تک پدیا: Ambient Occlusion چیست و چه تأثیری در گرافیک‌ بازی‌ها دارد؟

اگر گیمر پلتفرم PC باشید یا به صورت کلی به جوانب و ابعاد فنی بازی‌های ویدیویی علاقه داشته باشید، قطعاً در منوی تنظیمات گرافیکی و بصری بازی‌های مختلف، گزینه‌ای به نام Ambient Occlusion را مشاهده کرده یا نام آن را شنیده‌اید؛ گزینه‌ای که می‌توانید آن را فعال و انواع مختلف آن را برای بازی خود انتخاب کنید. با این که Ambient Occlusion را بارها در بخش تنظیمات مشاهده‌ کرده‌ایم، اما بیایید صادق باشیم؛ بسیاری از ما هنوز نمی‌دانیم که معنی دقیق این اصطلاح و مفهوم گرافیکی چیست و دقیقاً چه کاری انجام می‌دهد. امروز در قسمت جدیدی از سری مطالب «تک پدیا» در لیون تک با شما هستیم تا مفهومی به نام Ambient Occlusion را به صورت کامل برایتان توضیح دهیم. با ما در ادامه همراه باشید.

Ambient Occlusion چیست؟

اگر بخواهیم به ساده‌ترین شکل ممکن توضیح دهیم، باید بگوییم Ambient Occlusion تعیین می‌کند که چقدر نور باید توسط یک قسمت یا یک بخش از صحنه، مسدود شده و سایه ایجاد کند. به صورت کلی کلمه Occlusion در دنیای گرافیک، مقدار عنصر یا چیزی است که نور را داخل یک صحنه و محیط تحت تأثیر قرار می‌دهد. اگر Occlusion را با Ambient ترکیب کنیم، به این توضیح می‌رسیم که تمام Assetها و اجسام داخل یک محیط گرافیکی، بر اساس شکل هندسی دیگر اشیاء موجود در محیط نور دریافت می‌کنند. به عنوان مثال، اگر یک فرد (مدل سه بعدی) در یک اتاق پشت میز نشسته باشد، با وجود Ambient Occlusion، نورپردازی آن فرد تاریک‌تر می‌شود. چرا؟ به این دلیل که میز داخل صحنه، نور بیشتری دریافت می‌کند.

به عبارت دیگر،‌ بخش‌هایی از یک سطح که نور کمتری دریافت می‌کنند، به صورت طبیعی نسبت به بخش‌هایی که نور به آن‌ها می‌تابد، تاریک‌تر به نظر می‌رسند. Ambient Occlusion یک ابزار قابل اعتماد برای سازندگان و طراحان بازی‌های ویدیویی محسوب می‌شود که می‌توانند به وسیله آن، یک صحنه را سایه‌زنی کنند و نورپردازی آن صحنه را تا جایی که امکان دارد، واقع گرایانه به پیش چشمان مخاطب و بیننده بیاورند.

تأثیر Ambient Occlusion در گرافیک بازی‌ها

تکنیک Ambient Occlusion از اواسط دهه 2000 راه خود را به دنیای بازی‌ها باز کرد. به عنوان مثال، بازی Crysis یکی از اولین عناوینی بود که در گرافیک و جلوه‌های بصری خود از Ambient Occlusion بهره می‌برد. با استفاده از این تکنیک در بازی Crysis،‌ شاهد نورپردازی و سایه‌های واقع گرایانه و زیبایی در این عنوان بودیم که البته با تقاضای سنگین سخت افزاری (پردازنده گرافیکی) همراه بود. با این که ظهور فناوری‌های جدید و همه جانبه‌ای مانند Ray Tracing باعث شده تا بسیاری از تکنیک‌های شبیه سازی نورپردازی، بازتاب و سایه از بین بروند و جایگاه گذشته خود را نداشته باشند، اما بدون شک نمی‌توان نقش Ambient Occlusion را در سال‌های گذشته نادیده گرفت.

برای ذکر مثالی دیگر، بازی Total War: Rome II را در نظر بگیرید. در این بازی که شما کنترل ارتش عظیم و بزرگی را به عهده می‌گیرد، Ambient Occlusion نقش بسیار مهمی دارد و به تنهایی می‌تواند قاب‌ها و صحنه‌های مختلف آن را به مانند یک فیلم بلاک باستر به نمایش بگذارد. سایه تمام نیروها، اسلحه‌ها و تجهیزات جنگی در کنار نورپردازی عالی باعث شده تا در هنگام تجربه Rome 2 حس واقع گرایی شگفت انگیزی القا شود. البته Ambient Occlusion تنها خود را در فضاها و محیط‌های بزرگ و باز نشان نمی‌دهد، بلکه یک محیط بسته مانند دفتر کار می‌تواند با AO از یک محیط بی‌روح و خشک به یک صحنه واقع گرایانه و متقاعد کننده تبدیل شود.

انواع مختلف Ambient Occlusion

فناوری و تکنیک Ambient Occlusion تنها در یک نوع و حالت ارائه نمی‌شود بلکه انواع مختلفی از آن وجود دارد و دست سازندگان و توسعه دهندگان مختلف را باز می‌گذارد. با این که انواع ریز و درشت بسیاری برای AO تعریف شده، اما اصلی‌ترین حالت‌های آن HDAO ،HBAO ،SSAO و VXAO هستند. بیایید با هم این نام‌ها و مفاهیم را مرور کنیم.

SSAO

SSAO یا Screen Space Ambient Occlusion یک راه و روش جایگزین عالی برای Ambient Occlusion معمولی به حساب می‌آید؛ مخصوصاً برای عناوینی که تنظیمات بصری کمتری دارند. با استفاده از SSAO، به جای این که اشکال و فرم‌ها فاصله میان نورپردازی را تعیین کنند، همه چیز به صورت تردستی و موقتی انجام شده و احساس تغییر نورپردازی القا می‌شود. از آنجایی که تقاضای سخت افزاری SSAO پایین است و از CPU نیز هیچ بهره‌ای نمی‌برد، استفاده از این روش برای کسانی که بازی‌های خود را روی رایانه‌های قدیمی و ضعیف اجرا می‌کنند پیشنهاد می‌شود.

با این حال، نقطه ضعف SSAO این است که همه چیز را به سطحی‌ترین شکل ممکن به مخاطب نشان می‌دهد و تفاوت نامحسوس و نه‌چندان چشمگیری میان SSAO و غیر فعال بودن AO وجود دارد. SSAO تنها با صحنه‌ای که شما در لحظه مشاهده می‌کنید سر و کار دارد و اساساً به شما دید تونِلی می‌دهد.

HBAO و HDAO

حالا که می‌دانیم SSAO چه معنی و مفهومی دارد، بیایید HBAO و HDAO را بررسی کنیم. HBAO یا Horizon Based Ambient Occlusion یک قدم روبه‌جلوی گرافیکی نسبت به SSAO محسوب می‌شود و با کمک آن سایه‌های وابسته به اجسام از هر جهت عمیق‌تر و بهتر به نظر می‌رسند. اما پیش از این که درباره HBAO دقیق‌تر شویم، بیایید به این سوال پاسخ دهیم که HBAO و HDAO دقیقاً چه تفاوتی با یکدیگر دارند؟ پاسخ به این سوال ساده است! HBAO و HDAO عملاً هیچ تفاوتی با یکدیگر ندارند و تنها نام توسعه‌دهنده آن‌ها، یعنی شرکت‌های انویدیا (Nvidia) و AMD متفاوت است.

HBAO و HDAO سمپل‌های مختلف مناطق تاریک یک محیط را با رزولوشن کامل رندر می‌کنند و وزن و عمق فوق‌العاده‌ای را به تصویر و بازی شما می‌دهند. در ظاهر شاید اینگونه به نظر برسد که HBAO و HDAO نسبت به SSAO تفاوت نامحسوس و غیر قابل تأملی ایجاد می‌کنند اما زمانی که سازندگان از این فناوری‌ها و تکنیک‌ها به صورت هوشمندانه و درست استفاده نمایند، صحنه‌های واقع‌گرایانه و راضی‌کننده‌ بسیاری حاصل می‌شوند. به سادگی می‌توان گفت که با HBAO و HDAO، سایه‌ها در نقاط و محل‌هایی خود را نشان می‌دهند که شما در گذشته به هیچ عنوان حسشان نمی‌کردید. گوشه و کنارها، شاخ و بزرگ درختان و تمام اجسام و عناصر موجود در صحنه، سایه را پیرامون خود می‌بینند و صحنه را تاریک‌تر و باورپذیر می‌سازند.

+HBAO

یک نوع پیشرفته‌تری از HBAO نیز وجود دارد که انویدیا به آن +HBAO می‌گوید. +HBAO در واقع همان تکنیک و فناوری سابق است، با این تفاوت که همه سایه‌ها را نسبت به گذشته غنی‌تر و پرجزئیات‌تر می‌کند و واکنش بیشتر و بهتری در مقابل پرتو نور دارد. HDAO ،HBAO و +HBAO، همگی تقاضای نسبتاً بالایی از پردازنده گرافیکی سیستم شما طلب می‌کنند و برای استفاده از آن‌ها، باید محدودیت‌های سخت افزاری خود را درک کنید.

VXAO

VXAO را برای آخر گذاشتیم، چرا که باکیفیت‌ترین و سنگین‌ترین نوع Ambient Occlusion محسوب می‌شود. VXAO که با نام کامل خود، یعنی Voxel Accelerated Ambient Occlusion نیز معروف است، اوج AO پیشرفته به شمار می‌آید و از قطعات شما، مخصوصاً از پردازنده گرافیکی سیستمتان بیشترین استفاده را می‌کند. VXAO در حال پیشرفت است اما به صورت کلی به دلیل تقاضای بالایی که دارد، توسط تمام سازندگان و توسعه دهندگان مورد استفاده قرار نمی‌گیرد.

اما بیایید کمی درباره VXAO دقیق‌تر شویم. VXAO یک شکل و فرم بسیار پیشرفته از AO است که تمام اجسام موجود در محیط و دنیای بازی را رندر می‌کند؛ حتی اجسامی که داخل دید و دوربین بازی شما قرار ندارند! یک صحنه و قابِ دارای VXAO در یک بازی مدرن و جدید، نفسگیر و زیبا به نظر می‌رسد و به ما نشان می‌دهد که دنیای گرافیک سه‌بعدی چقدر در سال‌های اخیر پیشرفت کرده است. البته استفاده از این Ambient Occlusion مدرن و پیشرفته به عنوانی که تجربه می‌کنید نیز بستگی دارد. با این که نسخه‌های جدید Wolfenstein با استفاده از VXAO فوق‌العاده به نظر می‌رسند اما سبک‌ها و عناوین دیگر (مانند نقش آفرینی یا اکشن ماجرایی) می‌توانند VXAO را بهتر و عمیق‌تر به نمایش بگذارند.

AO اهمیت دارد!

همانطور که پیش از این اشاره کردیم، Ambient Occlusion در دنیای گرافیک سه بعدی و البته بازی‌های ویدیویی، نقش مهمی دارد. علاوه بر این، همه ما در بخش تنظیمات گرافیکی بازی‌های مختلف، نام آن را شنیده و نوع و کیفیت آن را تعیین کرده‌ایم. اما در نهایت، کمتر کسی از معنی، مفهوم و کارایی آن به صورت دقیق خبر دارد و تأثیر آن در گرافیک بازی‌ها را حس می‌کند. یک بازی بدون Ambient Occlusion، کم عمق و غیرطبیعی به نظر می‌رسد و هیچ سایه‌ای نسبت به منبع نور، پیرامون اجسام و عناصر مختلف آن شکل نمی‌گیرد. بنابراین Ambient Occlusion برای خلق یک محیط یا یک دنیای باور پذیر، اهمیت دارد!

نظر شما در مورد فناوری و تکنیک Ambient Occlusion چیست؟ آیا با مطالعه این قسمت از «تک پدیا»، مفهوم Ambient Occlusion را درک و پاسخ سوال‌هایتان را دریافت کردید؟ نظرات خوب خود را با ما به اشتراک بگذارید.