LOD 与 Collider

先把题目说成人话

“一键生成”不是把模型面数乘以一个百分比。按钮背后要完成两项工作：为远处观察生成几份越来越便宜、仍然像原物体的可见模型；再为玩家身体和射线生成一份独立、稳定的物理边界。

按画面占比切换不同复杂度的可见模型叫细节层级（LOD）；决定角色、子弹和物体在哪里发生接触的不可见边界叫碰撞体（Collider）。本题需要正面讲清减面算法怎样工作、引擎（Unity）怎样接收多级模型，以及为什么碰撞不能直接复用最粗的视觉模型。

这是虚构教学故事，不是个人项目经历。

场景：先让问题变得看得见

工具处理一扇带门洞的石门。石门表面雕着花纹，源模型约有十二万个三角形。美术选中它并点击“生成 LOD 与碰撞体”，工具先把源模型复制到工作区，原文件保持不动；镜头、角色胶囊和穿行路线也固定下来，供所有生成结果使用。

（右脑）画面：石门切换成线框模式，表面像铁丝网一样布满三角形。工具先选中平坦石墙中央的一条短边，把边两端的两个点捏成一个点（边折叠，Edge Collapse）；附近几个小三角形随即消失，墙面却几乎没有变化。它又把同样的动作移到门框转角：两个点刚要合拢，方正的门框已经预演出一个缺口，于是这次合并被拒绝。工具不断比较“捏掉哪条边最不容易改变原来的样子”（二次误差度量，QEM），平坦处优先变简单，外轮廓、门洞、贴图接缝和主要断角则被保护（特征保护，Feature Preservation）。每到一个阶段，工具就保存一份模型。相机退远以后，小裂纹依次消失，门的轮廓和通道仍然成立；是否还能继续减面，要看变化在屏幕上是否已经被人看见（屏幕空间误差，Screen-Space Error），不能只盯着剩余百分比。

（左脑）对表：每个三角面先提供一份“偏离这个平面要付出多少代价”的误差账本。顶点累加邻接面的账本；准备把边两端合成新点时，工具求新位置对两端账本造成的总误差，并优先折叠代价最低的候选边。经典 QEM 只认识几何距离，不认识“门洞必须能走”，所以轮廓、开放边界、UV seam、硬边、材质边界和蒙皮信息需要另外加权或锁定。几何误差还要结合距离、FOV、缩放、观察方向和分辨率换成屏幕结果；目标面数只能辅助停止，不能单独证明 LOD 合格。

小明：先形成一个完整猜测

小明让工具在剩余三角形达到固定比例时停止，并保存 LOD1、LOD2、LOD3。随后他把最简单的 LOD3 直接挂成 MeshCollider，认为“面越少，碰撞也越便宜”。

玩家从远处跑向石门。可见模型看起来仍然正确，角色却撞上了一堵看不见的墙。打开碰撞显示后，一块远看无关紧要的大三角形正横跨门洞。视觉误差允许它存在，玩法规则却不允许。这个失败证明：减面器可以回答“远看还像不像”，不能自动回答“玩家还能不能按原规则行动”。

小红：把猜测放回现实检查

小红保留刚才生成视觉 LOD 的路线，另开一条碰撞路线。石门两侧立柱和顶部横梁分别用简单盒子围住，几个形状共同组成门框（组合碰撞体，Compound Collider），中间通道始终留空。若静态环境确实需要贴合复杂凹面，也可以准备干净的低模非凸 MeshCollider；运动物体则优先使用简单形状、组合碰撞或凸形代理。

生成以后，角色胶囊实际从门洞来回穿行，射线分别穿过洞口和命中石柱（物理回归测试，Physics Regression）。碰撞体不跟随视觉 LOD 切换，避免玩家在相机换档时突然撞上新的边界。

我：用检查结果修正模型

我把“一键”定义成一条编辑器资产管线，而不是一种神奇算法：读取资产类型与规则 → 复制工作 Mesh → 运行 QEM → 保存各级 Mesh → 创建 Renderer → 写入 Unity 的 LODGroup → 独立生成 Collider 子对象 → 运行画面与物理检查 → 输出报告。Unity 的 LODGroup 负责按相对屏幕高度切换已经准备好的 Renderer；减面本身由工具接入的算法、DCC 批处理或批准的网格简化库完成。

工具只输出候选结果。英雄资产、细长武器、门洞、可攀爬边缘和复杂蒙皮进入人工复核；规则稳定的背景石块才允许自动通过。报告分别记录三角形、轮廓和 UV/蒙皮误差，以及 Collider 数量、穿行和射线结果。视觉 LOD 主要影响远处物体的顶点处理与网格数据成本，碰撞复杂度主要影响物理 CPU 与烘焙成本；增加更多 LOD 也会增加资源与检查工作，拆出过多小 Collider 同样会增加物理管理成本。两本账不能合并成一句“性能更好”。

（右脑）画面修正：工具最后输出两套彼此独立的结果。给相机看的石门从近到远逐级减少裂纹和小石块，由细节层级组（LODGroup）负责换档；给玩家身体碰到的石门由几块简单外壳围出门框，通道始终不变。镜头退远时，画面越来越便宜；角色反复穿门时，物理世界从未偷偷换成另一扇门。一个按钮可以生成两份草稿，但仍要亲眼看一遍、亲自走一遍。

（左脑）严格对表：视觉链为每个面建立平面误差，为顶点累加 Quadric，为候选边求折叠位置与代价；依次拒绝翻面、退化、非流形和受保护特征，再折叠最低代价边并更新邻域。到达各级面数且屏幕误差仍合格时保存 Mesh，同时正确插值 UV、法线、切线、颜色和蒙皮权重。Collider 链按静态/动态与玩法语义选择 primitive、compound、convex 或低模静态非凸代理，并将门洞、台阶和抓取点设为不可破坏约束。最终同时验收切档画面、极端动画、玩法路径、接触行为及目标场景的渲染与物理耗时。

老师解惑

• QEM 边折叠：用误差二次型估计“把一条边缩成一个点”会偏离原表面多少，然后反复选择最低代价候选。
• 屏幕空间误差：同样的几何偏差，近处明显、远处不明显；它比单一三角形比例更接近 LOD 的视觉目标。
• 保护约束：轮廓、开放边界、UV seam、硬边、材质边界和蒙皮信息需要提高代价或禁止折叠。
• LODGroup：管理已经生成好的各级 Renderer 及切换阈值，不负责替模型减面。
• 碰撞类型：简单与组合碰撞通常最便宜；动态复杂物体优先凸形或组合代理，非凸 MeshCollider 主要留给需要精确凹面的静态环境。

工具分工

• QEM 网格简化器：按几何误差与保护约束生成各级视觉 LOD。
• Unity 编辑器工具或 DCC 批处理：保存生成 Mesh、建立命名和重复生成规则。
• Primitive fitting / Convex decomposition：根据资产类型独立生成物理代理。
• Unity LODGroup 与 Physics Debugger：分别检查画面换档和碰撞形状。
• 自动穿行与射线测试：验证门洞、地面和命中区域等玩法约束。

记忆钩子

一键 LOD 是反复折叠最低误差的边；Collider 另走一条路线，因为看起来像不等于玩起来对。