3차원 모델링의 LOD(Level Of Detail)

1. LOD(Level Of Detail)란

세밀도(LOD, Level of Detail)란 3차원 GIS 데이터를 보다 효율적이고 빠른 속도로 가시화 하기 위해 적용하는 기술로, 사용자 시점으로부터 거리에 따라 지형, 영상, 3차원 객체의 정밀도와 해상도를 단계적으로 표현하는 기술을 말한다. 이런 방식으로 작업하면 렌더링 프로세스의 속도가 증가하고, 대규모 환경에서도 부드럽고 현실적인 시각적 경험을 제공할 수 있습니다. 

 

1) LOD 단계 구분

Level of Detail (LoD)은 다양한 방식으로 구현될 수 있습니다. 아래에는 주로 사용되는 몇 가지 LoD의 종류를 나열하겠습니다.

① 기하적 LoD (Geometric LoD)

• 가장 일반적인 LoD 종류로, 객체의 기하학적 형태와 다각형 수를 줄여 세부 수준을 조절합니다.
• 면, 버텍스, 엣지 등을 줄여 더 간단한 모델을 생성하여 멀리 있는 객체를 렌더링할 때 사용됩니다.

② 텍스처 LoD (Texture LoD)

• 텍스처의 해상도를 조절하여 객체의 시각적 품질을 제어합니다.
• 멀리 있는 객체에 대해서는 낮은 해상도의 텍스처를 사용하고, 가까이 있는 객체에 대해서는 높은 해상도의 텍스처를 사용하여 성능을 최적화하고 시각적 품질을 유지합니다.

 

2) LOD의 단계 계산

일반적으로, 가까운 거리에서 객체는 높은 세부 수준의 모델로 렌더링되며, 먼 거리에서는 낮은 세부 수준의 모델로 렌더링됩니다. 이렇게 함으로써 멀리 있는 객체에 대한 세부 정보를 줄임으로써 그래픽 성능을 향상시키고, 시스템 리소스를 효율적으로 활용할 수 있습니다.

① 거리 기반 단계 구분

• 객체와 카메라 사이의 거리에 따라 단계를 구분합니다.
• 가까운 객체는 높은 세부 수준으로, 멀리 있는 객체는 낮은 세부 수준으로 렌더링됩니다.

② 화면 공간 기반 단계 구분

• 사용자 시야 내에 있는 객체와 시야 밖에 있는 객체를 구분합니다.
• 시야 내에 있는 객체에는 높은 세부 수준을, 시야 밖에 있는 객체에는 낮은 세부 수준을 적용합니다.

③ 오브젝트 중심 단계 구분

• 개별 객체의 중심점과 카메라의 거리에 따라 단계를 구분합니다.
• 객체의 중심이 가까울수록 높은 세부 수준을, 먼 거리에서는 낮은 세부 수준을 사용합니다.

④ 영역 기반 단계 구분

• 공간을 그리드로 분할하고, 각 그리드 영역에 대해 적절한 LoD 단계를 결정합니다.
• 이 방식은 화면의 여러 영역에 따라 세부 수준을 조절할 수 있습니다.

 

3) LOD의 저장 방식

Level of Detail (LoD)을 저장하는 방식은 다양한 방법으로 구현될 수 있습니다. 이에 따라서 LoD의 저장 방식에 따른 분류는 다음과 같이 나눌 수 있습니다.

① 정적 LOD

정적 Level of Detail (LoD)는 3D 그래픽스와 가상 환경에서 사용되는 개념으로, 더 높은 세부 수준과 낮은 세부 수준의 모델을 조절하여 성능을 최적화하는 기술을 말합니다. 이는 컴퓨터 그래픽스에서 렌더링 속도와 시스템 자원 사용을 관리하고, 다양한 거리와 각도에서 객체의 세부 수준을 조절하여 시각적인 품질을 제어하는데 사용됩니다.

 

장점	단점
성능 최적화를 통한 부드러운 렌더링 환경 제공	세부 수준 변경이 한정적
시스템 리소스 효율적 활용	사전에 다양한 모델을 준비해야 함
멀리 있는 객체에 대한 시각적 일관성 유지	모델 간 전환 시 약간의 시각적 규칙성 손실
화면에 더 많은 객체 표시 가능	모델 크기가 증가할 수 있음
메모리 사용 효율성	일부 세부 정보 손실 가능
다양한 응용 분야에서 활용 가능	복잡한 구현 및 유지 관리 필요

 

② 동적 LOD

동적 Level of Detail은 실시간으로 세부 수준을 조절하는 것을 의미합니다. 이는 사용자의 시점이나 화면 내 객체의 거리 등에 따라 세부 수준을 조절하여 최적의 시각적 품질과 성능을 유지하려는 목적으로 사용됩니다.

장점	단점
사용자 시점과 상황에 맞는 세부 수준 조절 가능	계산 리소스 부하 발생
실시간 환경 변화에 적응 가능	세부 수준 변화에 따른 시각적 트랜지션 가능
시각적인 품질과 성능 균형 조정 가능	알고리즘 및 구현 복잡성
복잡한 환경에서도 일관된 시각적 경험 제공	메모리 사용량 증가
환경 변화에 따라 자동적으로 최적화 가능	부적절한 설정 시 시각적 단점 가능
사용자 경험 향상 및 유동적인 시각화 제공	환경 변화에 민감한 알고리즘은 최적화 어려움