La oclusión ambiental es una técnica de representación de gráficos que simula los efectos de la luz ambiental en objetos 3D. Se trata de oscurecer áreas donde la luz es bloqueada o reflejada por otros objetos, creando sombras suaves y contrastes realistas.
La oclusión ambiental es importante para el realismo de los videojuegos 3D porque agrega profundidad y relieve a la escena, teniendo en cuenta la geometría y la orientación de los objetos.
Existen diferentes tipos de oclusión ambiental, que se basan en diferentes algoritmos y parámetros, ofreciendo resultados más o menos fieles y eficientes.
¿Por qué es importante la oclusión ambiental para los videojuegos 3D?
La oclusión ambiental es importante para los videojuegos 3D porque añade profundidad y relieve a la escena. Permite distinguir objetos entre sí en función de su forma y orientación. También hace que los colores sean más naturales , evitando que sean demasiado claros o demasiado oscuros. Por lo tanto, la oclusión ambiental hace que los videojuegos 3D sean más bellos y más inmersivos .
¿Cuáles son los diferentes tipos de oclusión ambiental?
Existen diferentes tipos de oclusión ambiental, que se basan en diferentes métodos y parámetros. Estos tipos de oclusión ambiental tienen nombres complicados, como SSAO, HBAO, HDAO o VXAO. Pero no te preocupes, te explicaremos qué significa y cómo funciona.
El SSAO: oclusión ambiental del espacio de la pantalla
SSAO tipo de oclusión ambiental más simple y común . Se basa en una idea sencilla: cuanto más cerca están dos objetos , más sombra se proyectan entre sí . SSAO mide la distancia entre objetos en la pantalla, utilizando una imagen llamada z-buffer .
El z-buffer es como un mapa que indica la distancia entre cada punto de la pantalla y la cámara. Luego, el SSAO compara la distancia entre puntos vecinos para saber si proyectan sombra o no. Si es así, oscurece el punto según el nivel de sombra.
- Ventajas : es rápido y fácil de hacer, se adapta a los movimientos de la cámara y de los objetos y funciona con todos los juegos 3D.
- Desventajas : No tiene en cuenta la dirección ni el color de los objetos, no diferencia entre objetos cercanos y lejanos y no maneja bien los bordes ni las transparencias. Por lo tanto, puede crear sombras demasiado oscuras, demasiado borrosas o mal colocadas, que no son muy realistas.
El HBAO: oclusión ambiental basada en el horizonte
HBAO es un tipo de oclusión ambiental más avanzada que SSAO . Se basa en una idea más compleja: cuanto más alto tiene un horizonte un objeto , más luz ambiental recibe . El horizonte de un objeto es como su línea de visión hacia el cielo.
Por ejemplo :
- Si estás en la cima de una montaña, tienes un horizonte muy alto, porque ves mucho cielo.
- Si estás en un valle, tienes un horizonte más bajo, porque ves menos cielo.
Por tanto, el HBAO mide el horizonte de cada punto de la pantalla, utilizando una imagen denominada buffer normal . El buffer normal es como un mapa que indica la dirección de la superficie de cada punto . Luego, el HBAO compara el horizonte de los puntos vecinos para saber si proyectan sombra o no. Si es así, oscurece el punto según el nivel de sombra.
- Ventajas : es más preciso y más realista que el SSAO. Tiene en cuenta la dirección y el color de los objetos, diferencia entre objetos cercanos y lejanos y maneja mejor los bordes y las transparencias. Por tanto, crea sombras más finas, nítidas y mejor situadas, que refuerzan el realismo de la escena.
- Desventajas : es más caro y complejo que SSAO. Requiere medir el horizonte de cada punto, lo que requiere más recursos. También depende de la calidad del buffer normal, que puede ser impreciso o ruidoso. No funciona con todos los juegos 3D, deben proporcionar el buffer normal o utilizar un motor gráfico compatible.
HDAO: Oclusión ambiental de alta definición
HDAO es un tipo de oclusión ambiental más eficiente que HBAO . Se basa en una idea más adaptativa: cuantas más muestras necesita un punto , es más probable que quede ocluido por los objetos circundantes . Las muestras son como puntos de vista que tomamos alrededor de un punto para ver si está iluminado o no.
Por ejemplo :
- Si estás en una habitación oscura, necesitarás muchas muestras para ver si estás obstruido por un mueble o una pared.
- Si estás en una habitación luminosa, necesitarás menos muestras para ver si estás obstruido por una ventana o una lámpara.
Por tanto, el HDAO calcula el número de muestras de cada punto de la pantalla , utilizando un método que varía el número de muestras en función de la distancia y el ángulo de los puntos. Luego, compara el número de muestras de puntos vecinos para averiguar si proyectan sombra o no. Si es así, oscurece el punto según el nivel de sombra.
Ventajas : es de calidad y eficiente. Utiliza un número óptimo de muestras para cada punto, lo que evita pérdidas de calidad o desperdicio de recursos. Por tanto, crea sombras más detalladas y profundas, que mejoran la calidad de la escena.
Desventajas : es incompatible y difícil de ajustar. No funciona con todos los juegos 3D, deben utilizar un motor gráfico específico, como el de AMD o el de Ubisoft. También depende de la configuración del jugador, quien deberá elegir el número mínimo y máximo de muestras, así como el radio y la intensidad de la oclusión.
VXAO: Oclusión ambiental acelerada por vóxeles
VXAO es un tipo de oclusión ambiental más avanzado que HDAO . Se basa en una idea más completa: cuanto más precisa tenga un punto una representación voxelizada de la escena , más probabilidades habrá de que quede ocluido por los objetos circundantes . La representación voxelizada es como un modelo 3D que reproduce la escena con pequeños cubos llamados voxels.
Por ejemplo: si tienes una casa en voxels, podrás ver todos los detalles de su estructura y su iluminación.
Por lo tanto, el VXAO crea una representación voxelizada de la escena en la pantalla, utilizando un método llamado seguimiento de cono voxel . El rastreo de conos de vóxeles es como enviar conos virtuales en todas direcciones desde cada punto para ver qué vóxeles están bloqueando la luz.
Luego, compara la representación voxelizada de los puntos vecinos para saber si proyectan sombra o no. Si es así, oscurece el punto según el nivel de sombra.
Ventajas : Es detallado y profundo. Utiliza una representación voxelizada completa y precisa de la escena, lo que ayuda a capturar todos los posibles efectos de oclusión, incluidos los debidos a objetos dinámicos o fuentes de luz. múltiple. Por tanto, crea sombras muy finas y muy profundas, que aumentan la profundidad de la escena.
Desventajas : es codicioso y limitado. Requiere crear una representación voxelizada de la escena, lo que requiere muchos recursos, particularmente memoria de video. No es compatible con todos los juegos 3D, deben utilizar un motor gráfico específico, como el de Nvidia o el de Square Enix.
Oclusión ambiental en los videojuegos actuales
La oclusión ambiental es una técnica de renderizado de gráficos que está presente en muchos videojuegos actuales. Mejora la inmersión del jugador efectos de sombras y contraste que dan relieve y profundidad a las escenas 3D. A continuación se muestran algunos ejemplos de juegos que utilizan oclusión ambiental:
- Red Dead Redemption 2 : este juego de acción y aventuras de mundo abierto desarrollado por Rockstar Games utiliza HDAO para crear sombras suaves y realistas en entornos naturales y urbanos. El juego también cuenta con un modo de fotografía que permite a los jugadores capturar imágenes con diferentes configuraciones de oclusión ambiental.
- Metro Exodus : este shooter en primera persona desarrollado por 4A Games utiliza VXAO para crear sombras finas y profundas en entornos post-apocalípticos. El juego también utiliza una técnica llamada Iluminación Global , que combina la oclusión ambiental con la difusión de la luz, para crear colores dinámicos y efectos de iluminación.
- Assassin's Creed Valhalla : este juego de rol y acción de mundo abierto desarrollado por Ubisoft utiliza HBAO+ para crear sombras nítidas y precisas en entornos históricos y mitológicos. El juego también utiliza una técnica llamada Screen Space Reflections , que combina la oclusión ambiental con el reflejo de la luz, para crear efectos realistas de espejo y agua.
Para activar y ajustar la oclusión ambiental en la configuración gráfica de los juegos, generalmente hay que acceder al menú de opciones avanzadas, donde se puede elegir el tipo e intensidad de la oclusión ambiental. También se deben considerar los efectos de la oclusión ambiental sobre el rendimiento del sistema y el consumo de energía. Esto se debe a que cuanto mayor es la oclusión ambiental, más recursos demanda de la GPU y la tarjeta gráfica, lo que puede provocar una caída en el número de cuadros por segundo o un aumento en la temperatura del sistema.
La oclusión ambiental en el futuro de los videojuegos
La oclusión ambiental es una técnica de representación de gráficos que todavía tiene limitaciones y desafíos. De hecho, depende de la calidad y precisión de los algoritmos utilizados, así como de la potencia y compatibilidad de los sistemas utilizados. A continuación se muestran algunas formas posibles de mejorar la oclusión ambiental:
El uso del trazado de rayos
El trazado de rayos técnica de renderizado gráfico que consiste en simular la trayectoria de los rayos de luz en una escena 3D , teniendo en cuenta las interacciones con objetos y materiales. Por tanto, el trazado de rayos permite calcular la oclusión ambiental de una manera más realista y precisa que las técnicas actuales, pero también requiere muchos más recursos.
Por tanto, es necesario utilizar tarjetas gráficas especiales, como las de Nvidia o AMD, que integran unidades dedicadas al trazado de rayos.
El uso de la inteligencia artificial
La inteligencia artificial es una técnica que consiste en utilizar algoritmos capaces de aprender y evolucionar en función de los datos proporcionados. Por tanto, la inteligencia artificial se puede utilizar para optimizar el cálculo de la oclusión ambiental , adaptando el número de muestras o el radio de oclusión en función de la escena o el movimiento.
También se puede utilizar para corregir artefactos o imprecisiones causadas por técnicas actuales, utilizando redes neuronales o modelos previamente entrenados. Pero este uso de la inteligencia artificial también plantea cuestiones sociales y económicas. Sólo , el uso de la IA acaba con 217 puestos de trabajo .
También se puede utilizar para corregir artefactos o imprecisiones causadas por técnicas actuales, utilizando redes neuronales o modelos previamente entrenados.
El uso de la realidad virtual
La realidad virtual es una técnica que consiste en sumergir al jugador en un entorno inmersivo en 3D , utilizando unos cascos o gafas especiales . Por tanto, la realidad virtual puede beneficiarse de la oclusión ambiental, que refuerza el realismo y la profundidad de la escena.
Pero también plantea limitaciones, como la necesidad de disponer de un número elevado y constante de imágenes por segundo , para evitar náuseas o dolores de cabeza. Por ello es necesario utilizar técnicas de oclusión ambiental adaptadas a la realidad virtual, como el Foveated Rendering , que consiste en reducir la calidad gráfica de zonas periféricas del campo de visión.
Por tanto, las perspectivas futuras de la oclusión ambiental son numerosas y prometedoras. Puede ayudar a crear videojuegos 3D más bellos y realistas, pero también debe adaptarse a las nuevas tecnologías y a los nuevos requisitos de los jugadores.
Preguntas frecuentes
¿Qué es la luz ambiental?
La luz ambiental es luz que proviene de todas direcciones e ilumina uniformemente la escena. No tiene una fuente precisa, es el resultado de la difusión de la luz por la atmósfera, nubes, paredes, etc.
La luz ambiental se suele utilizar en los videojuegos para crear una iluminación básica , que luego se puede complementar con fuentes de luz directa, como el sol, lámparas, fuegos, etc.
¿Cuál es la diferencia entre oclusión ambiental y sombras paralelas?
Las sombras proyectadas son las sombras que crean los objetos cuando son iluminados por una fuente de luz directa. Dependen de la posición y forma del objeto, así como de la dirección y distancia de la fuente de luz. Las sombras paralelas se utilizan a menudo en los videojuegos para crear contraste y profundidad entre los objetos y el fondo.
La oclusión ambiental es la sombra que crean los objetos cuando son iluminados por la luz ambiental. Depende de la proximidad y orientación de los objetos entre sí, así como del radio y la intensidad de la luz ambiental. La oclusión ambiental se utiliza a menudo en los videojuegos para crear realismo y detalles finos en los objetos.
¿Cómo habilitar o deshabilitar la oclusión ambiental en un videojuego?
Para activar o desactivar la oclusión ambiental en un videojuego, generalmente debes menú de opciones gráficas del juego Puede ser un simple botón de encendido/apagado o un control deslizante que le permite elegir el nivel de oclusión ambiental.
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¿Cómo afecta la oclusión ambiental al rendimiento de los videojuegos?
La oclusión ambiental afecta el rendimiento de los videojuegos porque requiere más cálculos del procesador gráfico ( GPU ) y de la tarjeta gráfica.
Cuanto mayor sea el nivel o tipo de oclusión ambiental, más recursos consume . Esto puede provocar una caída en los fotogramas por segundo (FPS), que mide la fluidez del juego, o un aumento en la temperatura del sistema, que puede provocar sobrecalentamiento o ralentización.
¿Cuál es el beneficio de la oclusión ambiental para el jugador?
El beneficio de la oclusión ambiental para el jugador es que hace que el videojuego sea más hermoso y más inmersivo . Permite crear efectos de sombras y contrastes que dan relieve y profundidad a los objetos 3D.
También hace que los colores sean más naturales y armoniosos. Por lo tanto, la oclusión ambiental ayuda a crear una atmósfera y un ambiente más realistas en el videojuego.
