Ympäristön peittäminen on grafiikan renderöintitekniikka, joka simuloi ympäristön valon vaikutuksia 3D-objekteihin. Siinä tummennetaan alueita, joissa valo estyy tai heijastuu muista objekteista, mikä luo pehmeitä varjoja ja realistisia kontrasteja.

Ympäristön peittäminen on tärkeää 3D-videopelien realismin kannalta, koska se lisää kohtaukseen syvyyttä ja helpotusta ottaen huomioon objektien geometrian ja suunnan.

On olemassa erityyppisiä ympäristön okkluusiomenetelmiä, jotka perustuvat erilaisiin algoritmeihin ja parametreihin ja tarjoavat enemmän tai vähemmän uskollisia ja tehokkaita tuloksia.

Miksi ympäristön peittäminen on tärkeää 3D-videopeleissä?

Ympäristön peittäminen on tärkeää 3D-videopeleissä, koska se kohtaukseen syvyyttä ja ulottuvuutta väreistä luonnollisempia estäen niitä olemasta liian kirkkaita tai liian tummia. Ympäristön peittäminen tekee siksi 3D-videopeleistä visuaalisesti houkuttelevampia ja mukaansatempaavampia .

Mitä erilaisia ​​ympäristön okkluusiotyyppejä on?

On olemassa erityyppisiä ympäristön okkluusiomenetelmiä, joista jokainen perustuu eri menetelmiin ja parametreihin. Näillä ympäristön okkluusiomenetelmillä on monimutkaisia ​​nimiä, kuten SSAO, HBAO, HDAO tai VXAO. Mutta älä huoli, selitämme, mitä ne tarkoittavat ja miten ne toimivat.

SSAO: Näyttötilan ympäristön peitto

SSAO yksinkertaisin ja yleisin ympäristön peittämisen tyyppi . Se perustuu yksinkertaiseen ajatukseen: mitä lähempänä kaksi objektia on toisiaan , sitä enemmän varjoja ne heittävät toisiinsa . SSAO mittaa siis objektien välisen etäisyyden näytöllä käyttämällä kuvaa, jota kutsutaan z-puskuriksi .

Z-puskuri on kuin kartta, joka näyttää näytön kunkin pisteen ja kameran välisen etäisyyden. Sitten SSAO vertaa vierekkäisten pisteiden välisiä etäisyyksiä määrittääkseen, heittävätkö ne varjoja. Jos näin on, se tummentaa pistettä varjon tason mukaan.

• Edut : Se on nopea ja helppo tehdä, se mukautuu kameran ja kohteiden liikkeisiin ja toimii kaikkien 3D-pelien kanssa.
• Haittoja : se ei ota huomioon kohteiden suuntaa tai väriä, se ei erottele lähellä ja kaukana olevia kohteita, eikä se käsittele reunoja tai läpinäkyvyyksiä hyvin. Siksi se voi luoda liian tummia, liian epätarkkoja tai huonosti sijoitettuja varjoja, jotka eivät ole kovin realistisia.

HBAO: Horisonttiin perustuva ympäristön peitto

HBAO on kehittyneempi ympäristön okkluusion tyyppi kuin SSAO . Se perustuu monimutkaisempaan ajatukseen: mitä korkeammalla kohteen horisontti on , sitä enemmän ympäristön valoa se vastaanottaa . Kohteen horisontti on kuin sen näkölinja taivaaseen.

Esimerkiksi:

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

HBAO mittaa jokaisen pisteen horisontin näytöllä käyttämällä kuvaa, jota kutsutaan normaaliksi puskuriksi . Normaali puskuri on kuin kartta , joka näyttää kunkin pisteen pinnan suunnan . Sitten HBAO vertaa vierekkäisten pisteiden horisonttia määrittääkseen, heittävätkö ne varjoja. Jos näin on, se tummentaa pistettä varjon tason mukaan.

• Edut : Se on tarkempi ja realistisempi kuin SSAO. Se ottaa huomioon kohteiden suunnan ja värin, erottaa lähellä ja kaukana olevat kohteet ja käsittelee reunat ja läpinäkyvyydet paremmin. Siksi se luo ohuempia, terävämpiä ja paremmin sijoittuneita varjoja, mikä parantaa kohtauksen realismia.
• Haitat : Se on kalliimpi ja monimutkaisempi kuin SSAO. Se vaatii jokaisen pisteen horisontin mittaamisen, mikä vaatii enemmän resursseja. Se riippuu myös normaalin puskurin laadusta, joka voi olla epätarkka tai kohinaista. Se ei toimi kaikkien 3D-pelien kanssa; niiden on tarjottava normaali puskuri tai käytettävä yhteensopivaa näytönohjainta.

HDAO: Teräväpiirtoinen ympäristön peitto

HDAO on tehokkaampi ympäristön peittämisen tyyppi kuin HBAO . Se perustuu mukautuvampaan konseptiin: mitä enemmän näytteitä piste tarvitsee , sitä suurempi on todennäköisyys, että ympäröivät esineet peittävät sen . Näytteet ovat kuin näkökulmia, joita otetaan pisteen ympäriltä sen valaistuksen tarkistamiseksi.

Esimerkiksi:

• Jos olet pimeässä huoneessa, tarvitset paljon näytteitä nähdäksesi, onko huonekalu tai seinä tielläsi.
• Jos olet kirkkaassa huoneessa, tarvitset vähemmän näytteitä nähdäksesi, onko ikkuna tai lamppu peittänyt sinut.

HDAO laskee näytteiden määrän jokaiselle näytön pisteelle menetelmällä, joka vaihtelee näytteiden määrää pisteiden etäisyyden ja kulman perusteella. Sitten se vertaa näytteiden määrää naapuripisteisiin määrittääkseen, heittävätkö ne varjoja. Jos näin on, se tummentaa pistettä varjon tason mukaan.

Edut : Se on korkealaatuinen ja tehokas. Se käyttää optimaalista määrää näytteitä jokaista pistettä kohden, mikä estää laadun heikkenemisen tai resurssien hukkaan heittämisen. Tämä johtaa yksityiskohtaisempiin ja syvempiin varjoihin, mikä parantaa kohtauksen yleistä laatua.

Haitat : Se on yhteensopimaton ja vaikea konfiguroida. Se ei toimi kaikkien 3D-pelien kanssa; niiden on käytettävä tiettyä näytönohjainta, kuten AMD:n tai Ubisoftin. Se riippuu myös pelaajan asetuksista, joiden mukaan hänen on valittava näytteiden vähimmäis- ja enimmäismäärä sekä peiton säde ja intensiteetti.

VXAO: Vokselikiihdytetty ympäristön okkluusio

VXAO on kehittyneempi ympäristön peittämisen tyyppi kuin HDAO . Se perustuu kattavampaan ajatukseen: mitä tarkempi pisteen vokselisoitu esitys näkymästä on , sitä todennäköisemmin ympäröivät kohteet peittävät sen . Vokselisoitu esitys on kuin 3D-malli, joka toistaa näkymän pieninä kuutioina, joita kutsutaan vokseleiksi.

Esimerkiksi: jos sinulla on talo vokseleina, voit nähdä kaikki sen rakenteen ja valaistuksen yksityiskohdat.

VXAO luo siis vokselisoidun esityksen näkymästä näytölle käyttämällä menetelmää, jota kutsutaan vokselikartion jäljitykseksi . Vokselikartion jäljitys on kuin virtuaalisten kartioiden lähettämistä kaikkiin suuntiin kustakin pisteestä sen selvittämiseksi, mitkä vokselit estävät valoa.

Seuraavaksi se vertaa naapuripisteiden vokseloitua esitystä määrittääkseen, heittävätkö ne varjoja vai eivät. Jos heittävät, se tummentaa pistettä varjon tason mukaan.

Edut : Se on yksityiskohtainen ja syvällinen. Se käyttää täydellistä ja tarkkaa vokseloitua esitystä kohtauksesta, jonka avulla se voi tallentaa kaikki mahdolliset peittymisvaikutukset, mukaan lukien liikkuvien kohteiden tai useiden valonlähteiden aiheuttamat. Siksi se luo erittäin hienoja ja syviä varjoja, jotka lisäävät kohtauksen syvyyttä.

Haitat : Se on resurssi-intensiivinen ja rajoitettu. Se vaatii vokselisoidun esityksen luomisen kohtauksesta, mikä vaatii merkittäviä resursseja, erityisesti videomuistia. Se ei ole yhteensopiva kaikkien 3D-pelien kanssa; niiden on käytettävä tiettyä näytönohjainta, kuten Nvidian tai Square Enixin.

Ympäristön peittäminen nykyisissä videopeleissä

Ambient okkluusio on grafiikan renderöintitekniikka, jota käytetään monissa nykyisissä videopeleissä. Se parantaa realismia ja pelaajan mukaansatempaavuutta luomalla varjo- ja kontrastitehosteita , jotka lisäävät syvyyttä ja ulottuvuutta 3D-kohtauksiin. Tässä on esimerkkejä peleistä, jotka käyttävät ambient okkluusiota:

• Red Dead Redemption 2 : Tämä Rockstar Gamesin kehittämä avoimen maailman toimintaseikkailupeli käyttää HDAO:ta pehmeiden ja realististen varjojen luomiseen sekä luonnollisissa että kaupunkiympäristöissä. Pelissä on myös valokuvatila, jonka avulla pelaajat voivat ottaa kuvia erilaisilla taustavalaistuksen asetuksilla.
• Metro Exodus : Tämä 4A Gamesin kehittämä ensimmäisen persoonan ammuntapeli käyttää VXAO:ta luodakseen hienovaraisia, syviä varjoja post-apokalyptisiin ympäristöihin. Pelissä käytetään myös tekniikkaa nimeltä Global Illumination , joka yhdistää ympäristön peittämisen valon diffuusioon luodakseen dynaamisia väri- ja valaistustehosteita.
• Assassin's Creed Valhalla Screen Space Reflections -tekniikkaa , joka yhdistää ympäristön peittämisen valon heijastukseen luodakseen realistisia peili- ja vesitehosteita.

Ympäristön okkluusion ottamiseksi käyttöön ja säätämiseksi pelin grafiikka-asetuksissa sinun on yleensä avattava lisäasetukset-valikko, josta voit valita ympäristön okkluusion tyypin ja voimakkuuden. Sinun tulisi myös ottaa huomioon ympäristön okkluusion vaikutukset järjestelmän suorituskykyyn ja virrankulutukseen. Mitä voimakkaampi ympäristön okkluusio on, sitä enemmän resursseja se vaatii näytönohjaimelta ja näytönohjaimelta, mikä voi johtaa kuvataajuuden laskuun tai järjestelmän lämpötilan nousuun.

Ympäristön peittäminen videopelien tulevaisuudessa

Ambient okkluusio on grafiikan renderöintitekniikka, jolla on edelleen rajoituksia ja haasteita. Se riippuu käytettyjen algoritmien laadusta ja tarkkuudesta sekä käytettyjen järjestelmien tehokkuudesta ja yhteensopivuudesta. Tässä on joitakin mahdollisia tapoja parantaa ambient okkluusiota:

Säteenseurannan käyttö

Säteenseuranta on grafiikan renderöintitekniikka , joka simuloi valonsäteiden kulkua 3D-kohtauksessa ottaen huomioon niiden vuorovaikutuksen esineiden ja materiaalien kanssa. Säteenseuranta mahdollistaa ympäristön peittymisen realistisemman ja tarkemman laskennan kuin nykyiset tekniikat, mutta se vaatii myös huomattavasti enemmän resursseja.

Siksi on käytettävä erityisiä näytönohjaimia, kuten Nvidian tai AMD:n kortteja, jotka sisältävät säteenseurantaan tarkoitettuja yksiköitä.

Tekoälyn käyttö

Tekoäly on tekniikka, joka käyttää algoritmeja , jotka kykenevät oppimaan ja kehittymään tarjotun datan perusteella. Tekoälyä voidaan siksi käyttää ympäristön peittolaskelmien optimointiin mukauttamalla näytteiden määrää tai peittämissädettä kohtauksen tai liikkeen mukaan.

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

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

Virtuaalitodellisuuden käyttö

Virtuaalitodellisuus on tekniikka, jossa pelaaja uppoutuu 3D-ympäristöön kuulokkeiden tai erityisten lasien avulla . Virtuaalitodellisuus voi siksi hyötyä ympäristön peittämisestä, mikä parantaa kohtauksen realismia ja syvyyttä.

Se tuo kuitenkin mukanaan myös haasteita, kuten tarpeen korkealle ja tasaiselle kuvataajuudelle pahoinvoinnin tai päänsäryn välttämiseksi. Siksi on käytettävä virtuaalitodellisuuteen mukautettuja ympäristön peittotekniikoita, kuten foveated renderöintiä , joka heikentää näkökentän reuna-alueiden graafista laatua.

Ympäristön okkluusion tulevaisuudennäkymät ovat siis moninaiset ja lupaavat. Se voi auttaa luomaan kauniimpia ja realistisempia 3D-videopelejä, mutta sen on myös sopeuduttava uusiin teknologioihin ja pelaajien uusiin vaatimuksiin.

UKK

Mitä on ympäristön valo?

Ympäröivä valo on valoa, joka tulee kaikista suunnista ja valaisee näkymän tasaisesti. Sillä ei ole tiettyä lähdettä; se on seurausta ilmakehän, pilvien, seinien jne. sirottamasta valosta.

Videopeleissä käytetään usein tunnelmavalaistusta perusvalaistuksen , jota voidaan sitten täydentää suorilla valonlähteillä, kuten auringolla, lampuilla, tulella jne.

Mitä eroa on ympäristön peitolla ja heitetyillä varjoilla?

Varjot ovat varjoja, joita esineet heittävät, kun niitä valaisee suora valonlähde. Ne riippuvat esineen sijainnista ja muodosta sekä valonlähteen suunnasta ja etäisyydestä. Varjoja käytetään usein videopeleissä luomaan kontrastia ja syvyyttä esineiden ja taustan välille.

Ympäristön peitto on esineiden heittämä varjo, kun ne valaistaan ​​ympäröivällä valolla. Se riippuu esineiden etäisyydestä ja suunnasta toisiinsa nähden sekä ympäröivän valon säteestä ja voimakkuudesta. Ympäristön peittoa käytetään usein videopeleissä realismin ja hienojen yksityiskohtien luomiseksi esineisiin.

Miten otan ympäristön peittämisen käyttöön tai poistan sen käytöstä videopelissä?

Ympäristön peitteen ottamiseksi käyttöön tai poistamiseksi käytöstä videopelissä sinun on yleensä avattava pelin grafiikka-asetukset , josta löydät ympäristön peitteelle oman asetuksen. Tämä voi olla yksinkertainen päälle/pois-painike tai liukusäädin, jonka avulla voit valita ympäristön peitteen tason.

Lue myös : Pilvipelaaminen, videopelialan hyödyntämätön tulevaisuus?

Miten ympäristön peittäminen vaikuttaa videopelien suorituskykyyn?

Ympäristön peittäminen vaikuttaa videopelien suorituskykyyn, koska enemmän laskelmia näytönohjaimelta ja näytönohjaimelta .

Mitä korkeampi ympäristön okkluusion taso tai tyyppi on, sitä enemmän resursseja se kuluttaa . Tämä voi johtaa pelin sujuvuutta mittaavan FPS:n (ruutujen lukumäärä sekunnissa) laskuun tai järjestelmän lämpötilan nousuun, mikä voi aiheuttaa ylikuumenemista tai hidastumista.

Mitä hyötyä ympäristön peitteestä on pelaajalle?

Ambient-okkluusion etuna pelaajalle on se, että se tekee videopelistä kauniimman ja mukaansatempaavamman . Se mahdollistaa varjo- ja kontrastitehosteiden luomisen, jotka antavat 3D-objekteille kohokohtia ja syvyyttä.

Se mahdollistaa myös luonnollisemmat ja harmonisemmat värit. Ympäristön peittäminen luo siten realistisemman tunnelman ja tunnelman videopeleihin.