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環境光遮蔽的技術原理與作用

經過前面的介紹,我們已經了解了環境光遮蔽存在的目的,下面我們簡單介紹壹下AO環境光遮蔽的實現機理。AO環境光遮蔽通過相對廉價的計算效能來實現全局光照中陰影的高級效果,簡單說AO環境光遮蔽就是在每個取樣點上計算它被其它幾何體覆蓋的程度,是計算在壹個統壹的光強度下場景的軟陰影效果的圖形技術。AO環境光遮蔽在多種靜態3D處理軟件(如3D Max或Maya)中都有涉及,其是壹種比全局光照效率更高的光照處理方式(效果接近),它通過改善陰影來現實更好的視覺效果,提高場景的深度和層次感,大大豐富了圖像細節。

下圖:壹般光照渲染模式下圖:環境光遮蔽渲染模式

環境光遮蔽是實現全局場景類似軟陰影從而達成更佳全局光照效果的技術

在3D軟件中應用的靜態AO環境光遮蔽因為需要預渲染、而且速度仍然較慢,所以不能直接照搬到動態畫面(遊戲)的處理方式中。在近些年的遊戲中,很多遊戲公司都致力於表現更逼真的光照效果,提出了很多相關的技術,比如《半條命2》中的Radiosity Normal Maps技術、《潛行者》中的GI全局光照等等。

這些技術都未能很好的實現光照的效果或效率的保證,此時Crytek正在開發《孤島危機》,其應用了壹項名為Real-Time Ambient Map(實時環境光照貼圖)的技術,這項技術非常接近SSAO技術,而隨著研發的深入,這項技術最終被升級為新的算法,並在CryEngine2引擎的技術白皮書中最終將這項升級後的技術命名為SSAO。從這個角度講,其實在電腦遊戲的應用中,率先提出的環境光遮蔽在算法上已經直接達成了SSAO(屏幕空間環境光遮蔽),而AO環境光遮蔽這種模式並未直接在遊戲中應用,至於NVIDIA在控制面板中的提出的“AO環境光遮蔽”的概念,我們對其算法不得而知,但是可以明確的是,其算法必然與靜態的環境光遮蔽的算法不同,可能就是SSAO(屏幕空間環境光遮蔽)或者類似的算法。

看壹段小文字:

《鯊魚故事》(Shark Tale)是2005年第77屆奧斯卡金像獎“最佳動畫長片”提名的三部影片之壹。為了更好地達到“繪畫感”這個需要,總美工設計師皮埃爾特別用到了軟區域陰影和反射光,即利用環境光來模擬柔和陰影,這是當時非常流行的壹種新的燈光技術,稱為“Ambient Occlusion”(夢工廠稱之為“exposure”<曝光>),它能夠為表面上的每壹點精確計算來自天空的自然光量,這樣處理的結果就像是壹張陰天狀態下曝光極好的灰度照片。然後將Ambient Occlusion Pass(AO層)與環境燈光合成,這樣,CG元素與實拍的素材就非常自然地結合在壹起了。

3D軟件(渲染器)中AO的原理是統壹的,Max中mr、fR、VR的AO也是幾乎壹致的(只是可控性和功能、用途有所不同)。順便提壹下,如果有些使用VR的朋友確實認為mr或fR的AO既快又功能多的話,那麽不妨結合了使用,就是說“VR原始渲染+mr或fR的AO”進行合成,這其實也是我最近想到的壹個思路。但就目前而言,我還是很喜歡VR的AO,因為它操作簡單靈活、效果真實細膩

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