Unity Shader中的LOD

· 2025-05-11 · # Shader # Unity # 知识库

在Unity Shader中，LOD（Level of Detail）是一个用于控制Shader复杂度和性能的重要机制。通过设置LOD值，你可以根据设备性能或场景需求，在运行时动态选择使用不同复杂度的SubShader，从而平衡渲染质量和性能。以下是其作用、用法和最佳实践：

LOD的作用

性能优化
在低端设备上使用简化的SubShader，降低GPU负载。
动态质量调整
根据游戏运行时的性能表现（如帧率），动态切换Shader复杂度。
资源管理
为不同质量级别定义特定的渲染逻辑，避免不必要的计算。

语法与设置

1. 为SubShader设置LOD值

每个SubShader可以通过LOD指令指定一个整数值：

SubShader {
    LOD 300 // 指定此SubShader的LOD值为300
    // 渲染代码
}

2. 全局LOD阈值控制

在C#脚本中，可以设置全局LOD阈值，影响所有Shader的SubShader选择：

// 设置全局LOD阈值为200
Shader.globalMaximumLOD = 200;

LOD值的选择规则

Unity会选择LOD值小于或等于全局阈值的最高SubShader：

若globalMaximumLOD = 200，则只有LOD≤200的SubShader会被考虑。
若存在多个符合条件的SubShader，Unity会选择LOD值最高的一个。

常见LOD值约定

Unity没有严格规定LOD值的范围，但通常遵循以下约定：

LOD值	复杂度描述	典型应用场景
100	最低复杂度	移动设备基础渲染（如顶点颜色）
200	中等复杂度	基础纹理+光照（如Diffuse Shader）
300	较高复杂度	法线贴图+高光（如Bumped Specular）
400	高复杂度	复杂光照模型（如Standard Shader）
500+	最高复杂度（如次表面散射、SSR）	高端PC/主机专用效果

示例：根据LOD切换SubShader

Shader "Custom/LODShader" {
    // 最高质量SubShader（LOD 400）
    SubShader {
        LOD 400
        Tags { "RenderType" = "Opaque" }
        Pass {
            // 包含法线贴图、高光、反射的完整渲染
        }
    }
    
    // 中等质量SubShader（LOD 200）
    SubShader {
        LOD 200
        Tags { "RenderType" = "Opaque" }
        Pass {
            // 简化渲染（无边纹理、无反射）
        }
    }
    
    // 最低质量SubShader（LOD 100）
    SubShader {
        LOD 100
        Tags { "RenderType" = "Opaque" }
        Pass {
            // 仅基础颜色渲染
        }
    }
}

与其他LOD系统的协同

1. 模型LOD与Shader LOD结合

Unity的模型LOD（Mesh LOD）系统可与Shader LOD配合使用：

// 当模型切换到低精度LOD时，降低Shader复杂度
void Update() {
    if (currentModelLOD == 2) { // 低精度LOD
        Shader.globalMaximumLOD = 150; // 使用简化Shader
    } else {
        Shader.globalMaximumLOD = 300; // 使用完整Shader
    }
}

2. LOD组（LOD Group）

通过LOD Group组件，可以为整个GameObject设置多级LOD，结合Shader LOD实现更精细的控制。

最佳实践

合理分级
- 为每个SubShader设置明确的LOD值，避免值过于接近导致选择混乱。
- 通常设置2-3级LOD即可满足大多数需求。
性能测试
- 使用Profiler分析不同LOD设置下的GPU耗时，确保性能提升明显。
渐进式简化
- 从高到低逐级简化SubShader：移除法线贴图→简化光照模型→移除纹理采样。

动态调整
在脚本中根据设备性能或实时帧率动态调整Shader.globalMaximumLOD：

// 根据帧率动态调整LOD
if (Application.targetFrameRate - currentFrameRate > 10) {
    Shader.globalMaximumLOD -= 50; // 降低LOD
}

注意事项

Shader顺序
SubShader的顺序仍会影响选择（即使LOD值符合要求），建议将高LOD SubShader放在前面。
兼容性
确保每个SubShader都能正确渲染，避免在低LOD下出现视觉错误。
移动设备优化
移动平台建议默认LOD≤200，仅在高端设备使用更高值。