Kas ir apkārtējā oklūzija?

VXAO pārveido pasaules telpas objektus vokseļos, pārveido un izmanto tos ēnu aprēķināšanai. Apkārtējā oklūzija ir grafikas opcija, kas pieejama daudzu videospēļu iestatījumu izvēlnē. Lai gan dažas spēles paskaidros, ka apkārtējā oklūzija uzlabo ēnas, gandrīz neviena spēle faktiski nepaskaidro, ko tā dara.

Kas ir apkārtējā oklūzija?

Apkārtējā oklūzija ir ēnojuma paņēmiens, kas simulē, kā objekti aizsedz apkārtējo apgaismojumu. Tas ir izstrādāts kā rīks, lai ēnas izskatītos pēc iespējas reālistiskākas, un iekšējām malām un virsmām zem objektiem ir tumšākas ēnas.

Padoms. Occlude ir vēl viens vārds, kas apzīmē šķēršļus vai bloķēšanu, tāpēc apkārtējā oklūzija simulē to, kā objekti bloķē gaismu, mēģinot radīt reālistiskas ēnas.

Vienkāršākajā formā apkārtējās vides oklūzija aprēķina tikai ēnas, kas tiktu mestas no izkliedēta gaismas avota debesīs. Uzlabotākās implementācijās tiek ņemti vērā arī citi gaismas avoti, piemēram, lampas, lāpas un uzpurņa zibspuldzes.

Pirmā spēle, kurā bija iekļauta apkārtējās vides oklūzija, bija 2007. gada spēle Crysis.

Kādi apkārtējās vides oklūzijas veidi pastāv?

SSAO jeb Screen-Space Ambient Occlusion ir īpaši viegls apkārtējās vides oklūzijas variants. “Ekrāna telpa” ir termins, kas nozīmē, ka SSAO ņem vērā tikai objektus, kas tiek aktīvi renderēti. Tas nozīmē, ka objektiem, kas pašlaik nav redzami, netiks veikti nekādi aprēķini.

Piemēram, ja tornis met ēnu pāri ielai un pagriežat kameru tā, lai tornis vairs netiktu rādīts ekrānā, ēna, ko tas met, pazudīs. Līdzīgi objekts, kas atrodas tālumā, ko redz tuvāks objekts, neradīs ēnu, pat ja tai vajadzētu būt redzamai, piemēram, koku bloķē kravas automašīna. Dažos gadījumos tas var nozīmēt, ka ēna, kurai vajadzētu parādīties zem objekta, piemēram, tvertnes, neparādās, jo tvertnes aizmugure, augšdaļa un apakšdaļa netiek atveidota un tādējādi neaizsedz gaismu.

SSAO ir arī problēmas ar ēnu mešanu vietās, kur tām nevajadzētu būt, it īpaši, ja tās ir saistītas ar diviem objektiem, kas atrodas atšķirīgā attālumā viens no otra.

HBAO jeb Horizon Based Ambient Occlusion ir uzlabota Nvidia apkārtējās vides oklūzijas ieviešana. AMD ir līdzīga ieviešana, ko viņi sauc par HDAO vai High Definition Ambient Occlusion. Izmantojot HBAO, ēnas tiek precīzāk uzklātas uz virsmām, izvairoties no tik daudz viltus ēnu radīšanas. Diemžēl veiktspējas ietekme ir ievērojama, tāpēc efekts tiek atveidots tikai uz pusi, kas nozīmē, ka ēnas efektam ir zemāka izšķirtspēja.

HBAO+ ir uzlabota HBAO versija, kas risina vairākas veiktspējas problēmas un ļauj renderēt ēnas pilnā mērogā, bez pārāk lielas veiktspējas ietekmes. Šī palielinātā izšķirtspēja nodrošina maigākas un vienmērīgākas ēnas. Labāki ēnu izplūšanas efekti ir īpaši svarīgi āra ainās, kur objektiem, piemēram, elektropārvades līnijām, ir jāmet mīkstas, nevis cietas ēnas. HBAO+ risina arī problēmas, kas HBAO var rasties saistībā ar kustīgu objektu vai kameras kustības izraisītu mirgošanu.

VXAO jeb Voxel Accelerated Ambient Occlusion ir jaunāka Nvidia tehnoloģija. Tā vietā, lai izmantotu ekrāna telpas algoritmu, tas izmanto pasaules telpas apkārtējās vides oklūzijas algoritmu. Tas nozīmē, ka objekti, kas atrodas ārpus ekrāna, joprojām var radīt ēnas, kas ļauj ēnas mest no kameras aizmugures un zem objektiem, nodrošinot daudz reālistiskāku izskatu. VXAO pārveido pasaules kosmosa objektus vokseļos un izmanto tos ēnu aprēķināšanai.

Padoms. Vokseļi ir zemākas izšķirtspējas modeļi nekā sākotnējais objektu daudzstūru skaits. Faktūru atveidošana vokseļos izskatītos slikti, jo objektu formai būtu daudz zemāka izšķirtspēja. Tomēr ēnu ģenerēšanai šī samazinātā objekta detaļa ievērojami uzlabo veiktspēju, vienlaikus radot nenozīmīgu kvalitātes pazemināšanos.

Atšķirībā no iepriekšējām apkārtējās vides oklūzijas implementācijām, fakts, ka VXAO ir pasaules telpa, nozīmē, ka tā apzinās attālumu starp objektiem, kas ļauj precīzāk aprēķināt ēnas objektiem, kas atrodas tālāk no ēnas. Tas arī novērš halo efektu, ko dažkārt var redzēt ap varoņiem, kas staigā virsmām, piemēram, sienām. VXAO ir procesora ietilpīgāks nekā iepriekšējās apkārtējās vides oklūzijas iterācijas, taču tas piedāvā vislabāko ēnu kvalitāti.