幕覆蓋比例，能在不同攝影機角度與物件尺寸下提供更好的結果，不過也需要稍多一些的執行時運算。
LOD 切換的一項挑戰是LOD 跳變效果。這種情況發生在玩家突然注意到模型從高細節變成簡化版本時，造成干擾視覺的跳動感。遊戲通常會透過抖動式轉場、cross-fade blending，或是仔細製作較低 LOD 模型，使其維持與原始版本相近的輪廓，來降低這個問題。
另一項重要技術是遲滯。如果沒有它，位於 LOD 切換門檻附近的物件，可能會隨著攝影機稍微前後移動，而在 LOD0 與 LOD1 之間快速來回切換。加入一個小型的轉換緩衝區，可以避免這種持續切換，並帶來更平順的體驗。
LOD 設定通常會針對每個物件個別控制。在 Unreal Engine 中，每個 Static Mesh 都可以有各自的 LOD 螢幕大小門檻，用來決定各版本何時顯示。在 Unity 中，LOD Group 元件可讓開發者為每個 LOD 等級定義相對於螢幕的轉換百分比。
不同遊戲會採用不同的 LOD 系統架構——以下說明它們如何分類。
現代遊戲中的 LOD 系統類型
現代遊戲會根據專案規模、引擎與效能需求，採用數種不同的 LOD 方法。雖然目標始終相同——在不犧牲可見畫質的前提下降低渲染成本——但各種系統達成這一點的方式可能非常不同。
離散式 LOD — 經典方法
離散式 LOD 是大多數遊戲中使用的傳統方法。美術人員會為同一個 3D 模型製作數個不同版本，例如 LOD0、LOD1、LOD2 和 LOD3，每個版本都有不同的多邊形數量。引擎會根據距離或螢幕尺寸，在特定閾值下於這些版本之間切換。
這種方法幾乎受到所有主流遊戲引擎支援，並讓美術人員能精確控制各版本的外觀。然而，它需要手動作業，因為每個 LOD 網格都必須逐一建立、最佳化並測試。
連續式 LOD (CLOD) — 即時簡化
連續式 LOD 採取不同的方法：不是在固定版本之間切換，而是在即時動態降低網格複雜度。隨著攝影機移得更遠，系統會持續簡化幾何結構，從而帶來更平滑、沒有明顯跳變的過渡。
它的優點是能提供更靈活、漸進的最佳化，但缺點是計算成本更高。由於即時網格簡化可能相當耗費資源，與傳統的離散式 LOD 系統相比，CLOD 在現代商業遊戲中較不常見。
階層式 LOD (HLOD) — 最佳化大型世界
階層式 LOD 是為大型環境而設計的，例如開放世界遊戲。HLOD 不是最佳化單一物件，而是在遠距離時，將鄰近的資產群組——例如建築、樹木與道具——合併成單一個簡化網格。
這能大幅減少 draw call 的數量。例如，從遠處觀看時，數百棟彼此分離的建築可能會被一個經過最佳化的 HLOD 網格取代。Unreal Engine 4 和 5 支援 HLOD 工作流程，包括與 World Partition 的整合，以用於大規模世界。
Nanite (Unreal Engine 5) — 虛擬化幾何
Nanite 是 Unreal Engine 5 的虛擬化幾何系統，改變了開發者處理高細節網格的方式。Nanite 不依賴傳統手動建立的 LOD 層級，而是自動串流並僅渲染目前視角所需的三角形，細緻到像素層級。
Nanite 可以在許多靜態網格上取代傳統的 LOD 工作流程，但它並不是萬用解法。它不支援所有資產類型，包括 skeletal meshes 和某些 masked materials，因此仍然需要傳統的最佳化技術。
Impostor / Billboard LOD — 成本最低的選項
Impostor LOD 使用簡單的 2D 卡片或 billboard，搭配原始 3D 物件的烘焙影像。從遠處看，玩家會看到一個看似細節豐富的物件，但引擎實際上渲染的只是輕量級紋理，而不是完整網格。
這種方法特別適合用於樹木、遠處建築、人群與背景物件，因為這些物件的幾何細節幾乎不可見。它能以極小的視覺影響帶來顯著的效能提升。
一旦你理解了這套系統，下一個問題就是：你究竟該如何實際建立 LOD 模型？
LOD 模型是如何建立的
建立 LOD 模型的過程，是為同一個資產製作多個具有不同幾何複雜度層級的版本。其目標不只是單純減少多邊形，而是在維持物件從玩家視角看起來一致的同時，降低渲染成本。開發者可以依據專案需求，手動建立 LOD、自動產生 LOD，或使用 AI 輔助工作流程。
手動建立 LOD —— 最高控制力
傳統作法是先建立一個具有最高幾何細節層級的 LOD0 模型。接著，美術人員會複製該模型，並使用 Blender、Maya 或 3ds Max 等軟體中的工具，透過手動減少多邊形來製作較低細節版本。完成網格簡化後，美術人員通常還會進一步清理結果，例如移除不必要的頂點、修正破損的法線，並檢查拓樸是否仍然可用。
這種方法能提供最高程度的控制，因為美術人員可以精確決定每個距離下應該消失哪些細節。像是螺絲、接縫或表面裝飾等小型特徵，都可以在保留重要外形的前提下被移除。然而，手動建立 LOD 也是最耗時的方法，尤其是在擁有數百個資產的大型遊戲專案中更是如此。
自動簡化 —— 更快但較難預測
許多 3D 應用程式都內建自動網格簡化工具。Blender 的 Decimate modifier、Maya 的 Reduce，以及 3ds Max 的 ProOptimizer，都可以透過合併不必要的幾何結構，快速產生模型的低多邊形版本。
自動簡化對道具與硬表面物件特別實用，因為它能以極少的工作量產出可接受的結果。然而，對於角色與生物這類複雜的有機模型，它可能會產生雜亂的拓樸、不均勻的邊流，或是不理想的外形變化。因此，美術人員通常仍需要在之後檢查並清理產生出的網格。
基於引擎的 LOD 生成
現代遊戲引擎也可以自動建立 LOD 版本。例如，Unreal Engine 為 Static Mesh 資產提供了內建的 Auto LOD 工具。這些系統會使用 Quadric Error Metrics 等演算法來簡化幾何結構，同時盡量保留原始外形。
由引擎生成的 LOD 對於快速最佳化大型資產庫相當方便。它們特別適合簡單物件與環境，但對於角色或需要精確變形的資產而言，通常可靠性較低。
AI 輔助的 LOD 建立
AI 工具正逐漸成為另一種用來生成最佳化網格的選項。例如，Tripo AI Smart Mesh 可以根據單張圖片或文字提示，產生更乾淨、面向遊戲用途的拓樸，並可調整目標面數。這使它在建立資產的不同版本時特別實用，例如細節完整的 LOD0 模型，以及較輕量的 LOD1 或 LOD2 變體。
對於仍需要進一步手動編輯的美術人員來說，AI 生成的以四邊形為主的拓樸，也能作為 Blender 與其他 DCC 工具中重拓樸工作流程的更乾淨起點。
建立 LOD 模型時，最重要的原則是保留 silhouette。較低層級的 LOD 不需要保留每一個細小細節，但整體輪廓與可辨識的形狀應該維持一致。內部細節可以消失，但物件在任何距離下都仍應能被正確辨識。
在儲存 LOD 設定之前，還有一個值得理解的技術參數：LOD bias。
LOD 偏差：它是什麼，以及何時應該調整
LOD 偏差是一種控制遊戲引擎在不同細節層級之間切換積極程度的設定。LOD 偏差不需要逐一更改每個資產的個別 LOD 設定，而是作為一個全域乘數，將所有 LOD 轉換點整體往上或往下移動。它通常用來在不同硬體之間平衡視覺品質與效能。
正的 LOD 偏差會讓較低品質的 LOD 模型更早出現。這表示引擎會更早切換到較簡化的網格，從而降低 GPU 負載並提升影格率。負的 LOD 偏差則會讓較高品質的模型維持可見更久，提升畫面品質，但也會增加渲染成本。簡單來說：偏差越高 = 效能越好，偏差越低 = 視覺效果越好。
大多數引擎都提供調整 LOD 偏差的方法。在 Unreal Engine 中，開發者可以透過 r.LODDistanceFactor 主控台變數或可擴展性選項等設定來控制它。在 Unity 中，對應的設定是 QualitySettings.lodBias，它控制較高細節模型在多遠的距離下仍保持啟用。許多 PC 遊戲也會透過 LOD Quality、Object Detail 或 View Distance 之類的圖形選項提供類似控制。
適合的 LOD 偏差取決於目標硬體與效能目標。在受 GPU 效能限制的系統上，將偏差提高到約 1.5–2.0，有助於透過更早切換到較簡化的模型來降低渲染負載。在以視覺品質為優先的高階系統上，將偏差降低到約 0.5–0.75，可讓高細節模型維持可見更久。預設值通常是 1.0，提供一個平衡的折衷點。
一個常見問題是：「我應該關閉 LOD 嗎？」 停用 LOD 等同於強制引擎在所有地方都使用 LOD0 模型，這對截圖、電影級畫面擷取或視覺比較可能有用。然而，對於遊戲過程來說，這通常不是好主意，因為開放世界場景可能包含數千個物件。移除 LOD 最佳化會大幅增加 draw calls，並導致明顯的效能下降。
那麼，LOD 偏差應該設高還是設低？並沒有放諸四海皆準的最佳設定。較高的值能提升 FPS，但會降低遠處細節；較低的值能改善視覺效果，但會消耗更多效能。最好的做法是以目標影格率進行測試，並根據你想在該平台上提供的體驗來調整這項設定。
既然傳統 LOD 已經說清楚了，接下來讓我們看看這個領域正在積極解決的一個問題：AI 生成資產的 LOD。
常見的 LOD 錯誤（以及如何避免）
即使擁有設計良好的 LOD 系統，不佳的設定仍可能造成可見的畫質問題或不必要的效能成本。LOD 的目標不只是減少多邊形，而是在維持資產視覺一致性與效率的同時，降低複雜度。
- 過度激進的簡化
最常見的錯誤之一，就是過快地刪減過多幾何體。如果 LOD1 模型移除了太多多邊形，重要特徵可能會消失，輪廓也可能崩壞。手指可能消失、纖細部件可能塌陷，而曲面形狀可能明顯失真。
一個很好的原則是避免在層級之間進行極端縮減。典型的 LOD 過渡通常會以大約 50–60% 的多邊形縮減 為目標，而不是直接跳到 90% 的縮減。漸進式最佳化通常能帶來更好的視覺效果。
- 忽略輪廓
細小的表面細節在遠距離時可以消失，但物體的整體外輪廓必須依然可辨識。角色的身形、載具的外形，或建築的結構，在切換到較低 LOD 後仍應看起來正確。
務必從玩家實際會看到的攝影機角度測試 LOD 模型。某個模型在 viewport 中看起來可以接受，在實際遊玩時仍可能顯得不對勁。
- 使用錯誤的切換距離
對每個物件套用相同的 LOD 距離，是另一個常見錯誤。大型載具與一小片草地，不應在相同距離切換細節層級，因為它們對畫面的影響完全不同。
使用 螢幕尺寸百分比 而非固定距離數值，能在不同尺寸的物件之間產生更一致的結果。
- 在高密度場景中跳過 HLOD
大型環境若缺少 Hierarchical LOD (HLOD)，可能會出現效能問題。在開放世界場景中，數百棟遠處建築可能仍持續產生成百上千個個別 draw call，而不是合併為一個最佳化後的 mesh。
HLOD 會將遠處物件合併成更簡化的表示方式，以降低這種額外負擔。
- 忘記處理 Collision LOD
視覺 LOD 可能已經過最佳化，但它的 collision mesh 卻仍然維持不必要的複雜度。這會浪費運算資源，尤其是對遠處物件而言。
對較低細節的物件，請使用簡化的 collision 形狀，例如方盒或球體；或者當物件距離過遠、無法互動時，直接完全停用 collision。
- LOD 層級之間的 UV 不匹配
LOD0 與 LOD1 之間若使用不同的 UV 佈局，可能會在切換時產生貼圖接縫、拉伸，或 atlas bleeding。為避免這種情況，請在縮減 mesh 之前完成 UV mapping，並確保所有 LOD 版本都維持相容的貼圖佈局。
一種仍在持續演進的情況，是 AI 生成模型的 LOD——其工作流程與手工建立的資產不同。
AI 生成 3D 模型的 LOD
AI 生成的 3D 模型為 LOD 工作流程帶來了新的挑戰。傳統遊戲資產通常在建立時就會將最佳化納入考量，但 AI 生成器往往優先追求最大化的細節。因此，產出的通常是保留表面資訊的高多邊形網格，但尚未準備好用於即時渲染。有些 AI 生成的模型可能包含數十萬，甚至數百萬個三角形，若直接將其匯入遊戲引擎，幀率很快就會下降。
一個常見的錯誤，是把 AI 生成的 HD Model 當成已完成的遊戲資產。相反地，該模型應該經過最佳化流程，為不同的觀看距離建立不同的 LOD 版本。
使用 Tripo AI Studio 的實用工作流程如下：
- 生成基礎模型
先使用 Image-to-3D 或 Text-to-3D 建立你的資產。這會提供初始的 3D 概念，之後可依據目標使用情境進一步細化。
- 使用 Smart Mesh 建立你的 LOD0
對於即時應用，請選擇 Smart Mesh，而不是 HD Model。Smart Mesh 是為遊戲工作流程所設計，能產生更乾淨、經過最佳化的拓撲，且預設約為 5,000 個面。這個版本可作為你的 LOD0——也就是當物件最靠近攝影機時所使用的最高品質版本。
- 產生更輕量的 LOD 版本
若要建立 LOD1 和 LOD2，請產生額外的 Smart Mesh 版本，並設定較低的目標面數。舉例來說，你可以建立一個約 2,000 個面的 LOD1 版本，以及另一個約 500 個面的 LOD2 版本。每個最佳化版本都可以快速產生，並在遊戲中的不同距離下使用。
- 匯出並整合到你的引擎中
以適合你的流程的格式匯出模型，例如 Unity 使用 GLB，或 Unreal Engine 使用 FBX。在 Unreal Engine 中，於匯入時啟用 Import LODs，即可將多個 mesh 合併為單一個內建 LOD 層級的 Static Mesh。
同樣重要的是理解 HD Model 與 Smart Mesh 之間的差異。HD Model 最多可包含數百萬個多邊形，更適合用於 3D 列印、特寫渲染與電影級製作。Smart Mesh 則是為重視效能的互動式應用而設計。
對於 Unreal Engine 5 使用者，還有另一個選項：Nanite。如果你的資產是靜態網格，且目標平台支援它，你可以匯入高細節模型並啟用 Nanite，讓它自動處理虛擬化微多邊形渲染。不過，Nanite 並不是 LOD 的通用替代方案——它在行動裝置、較舊硬體，以及動畫骨架網格上都有其限制。
還有疑問嗎？以下是我們最常被問到的問題。
常見問題
LOD 在電子遊戲中是什麼意思？
LOD 代表 Level of Detail。它是電子遊戲中的一種渲染最佳化技術，遊戲引擎會根據攝影機距離，自動在 3D 模型的不同版本之間切換。近處物件使用高細節網格，而遠處物件則使用較簡化的版本，藉此降低 GPU 工作負載，並在幾乎不會察覺視覺品質損失的情況下提升效能。
LOD 如何影響遊戲效能？
LOD 透過減少 GPU 每一幀需要處理的多邊形數量與 draw calls 來提升遊戲效能。藉由以較簡化的版本取代遠處的高細節模型，LOD 能降低渲染負載、提高幀率，並幫助大型開放世界場景流暢運行，同時不犧牲可察覺的視覺品質。
遊戲通常有多少個 LOD 層級？
大多數遊戲會為靜態物件使用約 3–5 個 LOD 層級，通常標示為 LOD0–LOD4。LOD0 是細節最高的版本，而後續層級則會為更遠處的物件逐步減少多邊形數量。角色通常使用較少的層級（約 2–3 個），而小型道具可能只需要兩個。對於非常遙遠的物件，遊戲可能會使用 Billboard LOD 或 HLOD，以簡化表示取代複雜場景。
可以在遊戲設定中停用 LOD 嗎？
大多數遊戲不會提供直接的 「停用 LOD」 選項，但像是 Object Detail、View Distance 或 LOD Quality 之類的圖形設定，可以調整 LOD 切換的積極程度。較高的設定會讓高細節模型保持可見更久，而透過開發者指令完全停用 LOD 可能會大幅降低效能，尤其是在大型開放世界場景中。
我的滑鼠上的 LOD 應該設定多少？
對於遊戲滑鼠來說，LOD 指的是 Lift-Off Distance，而不是 Level of Detail。較低的 LOD（約 1–2 mm）通常更受競技遊戲玩家偏好，因為當你抬起滑鼠時，感測器會更快停止追蹤，從而避免在重新定位時產生不必要的游標移動。這與 3D 圖形的 LOD 設定無關。
結論
LOD 是讓現代遊戲得以流暢運行的無形技術之一。正因如此，龐大的開放世界環境才不會讓 GPU 不堪負荷，手機遊戲才能顯示數百個物件，而玩家也很少會注意到背景中正在進行的最佳化。
如果你正在開發遊戲，及早設定 LOD，並搭配合適的多邊形目標、乾淨的輪廓，以及正確的 bias 設定，能在後期節省大量最佳化時間。
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