Hvad er Ambient Oklusion?

VXAO transformerer verdensrumobjekter til voxels, transformerer og bruger dem til at beregne skygger. Ambient occlusion er en grafikindstilling, der er tilgængelig i indstillingsmenuen for mange videospil. Mens nogle spil vil forklare, at omgivende okklusion forbedrer skygger, forklarer næsten intet spil faktisk, hvad det gør i detaljer.

Hvad er omgivende okklusion?

Ambient okklusion er en skyggeteknik, der simulerer, hvordan objekter okkluderer omgivende belysning. Den er designet som et værktøj til at få skygger til at fremstå så realistiske som muligt, med indvendige kanter og overflader under objekter med mørkere skygger.

Tip: Okkludering er et andet ord for at blokere eller blokere, så omgivende okklusion simulerer, hvordan lys blokeres af objekter i et forsøg på at kaste realistiske skygger.

I sin mest forenklede form beregner omgivende okklusion kun skygger, der ville blive kastet fra en diffus lyskilde på himlen. Mere avancerede implementeringer tager også højde for andre lyskilder såsom lamper, fakler og mundingsblink.

Det første spil, der inkluderede omgivende okklusion, var spillet Crysis fra 2007.

Hvilke typer omgivende okklusion er der?

SSAO, eller Screen-Space Ambient Occlusion, er en særligt let implementering af omgivende okklusion. "Skærmrum" er et udtryk, der betyder, at SSAO kun tager hensyn til objekter, der aktivt gengives. Det betyder, at objekter, der ikke er synlige i øjeblikket, ikke vil få udført nogen beregninger.

Hvis der for eksempel er et tårn, der kaster skygge på tværs af en gade, og du drejer kameraet, så tårnet ikke længere vises på skærmen, forsvinder den skygge, det kaster. På samme måde vil en genstand i det fjerne, der er blokeret af synet af en tættere genstand, ikke kaste en skygge, selvom en skulle være synlig, såsom et træ, der blokeres af en lastbil. I nogle tilfælde kan det betyde, at en skygge, der skulle dukke op under en genstand såsom en tank, ikke vises, fordi bagsiden, toppen og undersiden af ​​tanken ikke er gengivet og dermed ikke blokerer for lyset.

SSAO har også problemer med at kaste skygger, hvor der ikke burde være nogen, især når de er relateret til to objekter i forskellig afstand fra hinanden.

HBAO eller Horizon Based Ambient Occlusion er en mere avanceret implementering af ambient occlusion fra Nvidia. AMD har en lignende implementering, som de kalder HDAO eller High Definition Ambient Occlusion. Med HBAO påføres skygger mere præcist på overflader, så man undgår at kaste så mange falske skygger. Desværre er præstationspåvirkningen betydelig, så effekten gengives kun i halv skala, hvilket betyder, at skyggeeffekten er lavere opløsning.

HBAO+ er en forbedret version af HBAO, som løser en række ydelsesproblemer og tillader skyggerne at blive gengivet i fuld skala uden for stor præstationspåvirkning. Denne øgede opløsning giver mulighed for blødere og glattere skygger. Bedre skyggesløringseffekter er især vigtige for udendørs scener, hvor objekter som f.eks. elledninger bør kaste bløde, snarere end hårde skygger. HBAO+ løser også problemer, som HBAO kan have med flimren fra objekter i bevægelse eller kamerabevægelser.

VXAO, eller Voxel Accelerated Ambient Occlusion, er en nyere teknologi fra Nvidia. I stedet for at bruge en skærmrumsalgoritme, bruger den en verdensrumsomgivelses-okklusionsalgoritme. Det betyder, at objekter, der ikke er på skærmen, stadig kan kaste skygger, hvilket giver mulighed for, at skygger kan kastes bagved kameraet og under objekter, hvilket giver et meget mere realistisk udseende. VXAO transformerer verdensrumobjekter til voxels og bruger dem til at beregne skygger.

Tip: Voxels er modeller med lavere opløsning end det oprindelige polygonantal af objekter. Gengivelse af teksturerne på voxels ville se dårligt ud, da formen på objekter ville være meget lavere opløsning. Til generering af skygger giver denne reducerede objektdetalje imidlertid et betydeligt ydelsesboost, mens det medfører et ubetydeligt fald i kvaliteten.

I modsætning til tidligere implementeringer af omgivende okklusion betyder det faktum, at VXAO er verdensrum, at den er opmærksom på afstanden mellem objekter, hvilket gør det muligt at beregne skygger mere nøjagtigt for objekter længere fra skyggen. Det forhindrer også en halo-effekt, der nogle gange kan ses omkring karakterer, der går foran overflader som f.eks. vægge. VXAO er mere processorintensiv end tidligere iterationer af omgivende okklusion, men tilbyder den bedste skyggekvalitet.