Vad är omgivande ocklusion?

VXAO omvandlar världsrymdobjekt till voxels och använder dem för att beräkna skuggor. Ambient occlusion är ett grafikalternativ som är tillgängligt i inställningsmenyn för många videospel. Medan vissa spel kommer att förklara att omgivande ocklusion förstärker skuggor, förklarar nästan inget spel faktiskt vad det gör i detalj.

Vad är omgivande ocklusion?

Ambient occlusion är en skuggteknik som simulerar hur objekt blockerar omgivande ljus. Den är designad som ett verktyg för att få skuggor att se så realistiska ut som möjligt, med inre kanter och ytor under föremål som har mörkare skuggor.

Tips: Tilltäppa är ett annat ord för att hindra eller blockera, så omgivande ocklusion simulerar hur ljus blockeras av objekt i ett försök att kasta realistiska skuggor.

I sin mest förenklade form beräknar omgivande ocklusion bara skuggor som skulle kastas från en diffus ljuskälla på himlen. Mer avancerade implementeringar tar även hänsyn till andra ljuskällor som lampor, ficklampor och mynningsblixtar.

Det första spelet som inkluderade omgivande ocklusion var 2007 års spel Crysis.

Vilka typer av omgivande ocklusion finns det?

SSAO, eller Screen-Space Ambient Occlusion, är en särskilt lätt implementering av omgivande ocklusion. "Skärmutrymme" är en term som betyder att SSAO endast tar hänsyn till objekt som aktivt renderas. Det betyder att objekt som för närvarande inte är synliga inte kommer att få några beräkningar utförda.

Om det till exempel finns ett torn som kastar skugga över en gata och du vrider kameran så att tornet inte längre visas på skärmen, kommer skuggan som det kastar att försvinna. På samma sätt kommer ett föremål på avstånd som är blockerat från insyn av ett närmre föremål inte att kasta en skugga, även om ett sådant skulle vara synligt, till exempel ett träd som blockeras av en lastbil. I vissa fall kan detta betyda att en skugga som borde dyka upp under ett föremål som en tank inte visas, eftersom baksidan, toppen och undersidan av tanken inte återges och därmed inte blockerar ljuset.

SSAO har också problem med att kasta skuggor där det inte borde finnas några, speciellt när de är relaterade till två objekt på olika avstånd från varandra.

HBAO, eller Horizon Based Ambient Occlusion är en mer avancerad implementering av omgivande ocklusion från Nvidia. AMD har en liknande implementering som de kallar HDAO eller High Definition Ambient Occlusion. Med HBAO appliceras skuggor mer exakt på ytor, vilket undviker att kasta så många falska skuggor. Tyvärr är prestandapåverkan betydande, så effekten återges endast i halv skala, vilket betyder att skuggeffekten är lägre upplösning.

HBAO+ är en förbättrad version av HBAO som tar itu med ett antal prestandaproblem och gör att skuggorna kan renderas i full skala, utan alltför stor prestandapåverkan. Denna ökade upplösning möjliggör mjukare och jämnare skuggor. Bättre suddiga skuggeffekter är särskilt viktiga för utomhusscener där föremål som kraftledningar ska vara mjuka snarare än hårda skuggor. HBAO+ tar också upp problem som HBAO kan ha med flimmer från rörliga föremål eller kamerarörelser.

VXAO, eller Voxel Accelerated Ambient Occlusion, är en nyare teknik från Nvidia. Istället för att använda en skärmrymdsalgoritm, använder den en världsrymds omgivande ocklusionsalgoritm. Detta innebär att objekt som är utanför skärmen fortfarande kan kasta skuggor, vilket gör att skuggor kan kastas bakom kameran och under objekt som ger ett mycket mer realistiskt utseende. VXAO omvandlar världsrymdobjekt till voxlar och använder dem för att beräkna skuggor.

Tips: Voxlar är modeller med lägre upplösning än det ursprungliga polygonantalet för objekt. Att återge texturerna på voxlar skulle se dåligt ut, eftersom formen på föremål skulle ha mycket lägre upplösning. För att generera skuggor ger dock denna reducerade objektdetalj en betydande prestandaökning samtidigt som den medför en försumbar minskning av kvaliteten.

Till skillnad från tidigare implementeringar av omgivande ocklusion betyder det faktum att VXAO är världsrymden att den är medveten om avståndet mellan objekt, vilket gör att skuggor kan beräknas mer exakt för objekt längre bort från skuggan. Det förhindrar också en haloeffekt som ibland kan ses runt karaktärer som går framför ytor som väggar. VXAO är mer processorintensiv än tidigare iterationer av omgivande ocklusion men erbjuder den bästa skuggkvaliteten.