環境光遮蔽
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/91/AmbientOcclusion_German.jpg/220px-AmbientOcclusion_German.jpg)
環境光遮蔽(英語:ambient occlusion)是計算機圖形學中的一種着色和渲染技術,用來計算場景中每一點是如何接受環境光的。例如,一個管道的內部顯然比外表面更隱蔽(因此也更暗),越深入管道光線就越暗。環境光遮蔽可以被看作是光線能到達表面上每一點的能力的數值。[1]在擁有開放天空的場景中,這是通過估算每個點的可看見天空的大小來完成的;而在室內環境中,只考慮一定範圍內的物體,並假設牆壁是環境光源。處理結果是一個漫反射、非定向的着色效果,並不會形成明確的陰影,只是能讓靠近物體及被遮蔽的區域更暗,並影響渲染圖像的整體色調。環境光遮蔽常被用作後期處理。
與局部方法如Phong著色法不同,環境光遮蔽是一種全局方法,意味着每個點的照明是場景中其他幾何體的共同作用。然而,這只是一個非常粗略的近似全局光照。僅通過環境光遮蔽得到的物體外觀與陰天下的物體相似。
第一個可以實時模擬環境光遮蔽的算法是由Crytek(CryEngine 2)的研發部門開發的。[2] 隨着英偉達2018年發布的實時光線追蹤硬件,光線追蹤環境光遮蔽(英語:ray traced ambient occlusion, RTAO)在遊戲和其他實時應用中成為可能。[3]虛幻引擎在4.22版本中加入了這個特性。[4]
實現
[編輯]在沒有硬件輔助的光線追蹤環境光遮蔽時,實時應用程序,如電腦遊戲,可以使用屏幕空間環境光遮蔽(英語:Screen space ambient occlusion)或水平基準環境光遮蔽(英語:Horizon Based Ambient Occlusion+)作為真實感環境光遮蔽的一個更快速的近似處理,使用像素深度而不是場景幾何形成一個環境光遮蔽地圖。
環境光遮蔽與可訪問着色法相關,它根據表面被各種元素(如污垢、光線等)接觸的容易程度來決定外觀,以其相較之下的簡單性和高效性在動畫製作中得到了廣泛的應用。
環境光遮蔽着色器能讓人更好地感知三維的顯示對象。一篇論文中的感知實驗的結果表明,漫反射均勻天空照明下的深度提示優於直接照明模型。[5]
分類
[編輯]- SSAO
- 螢幕空間環境光遮蔽(英語:Screen space ambient occlusion)
- SSDO
- 螢幕空間定向定向遮蔽(英語:Screen space directional occlusion)
- RTAO
- 光線追蹤環境光遮蔽(英語:Ray Traced Ambient Occlusion)
- HDAO
- 高分辨率環境光遮蔽(英語:High Definition Ambient Occlusion)
- HBAO+
- 水平基準環境光遮蔽(英語:Horizon Based Ambient Occlusion+)
- AAO
- Alchemy Ambient Occlusion
- ABAO
- 角度基準環境光遮蔽(英語:Angle Based Ambient Occlusion)
- PBAO
- 預烘焙環境光遮蔽(英語:Pre Baked Ambient Occlusion)
- VXAO
- 體素基準環境光遮蔽(英語:Voxel Accelerated Ambient Occlusion)
- GTAO
- Ground Truth based Ambient Occlusion[6]
認可
[編輯]2010年,海登·蘭迪斯、肯·麥高和希爾瑪·科赫因為他們在環境光遮蔽渲染方面的工作獲得了學院科學技術獎。[7]
參考資料
[編輯]- ^ (英文)Miller, Gavin. Efficient algorithms for local and global accessibility shading. Proceedings of the 21st annual conference on Computer graphics and interactive techniques. 1994: 319–326.
- ^ (英文)AMBIENT OCCLUSION: AN EXTENSIVE GUIDE ON ITS ALGORITHMS AND USE IN VR. ARVIlab. [2018-11-26]. (原始內容存檔於2018-11-26).
- ^ (英文)Ray Traced Ambient Occlusion. Nvidia. [2019-12-21]. (原始內容存檔於2019-06-18).
- ^ (英文)Unreal Engine Adds Support for DX12 Raytracing. ExtremeTech. [2019-12-21]. (原始內容存檔於2019-04-16).
- ^ (英文)Langer, M.S.; H. H. Buelthoff. Depth discrimination from shading under diffuse lighting. Perception. 2000, 29 (6): 649–660. CiteSeerX 10.1.1.69.6103
. PMID 11040949. doi:10.1068/p3060.
- ^ (英文)Practical Realtime Strategies for Accurate Indirect Occlusion (PDF). [2019-12-21]. (原始內容存檔 (PDF)於2020-02-24).
- ^ (英文)Oscar 2010: Scientific and Technical Awards (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館), Alt Film Guide, Jan 7, 2010