Hvad er global belysning i spil?

Global belysning er en belysningsteknologi til 3D-spil, der forsøger at gøre scener mere realistiske ved at simulere, hvordan lys opfører sig, når det reflekteres fra overflader for at belyse nærliggende objekter. Mere basale teknikker er baseret på det, der kaldes "direkte belysning", hvor en lyskilde belyser et objekt og intet andet, hvilket ikke er sådan, lys fungerer i den virkelige verden. Med global belysning, eller "indirekte belysning", kan lyset reflekteres fra et objekt og også belyse objekter i nærheden, hvilket ser meget mere realistisk og naturligt ud.

Forestil dig en solrig dag udenfor, men du kigger ind i et mørkt rum med vinduer langs væggen, og disse vinduer har mørklægningsgardiner. Når du løfter gardinerne, begynder sollyset at strømme ind i rummet. Hvis du brugte grundlæggende belysningsteknikker, ville lyset ramme gulvet og danne skarpe vinkler, hvor det kun oplyste gulvet, og det ville se ud som et vindue på selve gulvet eller et rektangel af lys.

Med global belysning ville lyset reflekteres opad og belyse loftet samt resten af rummet. I denne situation og i den virkelige verden bliver gulvet en lyskilde, hvis det har nok lys til at nå ud til nærliggende objekter. Man kan forestille sig, at det meste af rummet bliver godt oplyst af lyset, der kommer ind gennem vinduerne, i modsætning til at det kun oplyser gulvet. Man kan se, hvordan det ser ud i videoen nedenfor.

Hvordan det ser ud, afhænger af spillet og hvordan belysningen er implementeret, så resultaterne vil variere meget. Det, du ikke vil se så ofte, er virkelig hårde skygger, da det normalt ikke er sådan, lys opfører sig i den virkelige verden. Nedenfor er tre eksempler på, hvordan det ser ud i moderne spil, så du selv kan se, om du synes, det ser realistisk ud eller ej.

Dette spil tilbyder global belysning og raytracing som en mulighed for at forbedre det, og nedenfor viser vi dig, hvordan det ser ud.

Først deaktiverede vi raytracing og kørte spillet med global belysning indstillet til både LAV og HØJ. Som du kan se nedenfor, er der praktisk talt ingen synlig forskel, da lampen kaster en meget skarp og urealistisk skygge omkring sin base med en tydelig linje mellem det område, hvor lyset skinner, og det område, hvor det ikke skinner.

Dernæst aktiverede vi fuld ray tracing, også kendt som Path Tracing, og lod global belysning være indstillet til HIGH. Forskellen er ganske bemærkelsesværdig. Som du kan se nedenfor, er lyset nu spredt omkring bunden af søjlen, der holder lampen, og er meget diffust, stort set over hele området, hvor lyset reflekteres fra klippevæggene og også oplyser gulvet. De hårde skygger, der var til stede før, er forsvundet, og klippevæggene omkring scenen reflekterer lyset overalt.

Cyberpunk 2077 har pathtracing, der muliggør global belysning, og med pathtracing aktiveret ser vi et levende eksempel på indirekte belysning. Søjlerne på højre side af scenen er næsten kulsorte, når raytracing er deaktiveret, og bliver derefter oplyst, når pathtracing er aktiveret, fordi skiltet på væggen oplyser gulvet foran dem.

Dette spil har indbygget global belysning, men der er en mulighed for at aktivere Ray Traced Indirect Diffuse Lighting, som kan tilføje nogle lyshøjdepunkter til overflader. I disse skærmbilleder kan du se røret over lyskilden, når du stryger frem og tilbage, og du kan se, hvordan det næsten er helt oplyst, når indirekte belysning er aktiveret.

Den største ulempe er, at det normalt er kombineret med ray tracing, så du har brug for en kraftig GPU for at kunne køre et spil med 60 fps, selvom opskalerings teknologier og frame generation kan hjælpe. Den anden ulempe er, at denne teknologi ikke findes i mange spil, da den kræver en kraftig GPU og, hvis den er indbygget, en masse arbejde fra udviklernes side. Den findes typisk kun i AAA-singleplayer-spil som Cyberpunk, Indiana Jones, Metro Exodus, Avatar: Frontiers of Pandora og lignende titler.

De største fordele ved Global Illumination er, at det gør spil mere realistiske. Det beregner, hvordan lyset ville reflekteres og belyse nærliggende objekter i den virkelige verden, hvilket normalt ser rigtig godt ud.

Det er det ikke, og en måde at tænke på det er, at global belysning er resultatet af en renderingproces, og raytracing er blot en måde at opnå det endelige resultat på, men det er ikke den eneste måde. Kunstnere og programmører kan simulere det ved at udføre et enormt arbejde på forhånd med at beregne lysrefleksioner og derefter indarbejde denne belysning i spillets teksturer og miljøer. Hvis det kræver for mange ressourcer, kan de stole på raytracing, som kan gøre det i realtid i spillet, men dette medfører en betydelig ulempe, da de fleste spillere endnu ikke har hardware, der kan køre raytracing med 60 fps.