Ambient Occlusion - Một vai trò đặc biệt trong thiết kế trò chơi

Ambient Occlusion (AO) đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao tính chân thực trực quan trong thiết kế trò chơi bằng cách mô phỏng cách ánh sáng tương tác với các vật thể trong một cảnh. Kỹ thuật đổ bóng này giải thích cho sự che khuất của ánh sáng xung quanh, là ánh sáng gián tiếp lấp đầy môi trường, tạo ra chiều sâu và sự phong phú trong hình ảnh được kết xuất.

Khi các nhà thiết kế trò chơi ngày càng phấn đấu cho tính chân thực và môi trường hấp dẫn, việc triển khai AO giúp xác định đường viền và tăng cường sự tương tác giữa ánh sáng và bóng tối, cuối cùng góp phần tạo nên trải nghiệm chơi game hấp dẫn hơn. Kỹ thuật tinh tế nhưng hiệu quả này nâng cao chất lượng thẩm mỹ tổng thể và hỗ trợ người chơi điều hướng và hiểu không gian 3D, củng cố tầm quan trọng của Ambient Occlusion trong quá trình phát triển trò chơi hiện đại.

Hãy cùng tìm hiểu sâu hơn về blog này ngay hôm nay!

Ambient Occlusion có thể hiểu đơn giản là một kỹ thuật đồ họa được xây dựng dựa trên sự tương phản giữa sáng và tối. Kỹ thuật này tạo ra môi trường 3D cho trò chơi bằng cách điều chỉnh lượng ánh sáng cho từng vật thể trong trò chơi.

Ambient Occlusion lần đầu tiên được sử dụng trong lĩnh vực thiết kế trò chơi khi nó xuất hiện cùng với trò chơi điện tử nổi tiếng Crysis. Hiệu ứng đổ bóng của kỹ thuật này đã giúp cải thiện chất lượng hình ảnh của ngành công nghiệp trò chơi điện tử, tạo ra một thế giới đồ họa cực kỳ chân thực và sống động.

Nguồn hình ảnh: Unity Discussions

Ambient Occlusion (AO) là một kỹ thuật đổ bóng được sử dụng trong kết xuất 3D để tăng cường nhận thức về chiều sâu và chi tiết trong một cảnh bằng cách mô phỏng cách ánh sáng xung quanh tương tác với các bề mặt. Kỹ thuật này hoạt động theo nguyên tắc rằng một số khu vực nhất định trong cảnh ít tiếp xúc với ánh sáng chiếu vào do các vật thể gần đó ở gần. Những khu vực bị che khuất này, thường bao gồm các nếp gấp, góc và các chi tiết phức tạp, được làm tối hơn, tạo cảm giác về chiều sâu và chân thực.

Quá trình tính toán Ambient Occlusion thường liên quan đến việc dò tia. Trong phương pháp này, trình kết xuất chiếu các tia từ một điểm nhất định trên một bề mặt theo nhiều hướng khác nhau. Các tia này được sử dụng để xác định có bao nhiêu bề mặt khác ở gần đó có thể chặn ánh sáng xung quanh chiếu đến điểm đó. Nếu nhiều tia bị cản trở bởi hình học gần đó, hiệu ứng AO sẽ mạnh hơn, dẫn đến đổ bóng tối hơn tại vị trí đó. Ngược lại, nếu các tia có đường đi rõ ràng và ít bị cản trở hơn, hiệu ứng AO sẽ yếu hơn, cho phép nhiều ánh sáng hơn chiếu tới bề mặt, giúp bề mặt sáng hơn. Kỹ thuật này tạo ra một hiệu ứng đổ bóng dựa trên hình học của môi trường.

Ambient Occlusion có thể được tính theo nhiều cách khác nhau, bao gồm screen space ambient occlusion (SSAO), ước tính AO trong không gian màn hình trong quá trình kết xuất và bake ambient occlusion trong đó thông tin AO được tính toán trước và lưu trữ trong bản đồ kết cấu. Baked AO thường được sử dụng trong các cảnh hoặc đối tượng tĩnh, cung cấp giải pháp nhẹ để đạt được đổ bóng chân thực mà không cần tính toán thời gian thực. Trong khi SSAO năng động hơn, cho phép điều kiện ánh sáng khác nhau, thì nó có thể tốn nhiều tính toán.

Nguồn hình ảnh: PCGamingWiki PCGW Community

Ambient Occlusion đã mang đến một bước đột phá mới cho ngành công nghiệp game, với vai trò giúp giao diện đồ họa của game trở nên chân thực hơn, tạo nên cảnh vật sống động trong game. Mang đến trải nghiệm tốt hơn cho game thủ, đặc biệt là những game có đồ họa cao, cảnh vật 3D đẹp mắt.

Bóng đổ trong game có thể được tạo ra dễ dàng bằng các card đồ họa hiện đại. Hiểu được rằng công nghệ Ambient Occlusion đang ngày càng được các hãng game như Nvidia, AMD phát triển mạnh mẽ hơn. Để có thể trải nghiệm công nghệ này một cách tốt nhất, game thủ nên trang bị cho mình một card đồ họa chuyên dụng và một chiếc PC hiện đại. Tương lai của Ambient Occlusion vô cùng rộng mở, hứa hẹn sẽ mang đến cho thế giới game những đột phá về chất lượng hình ảnh, giúp trải nghiệm chơi game thực sự khác biệt. Ambient Occlusion có thể góp phần tối ưu hóa hiệu suất trong thiết kế game. Các kỹ thuật như baking AO vào texture cho phép các nhà phát triển tính toán trước các hiệu ứng occlusion, giảm tải xử lý trong quá trình chơi game. Cách tiếp cận này đặc biệt hữu ích đối với các đối tượng tĩnh hoặc môi trường không thay đổi thường xuyên, cho phép có được các chi tiết hình ảnh phong phú hơn mà không phải chịu chi phí dựng hình thời gian thực đáng kể.

Nguồn hình ảnh: Learn OpenGL

Screen Space Ambient Occlusion (SSAO) là một kỹ thuật được sử dụng trong đồ họa máy tính, đặc biệt là trong kết xuất thời gian thực cho trò chơi điện tử, để mô phỏng hiệu ứng của ambient occlusion theo cách hiệu quả và hiệu quả về mặt thị giác. Không giống như các phương pháp ambient occlusion truyền thống, đòi hỏi phải tính toán phức tạp dựa trên toàn bộ hình học của cảnh, SSAO hoạt động trực tiếp với hình ảnh được kết xuất, cho phép áp dụng theo thời gian thực mà không cần phải tính toán trước các tương tác ánh sáng.

Một trong những ưu điểm chính của SSAO là khả năng tạo ra hiệu ứng ambient occlusion tương đối chính xác một cách nhanh chóng, cho phép tích hợp liền mạch vào các công cụ đồ họa thời gian thực. Điểm đặc biệt của SSAO là không gây quá nhiều áp lực lên CPU, do đó giúp người chơi chơi game mượt mà hơn mà vẫn đảm bảo đồ họa đẹp.

Screen Space Directional Occlusion (SSDO) là một kỹ thuật đồ họa tiên tiến dựa trên các nguyên tắc của Screen Space Ambient Occlusion (SSAO) bằng cách tính đến ánh sáng định hướng. Nó tăng cường tính chân thực của các cảnh trong quá trình dựng hình thời gian thực, đặc biệt là trong trò chơi điện tử, bằng cách mô phỏng cách ánh sáng tương tác với các bề mặt từ nhiều hướng khác nhau, tạo ra hiệu ứng đổ bóng tự nhiên và chính xác hơn.

Trong khi SSAO chủ yếu tập trung vào việc ước tính độ che khuất của ánh sáng xung quanh một điểm chỉ dựa trên độ sâu, SSDO kết hợp thông tin về hướng của các nguồn sáng, cho phép tương tác sắc thái và động hơn giữa ánh sáng và bề mặt. Điều này có nghĩa là SSDO có thể mô phỏng cách các vật thể chặn không chỉ ánh sáng xung quanh mà còn cả ánh sáng đến từ các hướng cụ thể, tạo ra các chi tiết bóng phức tạp hơn. 

SSDO hoạt động tương tự như SSAO nhưng sử dụng dữ liệu vectơ bổ sung để xác định hướng ánh sáng tại nhiều điểm khác nhau trong cảnh. Bằng cách đánh giá bố cục không gian và thông tin độ sâu của các pixel xung quanh, SSDO tính toán lượng ánh sáng bị che khuất dựa trên cả độ sâu và hướng. Thuật toán áp dụng thông tin này để điều chỉnh độ sáng của các pixel cho phù hợp, tạo ra hiệu ứng đổ bóng thực tế hơn, xem xét các góc mà ánh sáng chiếu vào bề mặt.

Chiếu sáng toàn cục (GI) là một kỹ thuật dựng hình toàn diện được sử dụng trong đồ họa máy tính để mô phỏng cách ánh sáng tương tác với các bề mặt trong một cảnh theo cách thực tế hơn so với các phương pháp dựng hình truyền thống. Không giống như các mô hình chiếu sáng cục bộ chỉ xem xét ánh sáng trực tiếp từ nguồn sáng, chiếu sáng toàn cục tính đến cả ánh sáng trực tiếp và gián tiếp. Điều này có nghĩa là nó tính toán cách ánh sáng phản xạ khỏi các bề mặt trước khi đến được người xem.

Ý tưởng cốt lõi của chiếu sáng toàn cục là tính đến sự tương tác phức tạp của ánh sáng khi nó tương tác với các vật liệu khác nhau trong môi trường. Khi ánh sáng chiếu vào một bề mặt, nó có thể phản xạ, khúc xạ hoặc tán xạ theo các hướng khác nhau. Ánh sáng phản xạ này có thể chiếu sáng các bề mặt khác, góp phần vào ánh sáng tổng thể của cảnh. Ví dụ, ánh sáng mặt trời phản chiếu từ một bức tường có thể chiếu sáng sàn nhà và màu sắc có thể hòa trộn và ảnh hưởng lẫn nhau, tạo ra những biến thể tinh tế trong đổ bóng. GI vẫn sẽ hiển thị bóng và điều chỉnh độ sáng của các vật thể ngay cả khi chúng không có trên màn hình trò chơi. Tuy nhiên, trên thực tế, GI được sử dụng nhiều hơn trong phim ảnh so với trò chơi.

Nguồn hình ảnh: NVIDIA

Voxel Accelerated Ambient Occlusion (VXAO) là một kỹ thuật dựng hình tinh vi được sử dụng để nâng cao hiệu quả và chất lượng của các phép tính ambient occlusion trong đồ họa 3D. Nó đại diện cho sự phát triển của các phương pháp ambient occlusion truyền thống, được thiết kế để giải quyết các thách thức trong việc mô phỏng chính xác cách ánh sáng tương tác với hình học phức tạp trong các ứng dụng thời gian thực, chẳng hạn như trò chơi điện tử.

Nguyên tắc cơ bản đằng sau VXAO là sử dụng các biểu diễn voxel của các cảnh để tăng tốc các phép tính ambient occlusion. Voxel hoặc pixel thể tích là các pixel 3D biểu diễn thông tin về mật độ hoặc màu sắc trong lưới ba chiều. Bằng cách chuyển đổi hình học của cảnh thành biểu diễn voxel, VXAO có thể cung cấp một phương pháp tiếp cận có cấu trúc để phân tích và tính toán cách ánh sáng xung quanh bị che khuất bởi các vật thể trong môi trường hiệu quả hơn các phương pháp dựa trên pixel truyền thống như Screen Space Ambient Occlusion (SSAO).

Ambient occlusion đóng vai trò quan trọng trong thiết kế trò chơi bằng cách tăng cường chiều sâu hình ảnh và tính chân thực của môi trường 3D. Bằng cách mô phỏng cách ánh sáng tương tác với bề mặt và tạo ra hiệu ứng đổ bóng sắc thái, ambient occlusion giúp đặt các vật thể vào môi trường xung quanh, cho phép người chơi nhận thức tốt hơn các mối quan hệ không gian và điều hướng thế giới trò chơi nhập vai. Các kỹ thuật như SSAO, SSDO và VXAO mở rộng hơn nữa khả năng của ambient occlusion, cung cấp cho các nhà phát triển các công cụ để cân bằng độ trung thực hình ảnh và hiệu suất một cách hiệu quả. Do đó, việc triển khai ambient occlusion hiệu quả không chỉ làm phong phú thêm trải nghiệm thẩm mỹ mà còn tăng cường đáng kể sự tham gia của người chơi và kết nối cảm xúc với môi trường ảo, khiến nó trở thành một yếu tố không thể thiếu trong thiết kế trò chơi hiện đại.

Trước hết, tại iRender, chúng tôi chuyên cung cấp các máy chủ cao cấp để đáp ứng nhu cầu của các dự án phức tạp nhất của bạn. Cơ sở hạ tầng tiên tiến của chúng tôi được trang bị bộ xử lý AMD Ryzen™ Threadripper™ PRO mạnh mẽ, bao gồm 3955WX với tốc độ xung nhịp từ 3,9 đến 4,2 GHz và 5975WX hoạt động ở tốc độ 3,6 đến 4,5 GHz. Mỗi máy chủ được tăng cường thêm với 256 GB RAM và SSD NVMe 2 TB, đảm bảo rằng bạn có hiệu suất và dung lượng lưu trữ cần thiết cho các ứng dụng sử dụng nhiều tài nguyên. Cho dù bạn đang tham gia vào hình ảnh hóa kiến ​​trúc, hoạt hình hay bất kỳ tác vụ kết xuất 3D nào khác, iRender đều cung cấp độ tin cậy và tốc độ cần thiết để đẩy nhanh quy trình làm việc của bạn và biến tầm nhìn sáng tạo của bạn thành hiện thực.

Bạn có thể kiểm tra tất cả các máy chủ của chúng tôi với cấu hình của chúng tại đây và xem một số video thử nghiệm của chúng tôi trên card RTX 4090:

Hãy tạo TÀI KHOẢN ngay bây giờ và thử sức mạnh kết xuất của card 4090 cho các dự án của bạn. Để biết thêm thông tin, vui lòng liên hệ với chúng tôi theo địa chỉ email [email protected] hoặc mobile/Zalo/ WhatsApp: +(84) 916017116, Skype: Lina iRender.

Chúc bạn đọc một ngày tốt lành!