ゲームにおけるアンビエントオクルージョンとは何か？

多くのゲームはリアリズムを追求している。開発者はプレイヤーが「実在する」と信じられる世界を作り出そうとする。その根幹をなすのが照明の正確な再現であり、現代のゲームではほぼ解決されている。とはいえ、最後の仕上げを完璧にするには依然として膨大なエネルギーとグラフィックカードの処理サイクルを要する。レイトレーシング、グローバルイルミネーション、シェーディングといった技術がそれだ。アンビエントオクルージョンもその一つだが、これは一体何なのか？ 説明しよう。

アンビエントオクルージョンは、環境光に基づいて各オブジェクトの照明強度を計算するレンダリング技術です。これにより、オブジェクトが浮いているように見えるのではなく、存在する世界と結びついたように見える、より現実的な画像が実現されます。光源、物理的環境、オブジェクトの配置といった要素を考慮し、局所的な情報だけでなくシーン全体を評価します。ジオメトリが接する部分には微妙な接触影を追加します。

アンビエントオクルージョンは、水たまりに映るレイトレーシングの反射のように目立つ効果ではないが、移動しながらオブジェクトを観察する際にシーンに大きなリアリティを加える。天井の隅が部屋の中心より暗く見える微妙な照明効果を想像してみてください。あるいは、箱が積み上げられた倉庫で、均一な照明ではなく適切な影が表現されている様子を。適切に調整されたアンビエントオクルージョンは、隅や折り目、小さな隙間を深く表現し、オブジェクトに立体感と現実味を与えます。

ほとんどのグラフィックレンダリング技術と同様に、アンビエントオクルージョンにも開発者が選択できる複数の実装方法が存在します。これは、グラフィック設定で複数のオプションが表示され、それぞれがどのような違いをもたらすか試す必要があることを意味します。主なものは以下の通りです：

SSAO: スクリーンスペースアンビエントオクルージョン

画面上に表示されているものに基づいてオクルージョンを計算するため、高速かつ幅広いサポートを実現します。最も基本的なAO手法であり、AMDとNVIDIAの両方のグラフィックカードで動作します。画質はカメラ距離によって変動し、細いオブジェクトの周囲にハロー現象が発生する可能性があります。

HBAO: 地平線ベースアンビエントオクルージョン

NVIDIAが開発したHBAOは、地平線を考慮することで精度を向上させ、隙間や角部の影表現を改善します。多くのゲームでは同様の地平線ベースの手法を採用しており、現代のGPUであれば動作するため、厳密にはハードウェア専用技術ではありません。

HDAO: ハイデフィニション・アンビエント・オクルージョン

AMDのHBAOへの回答であり、より高い精度と優れた深度処理を提供する。多くのエンジンにおいて、ベンダーロックインのない同等の代替技術が登場することが予想される。

GTAOとCACAO

より高品質を合理的なコストで目指す新しいスクリーンスペース手法。GTAO（Ground Truth Ambient Occlusion）は物理的により妥当な結果を追求し、CACAOはパフォーマンスと安定性に重点を置く。一部の設定メニューでこれらの名称が明示されている場合がある。

RTAO: レイトレーシングによるアンビエントオクルージョン

物理的に正確な光遮蔽を実現するためレイトレーシングを採用し、最もリアルな結果を提供しますが、パフォーマンスへの負荷が大きくなります。ハードウェアレイトレーシング対応GPU（NVIDIA RTX、AMD RDNA2以降、Intel Arc）が必要です。

没入感のある世界観を構築したいなら、アンビエントオクルージョンは確かに顕著な効果をもたらし、特定のゲームでは必須の要素です。特に探索を重視する一人称視点のタイトルでは、この技術が大きな効果を発揮します。

競技射撃を行う場合、強力なAOは影を濃くし標的の見えにくさを増すため、性能と視認性を最優先に考慮すべきである。

実用的なチューニングのコツ：

• SSAOを低設定で開始し、フレームレートが低下するまで品質を上げていく。
• 広い領域が過度に暗くなるのを防ぐため、AO半径を小さく設定し、中間のトーンを潰さずに隅の部分を濃くするため、強度を調整してください。
• RTAOを有効にする場合は、パフォーマンスコストを相殺するため、フレーム生成やDLSSのようなアップスケーラーモードと組み合わせてください。高密度なシーンでテストしてください。

落とし穴に注意：

• ゲームがAOをテクスチャやライトマップにベイクし、その上にリアルタイムAOを適用すると二重暗化が発生する可能性があります。室内が煤けたように見える、または顔が汚れているように見える場合は、AO強度を下げたり追加パスを無効にしたりしてください。
• スクリーンスペース手法では、オブジェクトのエッジにハローが発生したり、時間的アンチエイリアシングでちらつきが生じたり、遠方でフェードアウトしたりすることがあります。高品質なプリセットへの切り替えや、GTAOのような新しい手法への移行が有効です。

安定したフレームレートを維持できる場合はAOを有効にし、スローペースなゲームやシネマティックなゲームでは高画質を優先し、フレームレートが重要な場面ではSSAOなどの簡易モデルに切り替えてください。