Ambient occlusion

Использованы модели (сверху вниз): прямого освещения, Ambient occlusion (AO) и комбинированная модель AO и прямого освещения

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.

Затенение $A_p$ в точке $p$ поверхности с нормалью $N$ может быть посчитано путём интегрирования функции видимости по полусфере $\mathrm{\Omega }$:

$A_p=\frac{1}{\pi }\underset{\mathrm{\Omega }}{\int }{V}_{p,\omega }(N\cdot \omega )d\omega$

где $V_{p,\omega }$ — значение функции видимости в точке $p$, равное нулю, если луч из $p$ в направлении $\omega$ 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 $p$ 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 $N_b$ («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 $N_b$ показывает отнюдь не в направлении максимального освещения.

См. также

• Global illumination
• Photon mapping
• Radiosity
• Ray tracing
• Reflection Occlusion
• Screen Space Ambient Occlusion

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