Unity 设计渲染等级（案例二）

一套好的LOD系统需要美术在资源上做大量的资源分级工作，需要程序搭建完善的LOD框架和辅助工具，每增加一个功能模块都需要把LOD考虑进来。

一、如何确定项目的LOD分档和性能标准

LOD（Level of Detail），这里的D代表Detail而不是Distance，也就是说，所有游戏画面和游戏功能的细节都可以进行分级，不必受限于距离。

1、如何制定性能标准？

在分级之前，需要确定目标（省电、正常的游戏体验、噱头），我们要在哪一种机型上面运行哪些表现效果和功能，达到怎样的性能目标（帧数FPS、内存占用、Drawcall、同屏三角面数等）。

经验总结：
  1. 画质的表现力与性能开销是相互矛盾的
  2. 需要持续维护，相关功能系统的设计都需要考虑到不同画质
  3. 极简画质牺牲了可玩性，同时会增加LOD框架的复杂性，使用最简单暴力的方式去处理
兼容性问题：

  1. 低配画质需要考虑的适配问题

    • 可能不支持Shader定义8张以上的贴图纹理
    • 可能不支持ETC2格式的贴图纹理
    • 可能不支持OpenGL ES3.0

  2. 高配画质需要考虑的问题

    • 支持PBR、线性空间
    • 奇怪的Bugs

  3. 需要解决各个画质下的兼容性问题，建立黑名单和白名单。

2、如何找出可以进行分级的细节？

优先找出开销大的点
  • 后处理效果Bloom、HDR、ToneMapping、MotionBlur、DOF等
  • 实时光照和阴影、水面实时反射
  • PBR物理光照
  • Ragdoll、DydamicBones等物理系统
  • 日夜循环、特效天气系统
细节模块的LOD功能考虑
  • 场景 / 角色 / 特效 / 摄像机相关 / 其他系统模块

二、LOD模块细分

1、场景相关

Shader LOD
  • shader.globalMaximumLOD来指定不同画质的LOD值
  • Shader内部定义多个SubShader，逐个降低计算和纹理采样

使用Shader LOD存在一个问题，在Properties中定义的贴图，在低级别的SubShader中虽然不被采样和计算，但是仍会有内存占用。建议和角色一样，设计LOD框架时考虑两份prefab，支持场景转一份低配场景文件给低配使用。

制作时合理使用高低模
场景物件分级Level_1、Level_2、Level_3
  • 含场景特效、场景动画物件等，在不同的级别显示/隐藏

最早期我们采用距离来控制场景特效的显示。缺点：

  1. 实时监控距离的开销
  2. 每个场景需要单独配置合理的距离值

使用层级来控制更为直接，在制作LOD时最优先考虑最简单暴力的方式，这样美术规范也不会太复杂，后期也不需要过多的维护。

场景光照切换
  • Light/Light_High 涉及实时灯光对角色、场景阴影绘制的控制
  • 场景光照图切换
物件的Layer层决定阴影
  • 场景文件中配置的Cast Shadows和Receive Shadows设置给烘焙使用，不方便存储下来
  • 设计不同的Layer来决定物件是否产生阴影和接受阴影
角色产生阴影
  • 高配时玩家和Npc角色的Layer修改为Shadow，低配时修改为Player/Npc
  • 中配时玩家自身和Boss角色的Layer修改为Shadow，其他玩家为Player
  • Shadow层绘制实时阴影，Player/Npc会使用圆片来绘制脚底阴影
角色接收阴影
  • 仅在高配画质开启接收阴影
裁剪距离、雾效距离
  • 设计裁剪距离与雾效距离按照百分比减小的算法，防止数值异常
后期处理效果

  • 全局后期处理
    通过全局后期处理管理后期的开启、关闭，控制自定义的选项。

  • 场景后期处理
    场景配置高、低两种后期处理方案，低配时只使用ColorGrading

  • UI和剧情动画中的后期处理只在高配时开启
    比如：UI中使用的Bloom、剧情中使用的RadialBlur运动模糊等

单个场景的特效等级

通过配置表定义场景的类型和同屏可显示的特效数量和等级

2、角色相关

角色材质、shader、贴图
  • 通过配置表，在不同画质调用不同的prefab
  • A.prefab和A_Low.prefab使用A.mat和A_Low.mat
  • A_Low.mat使用的Shader降低计算和贴图纹理采样
  • A_Low.mat使用的_MainTex替换低精度贴图纹理
LODGroup
  • 角色的模型面数标准提升后，制作高模、低模两档，通过LODGroup功能按距离降档
SubShader
  • 高配和中配的光照模型切换，PBR切换Blinn-Phong
角色部件
  • 部件在配置表中可配置为空，在低配时可以不显示背部挂件
角色骨骼Skin Count
  • Skin支持的最大骨骼数降级2-Bones 1-Bones
  • DynamicBone基于物理系统的动态骨骼效果的开关
  • Npc死亡动作基于物理系统的表现的开关
同屏角色数量
  • 不同画质设置不同的同屏显示角色上限
  • 无逻辑任务的客户端NPC开关

3、特效相关

天气系统
  • 制作不同数量级的粒子系统
脚步特效
  • 开启和关闭脚步特效，可对玩家自身和其他玩家分开控制
掉落特效
  • 复杂特效可以制作简化版本
    以上三种特效都可以通过简单的配置表功能完成。
技能特效
  • 通过配置表，在不同画质调用不同的prefab
技能特效的标准
  • 制作阶段控制特效的性能开销
  • 工具辅助生成*_Low.Prefab
  • 严格控制*_Low.Prefab的性能开销

4、 其他模块

渲染分辨率
  • 使用不同的渲染分辨率，且限制最高分辨率为1080p
开放视角
  • 视角上下左右旋转和
  • 摄像机最远最近距离
脚本控制

特殊情况下需要制作可以在四种画质下进行切换的配置，通过脚本控制：

  • Prefab切换
  • Material切换

5、 不适合LOD的系统模块

UI
  • UI上的图素和特效不适合做显隐和优化
  • UI场景不适合做烘焙和实时光的切换
  • UI角色可以根据界面的重要程度选择使用高级或低级
  • 管理好加载和卸载后，可以考虑替换高低配UI资源
剧情

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