Ambient Occlusion

• Vorberechnung durchschnittlicher Sichtbarkeitswerte für viele Punkte in der Szene

  • $n$$n$ Strahlen werden in in $cos$$cos$-Verteilung um Oberflächennormale in vorderen Halbraum (Richtung Kamera) gesendet

  • blockierte Strahlen $m$$m$ werden gezählt

    • u.U. geringere Gewichtung von mit zunehmendem Abstand

  • $AO=\frac{m}{n}$$AO = {m\over n}$

• typisch für alle Eckpunkte oder Texel
• schnelle Berechnung der unverschatteten Beleuchtung
• zur Laufzeit "unverschattete Beleuchtung * Sichtbarkeit"

• Realisierung: Aufteilung der Renderinggleichung in Produkt aus zwei Integralen

  

  • mathematisch nicht korrekt, aber oft gute Approximation

Vorteile

• plausible Ergebnisse für z.B.

  • Abdunklung von Kerben, Einbuchtungen
  • Kontaktschatten
  • Sichtbarkeit von ambientem Licht

• einfache Implementierung

Nachteile

• Berechnung von ... nicht möglich:

  • harte Schlagschatten
  • gerichtete Schatten $\to$$\rightarrow$ AO hängt nur von Geometrie ab, nicht von Licht(quellen)
  • Schatten in dynamischen Szenen $\to$$\rightarrow$ AO müsste jedes Mal neu berechnet werden

• richtungsabhängiges Licht wird ignoriert

  Beispiel: Schatten sollte grün sein, weil rot blockiert. Unverdeckt ist Schatten jedoch gelb und multipliziert mit AO (z.B. $0,4$$0,4$) somit braun.

  

Verbesserungen

Bent Normal

• Berechnung von Haupteinfallsrichtung des Lichts pro Oberflächenpunkt = Bent Normal

  • $\ne$$\ne$ Oberflächennormale

• dann: näherungsweise Berechnung des Raumwinkels der Öffnung

  • Speicherung zusammen mit Offset zur Normalen z.B. in RGBA-Kanälen von AO-Map

• Richtung des einfallenden Lichts bleibt so nicht gänzlich unbeachtet

Bildraum

• Berechnung der AO im Bildraum
• nur z-Buffer als Berechnungsgrundlage
• Berechnung damit zur Laufzeit im Fragment Shader möglich

SSAO (Screen-Space Ambient Occlusion)

• AO wird für jedes Pixel im Framebuffer berechnet

  • dynamische Szenen somit möglich
  • unabhängig von Szenenkomplexität
  • Echtzeitfähig

• wird "aktuell" in Spielen eingesetzt

• Voraussetzung: Deffered Shading:

  Szene wird aufgeteilt in mehrere Texturen (mehrere Framebuffer-Objekte) gerendert

  • Tiefe
  • Normalen
  • Materialeigenschaften
  • ...