Wat is ambient occlusion in games?

Veel games streven naar realisme. Ontwikkelaars willen werelden creëren waarvan je gelooft dat ze echt bestaan. Een fundamenteel onderdeel daarvan is het verkrijgen van de juiste belichting, iets waar moderne games grotendeels in geslaagd zijn, hoewel het nog steeds veel energie en grafische kaartverwerkingscycli kost om dat laatste stukje perfect te krijgen. We hebben het dan over technieken als ray tracing, global illumination en shading. Ambient Occlusion is een van deze technieken, maar wat is het precies? We leggen het je graag uit.

Ambient Occlusion is een renderingtechniek die de lichtintensiteit voor elk object berekent op basis van de omgevingsverlichting. Dit zorgt uiteindelijk voor een realistischer beeld, waarin objecten eruitzien alsof ze verbonden zijn met de wereld waarin ze zich bevinden, in plaats van erboven te zweven. De techniek houdt rekening met factoren zoals lichtbronnen, de fysieke omgeving en de plaatsing van objecten. Het evalueert de hele scène, niet alleen lokale informatie, en voegt subtiele contactschaduwen toe waar geometrie elkaar raakt.

Ambient Occlusion springt niet meteen in het oog zoals een ray-traced reflectie in een plas, maar het maakt een scène veel geloofwaardiger wanneer je rondloopt en objecten bekijkt. Denk aan het subtiele lichteffect waardoor hoeken van het plafond donkerder lijken dan het midden van de kamer. Of een magazijn vol met kratten met realistische schaduwen in plaats van overal gelijkmatige verlichting. Als AO goed is afgesteld, worden hoeken, plooien en kleine openingen verdiept, waardoor objecten realistischer aanvoelen.

Zoals bij de meeste grafische weergavetechnieken zijn er meerdere implementaties van Ambient Occlusion waaruit ontwikkelaars kunnen kiezen. Dit betekent dat u verschillende opties in uw grafische instellingen ziet en moet experimenteren om te zien wat het verschil is. Dit zijn de belangrijkste:

SSAO: Screen Space Ambient Occlusion

Berekent occlusie op basis van wat er op het scherm zichtbaar is, waardoor het snel is en breed wordt ondersteund. Het is de meest basale AO-methode en werkt op zowel AMD- als Nvidia-kaarten. De kwaliteit kan variëren afhankelijk van de afstand tot de camera en kan halo's rond dunne objecten veroorzaken.

HBAO: Horizongebaseerde omgevingsocclusie

HBAO is ontwikkeld door Nvidia en verbetert de nauwkeurigheid door rekening te houden met horizonlijnen voor betere schaduwen in spleten en hoeken. Veel games maken gebruik van soortgelijke op de horizon gebaseerde technieken die op elke moderne GPU draaien, dus het is niet strikt exclusief voor bepaalde hardware.

HDAO: High Definition Ambient Occlusion

AMD's antwoord op HBAO, met een hogere precisie en betere diepteverwerking. Ook hier kunt u vergelijkbare, niet-leveranciersgebonden varianten in veel engines verwachten.

GTAO en CACAO

Nieuwere schermruimte-methoden die gericht zijn op hogere kwaliteit tegen redelijke kosten. GTAO (Ground Truth Ambient Occlusion) streeft naar fysiek plausibelere resultaten, terwijl CACAO zich richt op prestaties en stabiliteit. Deze namen kunnen expliciet worden vermeld in sommige instellingenmenu's.

RTAO: Ray Traced Ambient Occlusion (Ray Tracing Ambient Occlusion)

Gebruikt ray tracing voor een fysiek nauwkeurigere lichtocclusie, wat de meest realistische resultaten oplevert, maar ten koste gaat van de prestaties. Vereist een GPU met hardware ray tracing (Nvidia RTX, AMD RDNA2 of nieuwer, Intel Arc).

Als je een geloofwaardige, meeslepende wereld wilt, dan maakt Ambient Occlusion inderdaad een merkbaar verschil en is het een must in bepaalde games. First-person-titels die de nadruk leggen op verkenning, profiteren in het bijzonder van deze techniek.

Voor competitieve schutters is het belangrijk om eerst te kijken naar prestaties en zichtbaarheid, omdat een sterke AO schaduwen kan verdiepen en het moeilijker kan maken om doelen te zien.

Praktische afstemmingstips:

• Begin met SSAO op laag en verhoog vervolgens de kwaliteit totdat de framesnelheid daalt.
• Gebruik een kleinere AO-straal om te voorkomen dat grote gebieden te donker worden, en pas de intensiteit aan zodat hoeken dieper worden zonder middentonen te verpletteren.
• Als je RTAO inschakelt, combineer het dan met een frame-generatie zoals DLSS om de prestatieverlies te compenseren. Test dit in scènes met veel details.

Let op valkuilen:

• Dubbele verduistering kan optreden als een game AO in texturen of lightmaps bakt en daarbovenop realtime AO toepast. Als interieurs er roetachtig uitzien of gezichten er vuil uitzien, verminder dan de AO-intensiteit of schakel de extra pass uit.
• Screen-space-methoden kunnen halo's aan de randen van objecten veroorzaken, flikkeren bij tijdelijke anti-aliasing of vervagen in de verte. Overstappen naar een preset met hogere kwaliteit of een nieuwere methode zoals GTAO kan helpen.

Schakel AO in als je een stabiele framesnelheid kunt behouden, geef prioriteit aan hogere kwaliteit in langzamere of filmische games en schakel over naar een eenvoudiger model zoals SSAO wanneer elke frame telt.