Oyunlarda Global Aydınlatma Nedir?

Küresel aydınlatma, ışığın yüzeylerden yansıyarak yakındaki nesneleri aydınlatma şeklini simüle ederek sahneleri daha gerçekçi göstermeye çalışan bir 3D oyun aydınlatma teknolojisidir. Daha temel teknikler, bir ışık kaynağının bir nesneyi aydınlattığı ve başka hiçbir şeyi aydınlatmadığı "doğrudan aydınlatma" olarak adlandırılan tekniğe dayanır, ancak bu, ışığın gerçek dünyada nasıl çalıştığına uymaz. Global aydınlatma veya "dolaylı aydınlatma" ile ışık bir nesneden yansıyarak yakındaki nesneleri de aydınlatabilir, bu da çok daha gerçekçi ve doğal görünür.

Dışarıda güneşli bir gün olduğunu hayal edin, ancak duvar boyunca pencereleri olan karanlık bir odanın içini izliyorsunuz ve bu pencerelerde karartma perdeleri var. Perdeleri kaldırdığınızda, güneş ışığı odaya dolmaya başlar. Temel aydınlatma tekniklerini kullanıyor olsaydınız, ışık zemine çarparak sadece zemini aydınlatan sert açılar oluşturur ve zeminde bir pencere veya bir ışık dikdörtgeni gibi görünürdü.

Küresel aydınlatma ile bu ışık yansıyarak tavanı ve odanın geri kalanını aydınlatır. Bu durumda ve gerçek dünyada, zemin, yakındaki nesnelere geçecek kadar yeterli ışığa sahipse bir ışık kaynağı haline gelir. Odanın çoğunun, sadece zemini aydınlatmak yerine, pencerelerden gelen ışıkla oldukça iyi aydınlatıldığını hayal edebilirsiniz. Aşağıdaki videoda bunun nasıl göründüğünü görebilirsiniz.

Görünümü oyuna ve ışıklandırmanın nasıl uygulandığına bağlıdır, bu nedenle sonuçlar büyük ölçüde değişiklik gösterebilir. Gerçek dünyada ışığın genellikle bu şekilde davranmadığı için, çok sık görmeyeceğiniz şey gerçekten sert gölgelerdir. Aşağıda, modern oyunlarda nasıl göründüğüne dair üç örnek verilmiştir, böylece gerçekçi olup olmadığını kendiniz görebilirsiniz.

Bu oyun, onu iyileştirmek için bir seçenek olarak küresel aydınlatma ve ışın izleme sunuyor. Aşağıda bunun nasıl göründüğünü gösteriyoruz.

İlk olarak, ışın izlemeyi devre dışı bıraktık ve oyunu global aydınlatma ayarını hem DÜŞÜK hem de YÜKSEK olarak ayarlayarak çalıştırdık. Aşağıda görebileceğiniz gibi, pratikte hiçbir fark görülmüyor. Lamba, tabanının etrafına çok sert ve gerçekçi olmayan bir gölge düşürüyor ve ışığın parladığı ve parlamadığı yerler arasında belirgin bir çizgi var.

Ardından, Path Tracing olarak da bilinen tam ışın izlemeyi etkinleştirdik ve global aydınlatmayı HIGH olarak bıraktık. Aradaki fark oldukça dikkat çekici. Aşağıda görebileceğiniz gibi, ışık artık lambayı tutan sütunun tabanına dağılmış ve çok dağınık, esasen tüm alanı kaplıyor, ışık kaya duvarlarından yansıyor ve zemini de aydınlatıyor. Daha önce mevcut olan sert gölgeler kayboldu ve sahnenin etrafındaki kaya duvarları ışığı her yöne yansıtıyor.

Cyberpunk 2077, global aydınlatmayı mümkün kılan yol izleme özelliğine sahiptir ve yol izleme etkinleştirildiğinde dolaylı aydınlatmanın canlı bir örneğini görürüz. Sahnenin sağ tarafındaki sütunlar, ışın izleme devre dışı bırakıldığında neredeyse kapkara görünürken, yol izleme etkinleştirildiğinde duvardaki tabela önlerindeki zemini aydınlattığı için aydınlanır.

Bu oyunda global aydınlatma özelliği yerleşik olarak bulunur, ancak yüzeylere bazı aydınlatma vurguları ekleyebilen Ray Traced Indirect Diffuse Lighting (Işın İzlemeli Dolaylı Dağınık Aydınlatma) özelliğini etkinleştirme seçeneği de vardır. Bu ekran görüntülerinde, ışık kaynağının üzerindeki boruya bakın ve ileri geri kaydırın, dolaylı aydınlatma etkinleştirildiğinde borunun neredeyse tamamen aydınlatıldığını görebilirsiniz.

En büyük dezavantajı, genellikle ışın izleme ile birlikte kullanılmasıdır, bu nedenle bir oyunu 60 fps'de çalıştırmak için güçlü bir GPU'ya ihtiyacınız olacaktır, ancak yükseltme teknolojileri ve kare üretimi bu konuda yardımcı olabilir. Diğer bir dezavantajı ise, bu teknolojinin birçok oyunda bulunmamasıdır, çünkü güçlü bir GPU gerektirir ve oyuna entegre edilmesi durumunda geliştiriciler tarafından çok fazla çalışma gerektirir. Genellikle Cyberpunk, Indiana Jones, Metro Exodus, Avatar: Frontiers of Pandora ve benzeri oyunlar gibi AAA tek oyunculu oyunlarda bulunur.

Global Illumination'ın temel avantajları, oyunları daha gerçekçi gösterme özelliğidir. Işığın gerçek dünyada nasıl yansıyacağını ve yakındaki nesneleri nasıl aydınlatacağını hesaplar ve genellikle çok iyi sonuçlar verir.

Öyle değildir ve bunu düşünmenin bir yolu, küresel aydınlatmanın bir render işleminin sonucu olduğunu ve ışın izlemenin bu sonuca ulaşmanın sadece bir yolu olduğunu, ancak tek yol olmadığını düşünmektir. Sanatçılar ve programcılar, ışık yansımalarını hesaplamak için önceden çok fazla çalışma yaparak ve ardından bu aydınlatmayı oyunun dokularına ve ortamlarına ekleyerek bunu taklit edebilirler. Bu çok fazla kaynak gerektiriyorsa, oyunda gerçek zamanlı olarak bunu yapabilen ışın izlemeye güvenebilirler, ancak çoğu oyuncu henüz 60 fps'de ışın izlemeyi çalıştırabilecek donanıma sahip olmadığı için bu, büyük bir dezavantaj getirir.