Čo je to ambientná oklúzia?

VXAO transformuje svetové vesmírne objekty na voxeltransformuje a používa ich na výpočet tieňov. Okolitá oklúzia je možnosť grafiky dostupná v ponuke nastavení pre mnohé videohry. Zatiaľ čo niektoré hry vysvetľujú, že okolitá oklúzia zvýrazňuje tiene, takmer žiadna hra v skutočnosti podrobne nevysvetľuje, čo robí.

Čo je okolitá oklúzia?

Ambient occlusion je technika tieňovania, ktorá simuluje, ako objekty kryjú okolité osvetlenie. Je navrhnutý ako nástroj, aby tiene vyzerali čo najrealistickejšie, pričom vnútorné okraje a povrchy pod objektmi majú tmavšie tiene.

Tip: Oklúzia je iné slovo pre obštrukciu alebo blokovanie, takže okolitá oklúzia simuluje, ako je svetlo blokované objektmi v snahe vrhnúť realistické tiene.

Vo svojej najjednoduchšej forme ambientná oklúzia vypočítava iba tiene, ktoré by boli vrhané z rozptýleného zdroja svetla na oblohe. Pokročilejšie implementácie berú do úvahy aj iné zdroje svetla, ako sú lampy, baterky a úsťové blesky.

Prvou hrou, ktorá obsahovala ambient occlusion, bola hra Crysis z roku 2007.

Aké typy okolitej oklúzie existujú?

SSAO alebo Screen-Space Ambient Occlusion je mimoriadne ľahká implementácia ambientnej oklúzie. „Priestor na obrazovke“ je termín, ktorý znamená, že SSAO berie do úvahy iba objekty, ktoré sa aktívne vykresľujú. To znamená, že objekty, ktoré nie sú momentálne viditeľné, nebudú mať žiadne výpočty.

Napríklad, ak je veža vrhajúca tieň cez ulicu a otočíte kameru tak, aby sa veža už nezobrazovala na obrazovke, tieň, ktorý vrhá, zmizne. Podobne objekt vo vzdialenosti, ktorý je blokovaný vo výhľade bližším objektom, nebude vrhať tieň, aj keď by mal byť viditeľný, ako napríklad strom, ktorý blokuje nákladné auto. V niektorých prípadoch to môže znamenať, že tieň, ktorý by sa mal objaviť pod objektom, ako je tank, sa nezobrazí, pretože zadná, horná a spodná strana tanku nie sú vykreslené, a teda neblokujú svetlo.

SSAO má tiež problémy s vrhaním tieňov tam, kde by žiadne byť nemali, najmä ak ide o dva objekty v rôznych vzdialenostiach od seba.

HBAO alebo Horizon Based Ambient Occlusion je pokročilejšia implementácia ambient occlusion od Nvidie. AMD má podobnú implementáciu, ktorú nazývajú HDAO alebo High Definition Ambient Occlusion. Pomocou HBAO sa tiene nanášajú na povrchy presnejšie, čím sa zabráni vytváraniu veľkého množstva falošných tieňov. Bohužiaľ, vplyv na výkon je značný, takže efekt je vykreslený iba v polovičnej mierke, čo znamená, že efekt tieňa má nižšie rozlíšenie.

HBAO+ je vylepšená verzia HBAO, ktorá rieši množstvo problémov s výkonom a umožňuje vykresľovanie tieňov v plnom rozsahu bez prílišného vplyvu na výkon. Toto zvýšené rozlíšenie umožňuje jemnejšie a hladšie tiene. Lepšie efekty rozmazania tieňov sú dôležité najmä pri vonkajších scénach, kde by objekty, ako napríklad elektrické vedenie, mali vrhať skôr mäkké než tvrdé tiene. HBAO+ tiež rieši problémy, ktoré môže mať HBAO s blikaním pohybujúcich sa objektov alebo pohybom kamery.

VXAO alebo Voxel Accelerated Ambient Occlusion je novšia technológia od Nvidie. Namiesto použitia algoritmu priestoru na obrazovke používa algoritmus okolitej oklúzie svetového priestoru. To znamená, že objekty, ktoré sú mimo obrazovky, môžu stále vrhať tiene, čo umožňuje vrhať tiene spoza fotoaparátu a pod objektmi, čo poskytuje oveľa realistickejší vzhľad. VXAO transformuje objekty svetového priestoru na voxely a používa ich na výpočet tieňov.

Tip: Voxely sú modely s nižším rozlíšením ako pôvodný počet mnohouholníkov. Vykresľovanie textúr na voxeloch by vyzeralo zle, pretože tvar objektov by mal oveľa nižšie rozlíšenie. Pri vytváraní tieňov však táto znížená úroveň detailov objektu poskytuje výrazné zvýšenie výkonu a zároveň spôsobuje zanedbateľné zníženie kvality.

Na rozdiel od predchádzajúcich implementácií ambientnej oklúzie skutočnosť, že VXAO je svetový priestor, znamená, že si uvedomuje vzdialenosť medzi objektmi, čo umožňuje presnejšie vypočítať tiene pre objekty ďalej od tieňa. Zabraňuje tiež halo efektu, ktorý možno niekedy vidieť okolo postáv kráčajúcich pred povrchmi, ako sú steny. VXAO je náročnejší na procesor ako predchádzajúce iterácie okolitej oklúzie, ale ponúka najlepšiu kvalitu tieňov.