Hva er omgivende okklusjon?

VXAO forvandler verdensromobjekter til voxels forvandler og bruker disse til å beregne skygger. Ambient occlusion er et grafikkalternativ som er tilgjengelig i innstillingsmenyen for mange videospill. Mens noen spill vil forklare at okklusjon i omgivelsene forsterker skygger, er det nesten ingen spill som faktisk forklarer hva det gjør i detalj.

Hva er okklusjon i omgivelsene?

Ambient occlusion er en skyggeteknikk som simulerer hvordan objekter blokkerer omgivelseslys. Den er designet som et verktøy for å få skygger til å virke så realistiske som mulig, med indre kanter og overflater under objekter som har mørkere skygger.

Tips: Okkludering er et annet ord for å hindre eller blokkere, så okklusjon i omgivelsene simulerer hvordan lys blokkeres av objekter i et forsøk på å kaste realistiske skygger.

I sin mest forenklede form beregner omgivende okklusjon kun skygger som ville bli kastet fra en diffus lyskilde på himmelen. Mer avanserte implementeringer tar også hensyn til andre lyskilder som lamper, lommelykter og snuteblitser.

Det første spillet som inkluderte okklusjon i omgivelsene var 2007-spillet Crysis.

Hvilke typer omgivende okklusjon finnes?

SSAO, eller Screen-Space Ambient Occlusion, er en spesielt lett implementering av omgivende okklusjon. "Skjermrom" er et begrep som betyr at SSAO kun tar hensyn til objekter som aktivt blir gjengitt. Dette betyr at objekter som for øyeblikket ikke er synlige, ikke vil få utført noen beregninger.

For eksempel, hvis det er et tårn som kaster en skygge over en gate og du snur kameraet slik at tårnet ikke lenger vises på skjermen, vil skyggen som det kaster, forsvinne. Tilsvarende vil ikke en gjenstand i det fjerne som er blokkert fra synet av en gjenstand som ligger nærmere, ikke kaste en skygge, selv om en skulle være synlig, for eksempel et tre som blir blokkert av en lastebil. I noen tilfeller kan dette bety at en skygge som skulle vises under et objekt som en tank, ikke vises, fordi baksiden, toppen og undersiden av tanken ikke gjengis og dermed ikke blokkerer lyset.

SSAO har også problemer med å kaste skygger der det ikke burde være noen, spesielt når de er relatert til to objekter i forskjellig avstand fra hverandre.

HBAO, eller Horizon Based Ambient Occlusion er en mer avansert implementering av ambient occlusion fra Nvidia. AMD har en lignende implementering som de kaller HDAO eller High Definition Ambient Occlusion. Med HBAO påføres skygger mer nøyaktig på overflater, og unngår å kaste så mange falske skygger. Dessverre er ytelsespåvirkningen betydelig, så effekten gjengis bare i halv skala, noe som betyr at skyggeeffekten er lavere oppløsning.

HBAO+ er en forbedret versjon av HBAO som adresserer en rekke ytelsesproblemer og lar skyggene gjengis i full skala, uten for mye ytelsespåvirkning. Denne økte oppløsningen gir mykere og jevnere skygger. Bedre skyggesløringseffekter er spesielt viktige for utendørsscener der objekter som kraftledninger bør gi myke, i stedet for harde skygger. HBAO+ tar også opp problemer som HBAO kan ha med flimring fra bevegelige objekter eller kamerabevegelser.

VXAO, eller Voxel Accelerated Ambient Occlusion, er en nyere teknologi fra Nvidia. I stedet for å bruke en skjermromsalgoritme, bruker den en verdensromsomgivelses-okklusjonsalgoritme. Dette betyr at objekter som er utenfor skjermen fortsatt kan kaste skygger, noe som gjør at skygger kan kastes bak kameraet og under objekter som gir et mye mer realistisk utseende. VXAO forvandler verdensromobjekter til voksler og bruker dem til å beregne skygger.

Tips: Voxel er modeller med lavere oppløsning enn det opprinnelige polygonantallet av objekter. Å gjengi teksturene på voxels ville se dårlig ut, siden formen på objekter ville ha mye lavere oppløsning. For å generere skygger gir imidlertid denne reduserte objektdetaljen et betydelig ytelsesløft samtidig som den pådrar seg en ubetydelig reduksjon i kvaliteten.

I motsetning til tidligere omgivelsesokklusjonsimplementeringer, betyr det faktum at VXAO er verdensrom at den er klar over avstanden mellom objekter, noe som gjør at skygger kan beregnes mer nøyaktig for objekter lenger fra skyggen. Det forhindrer også en glorieeffekt som noen ganger kan sees rundt karakterer som går foran overflater som vegger. VXAO er mer prosessorintensiv enn tidligere iterasjoner av okklusjon i omgivelsene, men tilbyr den beste skyggekvaliteten.