Ambient okkluusio on grafiikan renderöintitekniikka, joka simuloi ympäristön valon vaikutuksia 3D-objekteihin. Siinä tummennetaan alueita, joissa muut kohteet estävät tai heijastavat valoa, luoden pehmeitä varjoja ja realistisia kontrasteja.

Ambient-okkluusio on tärkeä 3D-videopelien realistisuuden kannalta, koska se lisää syvyyttä ja helpotusta kohtaukseen ottaen huomioon kohteiden geometrian ja suunnan.

On olemassa erilaisia ​​ympäristön okkluusiotyyppejä, jotka perustuvat erilaisiin algoritmeihin ja parametreihin ja tarjoavat enemmän tai vähemmän uskottavia ja tehokkaita tuloksia.

Miksi ympäristön okkluusio on tärkeää 3D-videopeleissä?

Ambient okkluusio on tärkeä 3D-videopeleissä, koska se lisää syvyyttä ja helpotusta kohtaukseen. Sen avulla esineet voidaan erottaa toisistaan ​​niiden muodon ja suunnan perusteella. Se myös tekee väreistä luonnollisempia ja estää niitä olemasta liian vaaleita tai tummia. Ambient okkluusio tekee 3D-videopeleistä kauniimpia ja mukaansatempaavampia .

Mitä erilaisia ​​ympäristön okkluusiotyyppejä on?

On olemassa erilaisia ​​ympäristön okkluusiotyyppejä, jotka perustuvat erilaisiin menetelmiin ja parametreihin. Tällaisilla ympäristön okkluusioilla on monimutkaiset nimet, kuten SSAO, HBAO, HDAO tai VXAO. Mutta älä huoli, me selitämme sinulle, mitä se tarkoittaa ja miten se toimii.

SSAO: Screen Space Ambient Occlusion

SSAO yksinkertaisin ja yleisin ympäristön okkluusiotyyppi . Se perustuu yksinkertaiseen ajatukseen: mitä lähempänä kaksi esinettä ovat toisiaan , sitä enemmän ne varjostavat toisiaan . SSAO ruudulla olevien objektien välisen etäisyyden z-puskuriksi .

Z-puskuri on kuin kartta, joka osoittaa etäisyyden näytön kunkin pisteen ja kameran välillä. Sitten SSAO vertaa naapuripisteiden välistä etäisyyttä selvittääkseen, varjostavatko ne vai eivät. Jos näin on, se tummentaa pistettä varjon tason perusteella.

• Edut : se on nopea ja helppo tehdä, se mukautuu kameran ja esineiden liikkeisiin ja toimii kaikkien 3D-pelien kanssa.
• Haitat : Se ei ota huomioon esineiden suuntaa tai väriä, se ei erota lähellä olevia ja kaukana olevia kohteita, eikä käsittele hyvin reunoja tai kalvoja. Siksi se voi tehdä liian tummista, liian epäselvistä tai huonosti sijoitetuista varjoista, jotka eivät ole kovin realistisia.

HBAO: Horizon-Based Ambient Occlusion

HBAO on kehittyneempi ympäristön okkluusio kuin SSAO . Se perustuu monimutkaisempaan ideaan: mitä korkeammalla esineellä on horisontti , sitä enemmän se vastaanottaa ympäröivää valoa . Kohteen horisontti on kuin sen näkökenttä taivaalle.

Esimerkiksi :

• Jos olet vuoren huipulla, sinulla on erittäin korkea horisontti, koska näet paljon taivasta.
• Jos olet laaksossa, sinulla on matalampi horisontti, koska näet vähemmän taivasta.

Siksi HBAO mittaa jokaisen näytön pisteen horisontin käyttämällä kuvaa, jota kutsutaan normaaliksi puskuriksi . Normaali puskuri on kuin kartta , joka osoittaa kunkin pisteen pinnan suunnan . Sitten HBAO vertaa naapuripisteiden horisonttia selvittääkseen, varjostavatko ne vai eivät. Jos näin on, se tummentaa pistettä varjon tason perusteella.

• Edut : se on tarkempi ja realistisempi kuin SSAO. Se ottaa huomioon kohteiden suunnan ja värin, erottaa läheiset ja kaukana olevat kohteet ja käsittelee paremmin reunoja ja kalvoja. Siksi se luo hienompia, terävämpiä ja paremmin sijoitettuja varjoja, jotka vahvistavat kohtauksen realistisuutta.
• Haitat : se on kalliimpi ja monimutkaisempi kuin SSAO. Se vaatii kunkin pisteen horisontin mittaamista, mikä vaatii enemmän resursseja. Se riippuu myös normaalin puskurin laadusta, joka voi olla epätarkka tai meluisa. Se ei toimi kaikkien 3D-pelien kanssa, niiden on tarjottava normaali puskuri tai käytettävä yhteensopivaa grafiikkamoottoria.

HDAO: High Definition Ambient Occlusion

HDAO on tehokkaampi ympäristön okkluusio kuin HBAO . Se perustuu mukautuvampaan ajatukseen: mitä enemmän näytteitä piste tarvitsee , sitä todennäköisemmin ympäröivät esineet peittävät sen . Näytteet ovat kuin näkökulmia, joita katsomme pisteen ympärillä nähdäksemme, palaako se vai ei.

Esimerkiksi :

• Jos olet pimeässä huoneessa, tarvitset paljon näytteitä nähdäksesi, onko huonekalun tai seinän peitossa.
• Jos olet valoisassa huoneessa, tarvitset vähemmän näytteitä nähdäksesi, onko ikkuna tai lamppu peitossa.

Siksi HDAO laskee näytteiden määrän jokaisesta näytön pisteestä käyttämällä menetelmää, joka muuttaa näytteiden määrää pisteiden etäisyyden ja kulman mukaan. Sitten se vertaa näytteiden määrää viereisistä pisteistä selvittääkseen, varjostavatko ne vai eivät. Jos näin on, se tummentaa pistettä varjon tason perusteella.

Edut : se on laadukas ja tehokas. Se käyttää optimaalista määrää näytteitä jokaisessa pisteessä, mikä välttää laadun heikkenemisen tai resurssien hukkaan. Siksi se luo yksityiskohtaisempia ja syvempiä varjoja, jotka parantavat kohtauksen laatua.

Haitat : se on yhteensopimaton ja vaikea säätää. Se ei toimi kaikkien 3D-pelien kanssa, niissä on käytettävä tiettyä grafiikkamoottoria, kuten AMD:n tai Ubisoftin grafiikkamoottoria. Se riippuu myös pelaajan asetuksista, kenen on valittava näytteiden vähimmäis- ja enimmäismäärä sekä tukosten säde ja intensiteetti.

VXAO: Voxel Accelerated Ambient Occlusion

VXAO on kehittyneempi ympäristön okkluusio kuin HDAO . Se perustuu täydellisempään ideaan: mitä tarkempi pisteessä on vokseloitu esitys kohtauksesta , sitä todennäköisemmin ympäröivät esineet peittävät sen . Vokseloitu esitys on kuin 3D-malli, joka toistaa kohtauksen pienillä kuutioilla, joita kutsutaan vokseleiksi.

Esimerkiksi: jos sinulla on talo vokseleissa, näet kaikki sen rakenteen ja valaistuksen yksityiskohdat.

VXAO luo siksi vokseloidun esityksen kohtauksesta näytölle käyttämällä menetelmää nimeltä vokselikartion jäljitys . Voxelikartion jäljitys on kuin virtuaalisten kartioiden lähettämistä kaikkiin suuntiin kustakin pisteestä nähdäkseen, mitkä vokselit estävät valon.

Sitten se vertaa naapuripisteiden vokseloitua esitystä tietääkseen, luovatko ne varjoa vai eivät. Jos näin on, se tummentaa pistettä varjon tason perusteella.

Plussat : Se on yksityiskohtainen ja syvä. Se käyttää täydellistä ja tarkkaa vokseloitua esitystapaa, joka auttaa kaappaamaan kaikki mahdolliset okkluusioefektit, mukaan lukien dynaamisista kohteista tai valonlähteistä johtuvat. useita. Siksi se luo erittäin hienoja ja erittäin syviä varjoja, jotka lisäävät kohtauksen syvyyttä.

Haitat : se on ahne ja rajoitettu. Se vaatii vokseloidun esityksen luomista kohtauksesta, mikä vaatii paljon resursseja, erityisesti videomuistia. Se ei ole yhteensopiva kaikkien 3D-pelien kanssa, vaan niissä on käytettävä tiettyä grafiikkamoottoria, kuten Nvidian tai Square Enixin grafiikkamoottoria.

Ambient okkluusio nykyisissä videopeleissä

Ambient okkluusio on grafiikan renderöintitekniikka, jota käytetään monissa nykyisissä videopeleissä. Se soittimen uppoutumista varjo- ja kontrastitehosteita , jotka tuovat helpotusta ja syvyyttä 3D-kohtauksiin. Tässä on esimerkkejä peleistä, joissa käytetään ambient okkluusiota:

• Red Dead Redemption 2 : Tämä Rockstar Gamesin kehittämä avoimen maailman toimintaseikkailupeli käyttää HDAO:ta pehmeiden, realististen varjojen luomiseen luonnossa ja kaupunkiympäristössä. Pelissä on myös valokuvatila, jonka avulla pelaajat voivat ottaa kuvia erilaisilla ympäristön okkluusioasetuksilla.
• Metro Exodus : Tämä 4A Gamesin kehittämä ensimmäisen persoonan räiskintäpeli käyttää VXAO:ta hienojen, syvien varjojen luomiseen post-apokalyptisiin ympäristöihin. Global Illumination -nimistä tekniikkaa , joka yhdistää ympäristön okkluusiota valon diffuusioon dynaamisten väri- ja valotehosteiden luomiseksi.
• Assassin's Creed Valhalla : Tämä Ubisoftin kehittämä avoimen maailman toiminta-RPG-peli käyttää HBAO+:aa terävien, tarkkojen varjojen luomiseen historiallisiin ja mytologisiin ympäristöihin. Peli käyttää myös tekniikkaa nimeltä Screen Space Reflections , joka yhdistää ympäristön okkluusiota valon heijastukseen luodakseen realistisia peili- ja vesiefektejä.

Jos haluat aktivoida ja säätää ympäristön okkluusiota pelien grafiikka-asetuksissa, sinun on yleensä käytettävä lisäasetusten valikkoa, jossa voit valita ympäristön tukkeutumisen tyypin ja voimakkuuden. Myös ympäristön tukoksen vaikutukset järjestelmän suorituskykyyn ja virrankulutukseen on otettava huomioon. Tämä johtuu siitä, että mitä korkeampi ympäristön tukos, sitä enemmän se vaatii resursseja GPU:lta ja näytönohjaimelta, mikä voi johtaa kehysten määrän laskuun sekunnissa tai järjestelmän lämpötilan nousuun.

Ambient okkluusio videopelien tulevaisuudessa

Ambient occlusion on grafiikan renderöintitekniikka, jolla on edelleen rajoituksia ja haasteita. Se riippuu itse asiassa käytettyjen algoritmien laadusta ja tarkkuudesta sekä käytettyjen järjestelmien tehosta ja yhteensopivuudesta. Tässä on joitain mahdollisia tapoja parantaa ympäristön okkluusiota:

Säteenseurannan käyttö

Säteenjäljitys grafiikan renderöintitekniikka , joka koostuu valonsäteiden polun simuloimisesta 3D-näkymässä ottaen huomioon vuorovaikutukset esineiden ja materiaalien kanssa. Säteenjäljitys mahdollistaa siksi ympäristön okkluusio laskemisen realistisemmin ja tarkemmalla tavalla kuin nykyiset tekniikat, mutta se vaatii myös paljon enemmän resursseja.

Siksi on tarpeen käyttää erityisiä näytönohjainkortteja, kuten Nvidian tai AMD:n grafiikkakortteja, joihin on integroitu säteenseurantaan omistettuja yksiköitä.

Tekoälyn käyttö

Tekoäly on tekniikka, jossa käytetään algoritmeja , jotka pystyvät oppimaan ja kehittymään toimitettujen tietojen perusteella. Tekoälyä voidaan siksi käyttää optimoimaan ympäristön okkluusiolaskentaa mukauttamalla näytteiden määrää tai okkluusiosädettä kohtauksen tai liikkeen mukaan.

Sitä voidaan käyttää myös artefaktien tai epätarkkuuksien korjaamiseen käyttämällä hermoverkkoja tai esikoulutettuja malleja. Mutta tämä tekoälyn käyttö herättää myös sosiaalisia ja taloudellisia kysymyksiä. Pelkästään tekoälyn käyttö tappaa 217 työpaikkaa .

Sitä voidaan käyttää myös artefaktien tai epätarkkuuksien korjaamiseen käyttämällä hermoverkkoja tai esikoulutettuja malleja.

Virtuaalitodellisuuden käyttö

Virtuaalitodellisuus on tekniikka, jossa pelaaja upotetaan mukaansatempaavaan 3D-ympäristöön kuulokkeiden tai erikoislasien avulla . Virtuaalitodellisuus voi siksi hyötyä ympäröivästä okkluusiosta, joka vahvistaa kohtauksen realistisuutta ja syvyyttä.

Mutta se asettaa myös rajoitteita, kuten tarvetta saada suuri ja jatkuva määrä kuvia sekunnissa , pahoinvoinnin tai päänsäryn välttämiseksi. Siksi on tarpeen käyttää virtuaalitodellisuuteen mukautettuja ympäristön okkluusiotekniikoita, kuten Foveated Rendering , joka koostuu näkökentän reuna-alueiden graafisen laadun heikentymisestä.

Tulevaisuuden näkymät ympäristön okkluusiolle ovat siksi lukuisia ja lupaavia. Se voi auttaa luomaan kauniimpia ja realistisempia 3D-videopelejä, mutta sen on myös mukauduttava uusiin teknologioihin ja uusiin pelaajien vaatimuksiin.

UKK

Mikä on ympäristön valo?

Ympäristön valo on valoa, joka tulee kaikista suunnista ja valaisee kohtauksen tasaisesti. Sillä ei ole tarkkaa lähdettä, se on seurausta valon diffuusiosta ilmakehän, pilvien, seinien jne.

Ympäristön valoa käytetään usein videopeleissä perusvalaistuksen , jota voidaan sitten täydentää suorilla valonlähteillä, kuten auringolla, lampuilla, tulipaloilla jne.

Mitä eroa on ympäristön okkluusiolla ja varjoilla?

Varjot ovat varjoja, joita esineet luovat, kun ne valaisevat suoran valonlähteen. Ne riippuvat kohteen sijainnista ja muodosta sekä valonlähteen suunnasta ja etäisyydestä. Varjoja käytetään usein videopeleissä luomaan kontrastia ja syvyyttä esineiden ja taustan välille.

Ambient okkluusio on varjo, jonka esineet luovat, kun ne valaisevat ympäristön valon. Se riippuu esineiden läheisyydestä ja suunnasta toistensa suhteen sekä ympäröivän valon säteestä ja voimakkuudesta. Ambient-okkluusiota käytetään usein videopeleissä luomaan realismia ja hienoja yksityiskohtia esineisiin.

Miten ambient okkluusio otetaan käyttöön tai poistetaan käytöstä videopelissä?

Aktivoidaksesi tai deaktivoidaksesi ympäristön okkluusiota videopelissä, sinun on yleensä käytettävä pelin grafiikkavalikkoa Se voi olla yksinkertainen päälle/pois-painike tai liukusäädin, jonka avulla voit valita ympäristön okkluusiotason.

Lue myös : Pilvipelit, videopeliteollisuuden alihyödynnetty tulevaisuus?

Miten ympäristön okkluusio vaikuttaa videopelien suorituskykyyn?

Ympäröivä okkluusio vaikuttaa videopelien suorituskykyyn, koska se vaatii enemmän laskelmia grafiikkaprosessorilta ( GPU ) ja näytönohjaimelta.

Mitä korkeampi ympäristön okkluusio on taso tai tyyppi, sitä enemmän se kuluttaa resursseja . Tämä voi aiheuttaa pelin sujuvuutta mittaavan FPS:n laskun tai järjestelmän lämpötilan nousun, mikä voi aiheuttaa ylikuumenemista tai hidastumista.

Mitä hyötyä ambient okkluusiosta on pelaajalle?

Ambient okkluusio etuna soittimelle on, että se tekee videopelistä kauniimman ja mukaansatempaavamman . Sen avulla voit luoda varjo- ja kontrastitehosteita, jotka antavat helpotusta ja syvyyttä 3D-objekteille.

Se tekee myös väreistä luonnollisempia ja harmonisempia. Ambient okkluusio auttaa siis luomaan realistisemman ilmapiirin ja tunnelman videopeliin.