Was ist Ambient Occlusion?

VXAO wandelt Weltraumobjekte in Voxel um, transformiert die und verwendet diese, um Schatten zu berechnen. Ambient Occlusion ist eine Grafikoption, die im Einstellungsmenü für viele Videospiele verfügbar ist. Während einige Spiele erklären werden, dass die Umgebungsokklusion Schatten verstärkt, erklärt fast kein Spiel, was es im Detail tut.

Was ist Ambient Occlusion?

Ambient Occlusion ist eine Schattentechnik, die simuliert, wie Objekte die Umgebungsbeleuchtung verdecken. Es wurde als Werkzeug entwickelt, um Schatten so realistisch wie möglich erscheinen zu lassen, wobei innere Kanten und Oberflächen unter Objekten dunklere Schatten haben.

Tipp: Occlude ist ein anderes Wort für Blockieren oder Blockieren. Die Umgebungsokklusion simuliert also, wie Licht von Objekten blockiert wird, um realistische Schatten zu werfen.

In seiner einfachsten Form berechnet Ambient Occlusion nur Schatten, die von einer diffusen Lichtquelle am Himmel geworfen würden. Fortgeschrittenere Implementierungen berücksichtigen auch andere Lichtquellen wie Lampen, Taschenlampen und Mündungsfeuer.

Das erste Spiel mit Ambient Occlusion war 2007 das Spiel Crysis.

Welche Arten von Ambient Occlusion gibt es?

SSAO, oder Screen-Space Ambient Occlusion, ist eine besonders leichte Umsetzung der Ambient Occlusion. „Bildschirmraum“ ist ein Begriff, der bedeutet, dass SSAO nur Objekte berücksichtigt, die aktiv gerendert werden. Dies bedeutet, dass für Objekte, die derzeit nicht sichtbar sind, keine Berechnungen durchgeführt werden.

Wenn beispielsweise ein Turm einen Schatten über eine Straße wirft und Sie die Kamera so drehen, dass der Turm nicht mehr auf dem Bildschirm angezeigt wird, verschwindet der Schatten, den er wirft. In ähnlicher Weise wirft ein Objekt in der Entfernung, das durch ein näheres Objekt der Sicht versperrt ist, keinen Schatten, selbst wenn einer sichtbar sein sollte, wie z. B. ein Baum, der von einem Lastwagen blockiert wird. In einigen Fällen kann dies bedeuten, dass ein Schatten, der unter einem Objekt wie einem Tank erscheinen sollte, nicht erscheint, da die Rückseite, Oberseite und Unterseite des Tanks nicht gerendert werden und somit das Licht nicht blockieren.

SSAO hat auch Probleme damit, Schatten zu werfen, wo keine sein sollten, insbesondere wenn es sich um zwei Objekte in unterschiedlichen Abständen voneinander handelt.

HBAO oder Horizon Based Ambient Occlusion ist eine fortschrittlichere Ambient-Occlusion-Implementierung von Nvidia. AMD hat eine ähnliche Implementierung, die sie HDAO oder High Definition Ambient Occlusion nennen. Mit HBAO werden Schatten genauer auf Oberflächen angewendet, wodurch vermieden wird, dass so viele falsche Schatten geworfen werden. Leider sind die Auswirkungen auf die Leistung erheblich, sodass der Effekt nur mit der halben Skala gerendert wird, was bedeutet, dass der Schatteneffekt eine geringere Auflösung hat.

HBAO+ ist eine erweiterte Version von HBAO, die eine Reihe von Leistungsproblemen behebt und das Rendern der Schatten in vollem Umfang ohne zu große Leistungseinbußen ermöglicht. Diese erhöhte Auflösung ermöglicht weichere und glattere Schatten. Bessere Schattenunschärfeeffekte sind besonders wichtig für Außenszenen, bei denen Objekte wie Stromleitungen weiche und nicht harte Schatten werfen sollten. HBAO+ behebt auch Probleme, die HBAO mit Flimmern von sich bewegenden Objekten oder Kamerabewegungen haben kann.

VXAO oder Voxel Accelerated Ambient Occlusion ist eine neuere Technologie von Nvidia. Anstatt einen Bildschirmraumalgorithmus zu verwenden, verwendet es einen Weltraum-Umgebungsokklusionsalgorithmus. Dies bedeutet, dass Objekte, die sich außerhalb des Bildschirms befinden, immer noch Schatten werfen können, wodurch Schatten hinter der Kamera und unter Objekten geworfen werden können, was für ein viel realistischeres Erscheinungsbild sorgt. VXAO wandelt Weltraumobjekte in Voxel um und verwendet diese, um Schatten zu berechnen.

Tipp: Voxel sind Modelle mit niedrigerer Auflösung als die ursprüngliche Polygonanzahl von Objekten. Das Rendern der Texturen auf Voxel würde schlecht aussehen, da die Form von Objekten eine viel geringere Auflösung hätte. Für die Schattenerzeugung bietet dieser reduzierte Objektdetail jedoch eine deutliche Leistungssteigerung bei einer vernachlässigbaren Qualitätsminderung.

Im Gegensatz zu früheren Ambient-Occlusion-Implementierungen bedeutet die Tatsache, dass VXAO ein Weltraum ist, dass es den Abstand zwischen Objekten kennt, wodurch Schatten für Objekte, die weiter vom Schatten entfernt sind, genauer berechnet werden können. Es verhindert auch einen Halo-Effekt, der manchmal um Charaktere herum zu sehen ist, die vor Oberflächen wie Wänden gehen. VXAO ist prozessorintensiver als frühere Iterationen von Ambient Occlusion, bietet aber die beste Schattenqualität.