Occlusion ambiante : Qu’est-ce que c’est ?

L’occlusion ambiante est une technique de rendu graphique qui permet de simuler les effets de la lumière ambiante sur les objets 3D. Elle consiste à assombrir les zones où la lumière est bloquée ou réfléchie par d’autres objets, créant ainsi des ombres douces et des contrastes réalistes.

L’occlusion ambiante est importante pour le réalisme des jeux vidéo 3D, car elle ajoute de la profondeur et du relief à la scène, en tenant compte de la géométrie et de l’orientation des objets.

Il existe différents types d’occlusion ambiante, qui se basent sur des algorithmes et des paramètres différents, offrant des résultats plus ou moins fidèles et performants.

Pourquoi l’occlusion ambiante est importante pour les jeux vidéo 3D?

L’occlusion ambiante est importante pour les jeux vidéo 3D, car elle ajoute de la profondeur et du relief à la scène. Elle permet de distinguer les objets entre eux, en fonction de leur forme et de leur orientation. Elle rend aussi les couleurs plus naturelles, en évitant qu’elles soient trop claires ou trop foncées. L’occlusion ambiante rend donc les jeux vidéo 3D plus beaux et plus immersifs.

Quels sont les différents types d’occlusion ambiante?

Il existe différents types d’occlusion ambiante, qui se basent sur des méthodes et des paramètres différents. Ces types d’occlusion ambiante ont des noms compliqués, comme SSAO, HBAO, HDAO ou VXAO. Mais ne t’inquiète pas, on va t’expliquer ce que ça veut dire et comment ça marche.

Le SSAO: Screen Space Ambient Occlusion

Le SSAO est le type d’occlusion ambiante le plus simple et le plus courant. Il se base sur une idée simple: plus deux objets sont proches l’un de l’autre, plus ils font de l’ombre l’un sur l’autre. Le SSAO mesure donc la distance entre les objets à l’écran, en utilisant une image qui s’appelle le z-buffer.

Le z-buffer, c’est comme une carte qui indique la distance entre chaque point de l’écran et la caméra. Ensuite, le SSAO compare la distance entre les points voisins pour savoir s’ils font de l’ombre ou pas. Si c’est le cas, il assombrit le point en fonction du niveau d’ombre.

Avantages: il est rapide et facile à faire, il s’adapte aux mouvements de la caméra et des objets, et il marche avec tous les jeux 3D.

Inconvénients: il ne tient pas compte de la direction ou de la couleur des objets, il ne fait pas la différence entre les objets proches et les objets lointains, et il ne gère pas bien les bords ou les transparences. Il peut donc faire des ombres trop sombres, trop floues ou mal placées, qui ne sont pas très réalistes.

Le HBAO: Horizon-Based Ambient Occlusion

Le HBAO est un type d’occlusion ambiante plus avancé que le SSAO. Il se base sur une idée plus complexe: plus un objet a un horizon élevé, plus il reçoit de la lumière ambiante. L’horizon d’un objet, c’est comme sa ligne de vue vers le ciel.

Par exemple:

Si tu es au sommet d’une montagne, tu as un horizon très élevé, car tu vois beaucoup de ciel.

Si tu es dans une vallée, tu as un horizon plus bas, car tu vois moins de ciel.

Le HBAO mesure donc l’horizon de chaque point à l’écran, en utilisant une image qui s’appelle le normal buffer. Le normal buffer, c’est comme une carte qui indique la direction de la surface de chaque point. Ensuite, le HBAO compare l’horizon des points voisins pour savoir s’ils font de l’ombre ou pas. Si c’est le cas, il assombrit le point en fonction du niveau d’ombre.

Avantages: il est plus précis et plus réaliste que le SSAO. Il tient compte de la direction et de la couleur des objets, il fait la différence entre les objets proches et les objets lointains, et il gère mieux les bords et les transparences. Il fait donc des ombres plus fines, plus nettes et mieux placées, qui renforcent le réalisme de la scène.

Inconvénients: il est plus coûteux et plus complexe que le SSAO. Il nécessite de mesurer l’horizon de chaque point, ce qui demande plus de ressources. Il dépend aussi de la qualité du normal buffer, qui peut être imprécis ou bruité. Il ne marche pas avec tous les jeux 3D, il faut qu’ils fournissent le normal buffer ou qu’ils utilisent un moteur graphique compatible.

Le HDAO: High Definition Ambient Occlusion

Le HDAO est un type d’occlusion ambiante plus performant que le HBAO. Il se base sur une idée plus adaptative: plus un point a besoin d’échantillons, plus il a de chances d’être occlus par les objets environnants. Les échantillons, ce sont comme des points de vue qu’on prend autour d’un point pour voir s’il est éclairé ou pas.

Par exemple:

Si tu es dans une pièce sombre, tu as besoin de beaucoup d’échantillons pour voir si tu es occlus par un meuble ou un mur.

Si tu es dans une pièce claire, tu as besoin de moins d’échantillons pour voir si tu es occlus par une fenêtre ou une lampe.

Le HDAO calcule donc le nombre d’échantillons de chaque point à l’écran, en utilisant une méthode qui varie le nombre d’échantillons en fonction de la distance et de l’angle des points. Ensuite, il compare le nombre d’échantillons des points voisins pour savoir s’ils font de l’ombre ou pas. Si c’est le cas, il assombrit le point en fonction du niveau d’ombre.

Avantages: il est de qualité et performant. Il utilise un nombre optimal d’échantillons pour chaque point, ce qui évite les pertes de qualité ou les gaspillages de ressources. Il fait donc des ombres plus détaillées et plus profondes, qui améliorent la qualité de la scène.

Inconvénients: il est incompatible et difficile à régler. Il ne marche pas avec tous les jeux 3D, il faut qu’ils utilisent un moteur graphique spécifique, comme celui d’AMD ou celui d’Ubisoft. Il dépend aussi des réglages du joueur, qui doit choisir le nombre d’échantillons minimum et maximum, ainsi que le rayon et l’intensité de l’occlusion.

Crédit: ta carte graphique

Le VXAO: Voxel Accelerated Ambient Occlusion

Le VXAO est un type d’occlusion ambiante plus avancé que le HDAO. Il se base sur une idée plus complète: plus un point a une représentation voxelisée précise de la scène, plus il a de chances d’être occlus par les objets environnants. La représentation voxelisée, c’est comme une maquette en 3D qui reproduit la scène avec des petits cubes appelés voxels.

Par exemple: si tu as une maison en voxels, tu peux voir tous les détails de sa structure et de son éclairage.

Le VXAO crée donc une représentation voxelisée de la scène à l’écran, en utilisant une méthode qui s’appelle le voxel cone tracing. Le voxel cone tracing, c’est comme si on envoyait des cônes virtuels dans toutes les directions depuis chaque point pour voir quels voxels bloquent la lumière.

Ensuite, il compare la représentation voxelisée des points voisins pour savoir s’ils font de l’ombre ou pas. Si c’est le cas, il assombrit le point en fonction du niveau d’ombre.

Avantages: il est détaillé et profond. Il utilise une représentation voxelisée complète et précise de la scène, ce qui permet de capturer tous les effets d’occlusion possibles, y compris ceux dus aux objets dynamiques ou aux sources lumineuses. multiples. Il crée donc des ombres très fines et très profondes, qui augmentent la profondeur de la scène.

Inconvénients: il est gourmand et limité. Il nécessite de créer une représentation voxelisée de la scène, ce qui demande beaucoup de ressources, notamment de la mémoire vidéo. Il n’est pas compatible avec tous les jeux 3D, il faut qu’ils utilisent un moteur graphique spécifique, comme celui de Nvidia ou celui de Square Enix.

L’occlusion ambiante dans les jeux vidéo actuels

L’occlusion ambiante est une technique de rendu graphique qui est présente dans de nombreux jeux vidéo actuels. Elle permet d’améliorer le réalisme et l’immersion des joueurs, en créant des effets d’ombre et de contraste qui donnent du relief et de la profondeur aux scènes 3D. Voici quelques exemples de jeux qui utilisent l’occlusion ambiante:

Red Dead Redemption 2: ce jeu d’action-aventure en monde ouvert développé par Rockstar Games utilise le HDAO pour créer des ombres douces et réalistes dans les environnements naturels et urbains. Le jeu propose aussi un mode photo qui permet aux joueurs de capturer des images avec différents réglages d’occlusion ambiante.

Metro Exodus: ce jeu de tir à la première personne développé par 4A Games utilise le VXAO pour créer des ombres fines et profondes dans les environnements post-apocalyptiques. Le jeu utilise aussi une technique appelée Global Illumination, qui combine l’occlusion ambiante avec la diffusion de la lumière, pour créer des effets de couleur et d’éclairage dynamiques.

Assassin’s Creed Valhalla: ce jeu d’action-RPG en monde ouvert développé par Ubisoft utilise le HBAO+ pour créer des ombres nettes et précises dans les environnements historiques et mythologiques. Le jeu utilise aussi une technique appelée Screen Space Reflections, qui combine l’occlusion ambiante avec la réflexion de la lumière, pour créer des effets de miroir et d’eau réalistes.

Pour activer et régler l’occlusion ambiante dans les paramètres graphiques des jeux, il faut généralement accéder au menu des options avancées, où l’on peut choisir le type et l’intensité de l’occlusion ambiante. Il faut aussi tenir compte des effets de l’occlusion ambiante sur les performances et la consommation d’énergie du système. En effet, plus l’occlusion ambiante est élevée, plus elle demande de ressources au processeur graphique et à la carte graphique, ce qui peut entraîner une baisse du nombre d’images par seconde ou une augmentation de la température du système.

L’occlusion ambiante dans le futur du jeu vidéo

L’occlusion ambiante est une technique de rendu graphique qui a encore des limites et des défis à relever. Elle dépend en effet de la qualité et de la précision des algorithmes utilisés, ainsi que de la puissance et de la compatibilité des systèmes utilisés. Voici quelques pistes d’amélioration possibles de l’occlusion ambiante:

L’utilisation du ray tracing

Le ray tracing est une technique de rendu graphique qui consiste à simuler le trajet des rayons lumineux dans la scène 3D, en tenant compte des interactions avec les objets et les matériaux. Le ray tracing permet donc de calculer l’occlusion ambiante de manière plus réaliste et plus précise que les techniques actuelles, mais il demande aussi beaucoup plus de ressources.

Il faut donc utiliser des cartes graphiques spéciales, comme celles de Nvidia ou d’AMD, qui intègrent des unités dédiées au ray tracing.

L’utilisation de l’intelligence artificielle

L’intelligence artificielle est une technique qui consiste à utiliser des algorithmes capables d’apprendre et d’évoluer en fonction des données fournies. L’intelligence artificielle peut donc être utilisée pour optimiser le calcul de l’occlusion ambiante, en adaptant le nombre d’échantillons ou le rayon d’occlusion en fonction de la scène ou du mouvement.

Elle peut aussi être utilisée pour corriger les artefacts ou les imprécisions causés par les techniques actuelles, en utilisant des réseaux de neurones ou des modèles pré-entraînés. Mais cette utilisation de l’intelligence artificielle soulève aussi des questions sociales et économiques. Rien qu’en France, l’utilisation de l’IA tue 217 emplois.

Elle peut aussi être utilisée pour corriger les artefacts ou les imprécisions causés par les techniques actuelles, en utilisant des réseaux de neurones ou des modèles pré-entraînés.

L’utilisation de la réalité virtuelle

La réalité virtuelle est une technique qui consiste à plonger le joueur dans un environnement 3D immersif, en utilisant un casque ou des lunettes spéciales. La réalité virtuelle peut donc bénéficier de l’occlusion ambiante, qui renforce le réalisme et la profondeur de la scène.

Mais elle pose aussi des contraintes, comme la nécessité d’avoir un nombre d’images par seconde élevé et constant, pour éviter les nausées ou les maux de tête. Il faut donc utiliser des techniques d’occlusion ambiante adaptées à la réalité virtuelle, comme le Foveated Rendering, qui consiste à réduire la qualité graphique des zones périphériques du champ de vision.

Les perspectives d’avenir de l’occlusion ambiante sont donc nombreuses et prometteuses. Elle peut contribuer à créer des jeux vidéo 3D plus beaux et plus réalistes, mais elle doit aussi s’adapter aux nouvelles technologies et aux nouvelles exigences des joueurs.

FAQ

Qu’est-ce que la lumière ambiante?

La lumière ambiante est la lumière qui provient de toutes les directions et qui éclaire uniformément la scène. Elle n’a pas de source précise, elle est le résultat de la diffusion de la lumière par l’atmosphère, les nuages, les murs, etc.

La lumière ambiante est souvent utilisée dans les jeux vidéo pour créer un éclairage de base, qui peut ensuite être complété par des sources de lumière directes, comme le soleil, les lampes, les feux, etc.

Quelle est la différence entre l’occlusion ambiante et les ombres portées?

Les ombres portées sont les ombres que font les objets lorsqu’ils sont éclairés par une source de lumière directe. Elles dépendent de la position et de la forme de l’objet, ainsi que de la direction et de la distance de la source de lumière. Les ombres portées sont souvent utilisées dans les jeux vidéo pour créer un contraste et une profondeur entre les objets et le fond.

L’occlusion ambiante est l’ombre que font les objets lorsqu’ils sont éclairés par la lumière ambiante. Elle dépend de la proximité et de l’orientation des objets entre eux, ainsi que du rayon et de l’intensité de la lumière ambiante. L’occlusion ambiante est souvent utilisée dans les jeux vidéo pour créer un réalisme et une finesse dans les détails des objets.

Comment activer ou désactiver l’occlusion ambiante dans un jeu vidéo?

Pour activer ou désactiver l’occlusion ambiante dans un jeu vidéo, il faut généralement accéder au menu des options graphiques du jeu, où l’on peut trouver un paramètre dédié à l’occlusion ambiante. Il peut s’agir d’un simple bouton on/off, ou d’un curseur qui permet de choisir le niveau d’occlusion ambiante.

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Quel est l’impact de l’occlusion ambiante sur les performances du jeu vidéo?

L’occlusion ambiante a un impact sur les performances du jeu vidéo, car elle demande plus de calculs au processeur graphique (GPU) et à la carte graphique.

Plus le niveau ou le type d’occlusion ambiante est élevé, plus il consomme de ressources. Cela peut entraîner une baisse du nombre d’images par seconde (FPS), qui mesure la fluidité du jeu, ou une augmentation de la température du système, qui peut causer des surchauffes ou des ralentissements.

Quel est l’intérêt de l’occlusion ambiante pour le joueur?

L’intérêt de l’occlusion ambiante pour le joueur est qu’elle rend le jeu vidéo plus beau et plus immersif. Elle permet de créer des effets d’ombre et de contraste qui donnent du relief et de la profondeur aux objets 3D.

Elle permet aussi de rendre les couleurs plus naturelles et plus harmonieuses. L’occlusion ambiante contribue donc à créer une atmosphère et une ambiance plus réalistes dans le jeu vidéo.