Tornando Real
Os computadores são usados para falsificar tudo hoje em dia. Nós os usamos para simular o tempo para que possamos gerar uma previsão, para simular o progresso da doença para que possamos criar curas e para simular personagens que não podem ser reais para o filme mais recente. Claramente, é uma coisa útil a se fazer.
Mas como os tornamos tão reais? Como podemos garantir que realmente acreditamos? Não há uma resposta simples para isso e muitas técnicas são utilizadas. Um que desempenha um papel significativo, de uma perspectiva visual, é a oclusão ambiental.
O que é Ambient Occlusion?
Oclusão de ambiente é uma técnica de computação gráfica que simula como a luz incide sobre um objeto. Afeta todos os aspectos do objeto, mas é mais perceptível nas áreas de sombra.
A razão para isso é porque essas áreas não são afetadas pela luz direta e menos significativamente pela luz refletida. Luz refletida é a luz que reflete em outras superfícies em uma cena. Vem do termo 'oclusão', que significa bloqueado, e faz parte de muitos pacotes gráficos hoje.
Considere as imagens lado a lado abaixo:
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O da esquerda foi renderizado sem oclusão de ambiente, o da direita, com.
Notou alguma diferença?
A primeira coisa que você deve notar é que a imagem geral à direita está mais escura. Isso ocorre porque a oclusão de ambiente simula os efeitos da luz com mais precisão e escurece áreas, como cantos e interiores. A segunda coisa que você deve notar é que a imagem certa parece mais realista. Isso ocorre porque a realidade contém escuridão e luz, então a imagem parece mais realista para nós.
Usos
Usamos oclusão de ambiente por dois motivos principais:
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Simule o realismo - como mencionado, a vida real contém escuridão e luz. Portanto, faz sentido que uma renderização 3D se esforce para isso, especialmente aquelas que estão tentando ser o mais realistas possível. Por exemplo, pense nos efeitos especiais dos filmes. Eles estão tentando convencê-lo de que o que você está vendo é real, não foi criado em um computador.
- Reduza o tempo de computação - calcular sombras para renderização consome tempo e, como tal, custa dinheiro. Portanto, os esforços se concentram em aumentar o realismo e reduzir o tempo computacional. Como exemplo, considere os efeitos especiais do filme mencionados acima. Os quadros individuais podem levar horas para serem calculados, portanto, todos os esforços são feitos para reduzir esse tempo.
Como funciona
Curiosamente, a oclusão de ambiente funciona ao contrário de todas as superfícies de uma cena. Uma linha é calculada a partir de cada pixel (ponto) na tela que constitui uma superfície. A linha começa em ângulos retos com a superfície e ricocheteia em todas as superfícies que encontra, em um ângulo igual ao ângulo de incidência (como reflexão). Isso continua até que a linha alcance a fonte de luz ou seja bloqueada.
Se atingir a fonte de luz, o brilho do pixel é proporcional à distância que a linha percorreu para chegar à fonte. Distâncias mais longas são escuras e distâncias mais curtas são claras. Se a linha estiver bloqueada, a luz da fonte não pode atingir o ponto de origem e o pixel é o mais escuro possível. O processo continua para cada pixel do quadro.
Diante disso, é fácil ver por que os cálculos leves são tão caros de uma perspectiva de tempo. Existem literalmente milhões de cálculos realizados para cada quadro. E o problema aumenta exponencialmente para o número de superfícies e fontes de luz. Esta é a simulação, basta pensar em como seriam os cálculos reais.
Resumo da lição
Para recapitular, a oclusão de ambiente é uma técnica de computação gráfica que simula como a luz incide sobre um objeto. Afeta as coisas principais de uma imagem; escuridão geral e realismo. Usamos a oclusão de ambiente por dois motivos. Primeiro, ele simula o realismo e, segundo, reduz o tempo de computação .
A oclusão de ambiente funciona ao contrário da superfície que afeta, o que é diferente do que se poderia esperar. Uma linha é calculada a partir de cada pixel da superfície e, em seguida, reflete em todas as superfícies que encontra, em um ângulo igual ao ângulo de incidência (como reflexão). Isso continua até que a linha alcance a fonte de luz ou seja bloqueada. Se atingir a fonte de luz, o brilho do pixel é proporcional à distância que a linha percorreu para chegar à fonte.