Ambient occlusion
Ambient occlusion (AO) — модель затенения, используемая в трёхмерной графике и позволяющая добавить реалистичности изображению за счёт вычисления интенсивности света, доходящего до точки поверхности. В отличие от локальных методов, как например затенение по Фонгу, ambient occlusion является глобальным методом, то есть значение яркости каждой точки объекта зависит от других объектов сцены. В принципе, это достаточно отдалённо напоминает глобальное освещение.
Ambient occlusion чаще всего вычисляется путём построения лучей, исходящих из точки поверхности во всех направлениях, с последующей их проверкой на пересечение с другими объектами. Лучи, достигнувшие фона или «неба», увеличивают яркость поверхности, в то время как лучи, пересекающие другие объекты, не добавляют яркости. В результате точки, окружённые большим количеством геометрии, отрисовываются как более тёмные, а точки с малым количеством геометрии в видимой полусфере — светлыми.
Ambient occlusion относится к методам, основанным на доступности элемента поверхности для различных факторов, таких как грязь, свет и т. д. Он получил популярность благодаря относительной простоте и достаточно высокой эффективности. Часто AO также называют «sky light».
Модель AO способствует лучшему восприятию объёма изображаемых объектов, нежели модель прямого освещения[1].
Затенение [math]\displaystyle{ A_p }[/math] в точке [math]\displaystyle{ p }[/math] поверхности с нормалью [math]\displaystyle{ N }[/math] может быть посчитано путём интегрирования функции видимости по полусфере [math]\displaystyle{ \Omega }[/math]:
[math]\displaystyle{ A_p = \frac{1}{\pi} \int\limits_{\Omega} V_{p,\omega} ( N \cdot \omega ) \, d\omega }[/math]
где [math]\displaystyle{ V_{p,\omega} }[/math] — значение функции видимости в точке [math]\displaystyle{ p }[/math], равное нулю, если луч из [math]\displaystyle{ p }[/math] в направлении [math]\displaystyle{ \omega }[/math] имеет пересечение с объектом, и равное единице в остальных случаях. На практике для взятия этого интеграла используются различные техники: возможно, одним из самых часто используемых является метод Монте-Карло. Другой метод (более полно использующий возможности аппаратного ускорения) — рендеринг сцены из точки [math]\displaystyle{ p }[/math] с растеризацией геометрии чисто чёрным цветом на белом фоне. Усреднённое значение яркости полученного кадра и есть примерное значение функции в данной точке. Этот способ — пример собирательного метода (метод изнутри-наружу), в то время, как другие подходы (такие, как depth-map ambient occlusion) используют рассеивание (метод снаружи-внутрь).
Кроме значения затенения часто вычисляют дополнительный вектор [math]\displaystyle{ N_b }[/math] («отклонённая нормаль»), показывающий примерное направление к открытому (незатенённому) пространству. Этот вектор может быть использован для получения освещения из карты окружения. Однако бывают ситуации, когда вектор [math]\displaystyle{ N_b }[/math] показывает отнюдь не в направлении максимального освещения.
См. также
- Global illumination
- Photon mapping
- Radiosity
- Ray tracing
- Reflection Occlusion
- Screen Space Ambient Occlusion
Примечания
- ↑ «Depth discrimination from shading under diffuse lighting», M.S. Langer and H. H. Buelthoff, Perception. 29 (6) 649—660, 2000.
Ссылки
- Ambient Occlusion при создании гипсовых рендеров в 3DS Max
- Depth Map based Ambient Occlusion
- Ambient Occlusion
- Assorted notes about ambient occlusion
- Ambient Occlusion Fields — ambient occlusion в реальном времени с использованием кубических карт
- Fast Precomputed Ambient Occlusion for Proximity Shadows ambient occlusion в реальном времени с использованием объёмных текстур
- Dynamic Ambient Occlusion and Indirect Lighting a real time self ambient occlusion method from Nvidia’s GPU Gems 2 book
- ShadeVis an open source tool for computing ambient occlusion
- xNormal A free normal mapper/ambient occlusion baking application