Was ist Ambient Occlusion in Spielen?

Viele Spiele streben nach Realismus. Entwickler möchten Welten erschaffen, von denen man glaubt, dass sie wirklich existieren. Ein wesentlicher Bestandteil davon ist die richtige Beleuchtung, etwas, das moderne Spiele weitgehend gelöst haben, obwohl es immer noch viel Energie und Grafikprozessorleistung kostet, um auch das letzte Detail perfekt zu gestalten. Wir sprechen hier von Techniken wie Raytracing, Global Illumination und Shading. Ambient Occlusion ist eine dieser Techniken, aber was ist das eigentlich? Lassen Sie es uns erklären.

Ambient Occlusion ist eine Rendering-Technik, die die Beleuchtungsintensität für jedes Objekt auf der Grundlage der Umgebungsbeleuchtung berechnet. Letztendlich sorgt sie für ein realistischeres Bild, in dem Objekte mit der Welt, in der sie sich befinden, verbunden wirken und nicht über ihr zu schweben scheinen. Dabei werden Faktoren wie Lichtquellen, die physische Umgebung und die Platzierung der Objekte berücksichtigt. Es wird nicht nur lokale Informationen, sondern die gesamte Szene ausgewertet und subtile Kontaktschatten hinzugefügt, wo sich Geometrien treffen.

Ambient Occlusion springt einem nicht unbedingt ins Auge wie eine Raytracing-Reflexion in einer Pfütze, aber es verleiht einer Szene viel Glaubwürdigkeit, wenn man sich darin bewegt und Objekte betrachtet. Denken Sie an den subtilen Lichteffekt, der die Ecken der Decke dunkler erscheinen lässt als die Mitte des Raumes. Oder an ein Lagerhaus voller Kisten, in dem es statt einer einheitlichen Beleuchtung überall richtige Schatten gibt. Bei guter Abstimmung vertieft AO Ecken, Falten und kleine Lücken, wodurch Objekte realistischer wirken.

Wie bei den meisten Grafik-Rendering-Techniken gibt es auch bei Ambient Occlusion mehrere Implementierungen, aus denen Entwickler wählen können. Das bedeutet, dass Sie in Ihren Grafikeinstellungen mehrere Optionen sehen und ausprobieren müssen, um zu sehen, welchen Unterschied sie machen. Hier sind die wichtigsten:

SSAO: Screen Space Ambient Occlusion (Bildschirmraum-Umgebungsokklusion)

Berechnet die Okklusion basierend auf dem, was auf dem Bildschirm sichtbar ist, wodurch sie schnell und weit verbreitet ist. Es handelt sich um die grundlegendste AO-Methode, die sowohl auf AMD- als auch auf Nvidia-Karten funktioniert. Die Qualität kann je nach Kameraabstand variieren und zu Halos um dünne Objekte führen.

HBAO: Horizontbasierte Umgebungsokklusion

HBAO wurde von Nvidia entwickelt und verbessert die Genauigkeit, indem es Horizontlinien berücksichtigt, um Schatten in Spalten und Ecken besser darzustellen. Viele Spiele implementieren ähnliche horizontbasierte Techniken, die auf jeder modernen GPU laufen, sodass es sich nicht um eine ausschließlich hardwareabhängige Funktion handelt.

HDAO: Hochauflösende Umgebungsokklusion

AMDs Antwort auf HBAO, die eine höhere Präzision und eine bessere Tiefenverarbeitung bietet. Auch hier sind in vielen Engines vergleichbare, herstellerunabhängige Varianten zu erwarten.

GTAO und CACAO

Neuere Bildschirmraum-Methoden, die auf höhere Qualität zu angemessenen Kosten abzielen. GTAO (Ground Truth Ambient Occlusion) zielt auf physikalisch plausiblere Ergebnisse ab, während CACAO den Schwerpunkt auf Leistung und Stabilität legt. Diese Methoden werden möglicherweise in einigen Einstellungsmenüs ausdrücklich genannt.

RTAO: Ray-Tracing-Umgebungsokklusion

Verwendet Raytracing für eine physikalisch genauere Lichtokklusion und liefert die realistischsten Ergebnisse, allerdings zu Lasten der Leistung. Erfordert eine GPU mit Hardware-Raytracing (Nvidia RTX, AMD RDNA2 oder neuer, Intel Arc).

Wenn Sie eine glaubwürdige, immersive Welt schaffen möchten, dann ja, Ambient Occlusion macht einen spürbaren Unterschied und ist in bestimmten Spielen ein Muss. First-Person-Titel, bei denen die Erkundung im Vordergrund steht, profitieren besonders von dieser Technik.

Für Wettkampfschützen sollten Leistung und Sichtbarkeit an erster Stelle stehen, da ein starker AO die Schatten vertiefen und das Erkennen von Zielen erschweren kann.

Praktische Tipps zur Abstimmung:

• Beginnen Sie mit SSAO auf „Niedrig“ und erhöhen Sie dann die Qualität, bis die Bildrate sinkt.
• Verwenden Sie einen geringeren AO-Radius, um eine übermäßige Verdunkelung großer Bereiche zu vermeiden, und passen Sie die Intensität so an, dass die Ecken vertieft werden, ohne die Mitteltöne zu zerstören.
• Wenn Sie RTAO aktivieren, kombinieren Sie es mit einer Frame-Generierung oder Upscaler-Modi wie DLSS, um die Leistungseinbußen auszugleichen. Testen Sie dies in komplexen Szenen.

Achten Sie auf Fallstricke:

• Eine doppelte Verdunkelung kann auftreten, wenn ein Spiel AO in Texturen oder Lightmaps einbrennt und darüber hinaus Echtzeit-AO anwendet. Wenn Innenräume rußig oder Gesichter schmutzig aussehen, reduzieren Sie die AO-Intensität oder deaktivieren Sie den zusätzlichen Durchgang.
• Bildschirmraum-Methoden können Halos an Objektkanten erzeugen, bei temporärem Anti-Aliasing flackern oder in der Ferne verblassen. Der Wechsel zu einer höheren Qualitätsvoreinstellung oder einer neueren Methode wie GTAO kann Abhilfe schaffen.

Aktivieren Sie AO, wenn Sie eine stabile Bildrate aufrechterhalten können, priorisieren Sie eine höhere Qualität in langsameren oder filmischen Spielen und wechseln Sie zu einem einfacheren Modell wie SSAO, wenn jedes Bild zählt.