SSAO-屏幕空间环境光遮蔽

天の川

SSAO-屏幕空间环境光遮蔽

SSAO全称“Screen-Space Ambient Occlusion” （屏幕空间环境光遮蔽）。其最先运用于Crysis（孤岛危机）游戏中，通过GPU的shader实现。

简介

SSAO通过采样象素周围的信息，利用“逐象素场景深度计算”技术计算得出的深度值直接参与运算。
效果确实错误还比较大，应该先进行简单的空间划分（或类似处理）然后计算。
不过这种方法只是近似地模拟，效果并不正确，但确实能增强场景的层次感，让画面更细腻，让场景细节更加明显。
不同于显卡驱动中普通的AO选项，burnout的SSAO是全动态的，无需预处理，无loading时间，无需消耗内存，不使用CPU，全由GPU处理，对GPU有较大的消耗
SSAO默认是关闭的，可以在游戏视频选项中打开。

评测

在7950GT下跑，加了ssao后，下降了15%。而且，显卡性能越低，下降的越厉害。效率消耗主要是在于要多渲染一遍场景到深度以及之后进行的ssao处理。这遍可以进行优化，如果物体的纹理不带alpha,则可以把他们都合在一批或几批渲染。至于深度图的尺寸 ，我采用了与窗口一样的尺寸，这样精度高。也可以采用低分辨率，但效果会有锯齿，还需要进行模糊处理才比较自然。当然，如果本来就用了延迟渲染技术，本来就有深度图了，那就可以直接拿来用了。

PRT对比

PRT用于静态场景确实是个比较好的方案，毕竟可以预计算。但是对于动态的场景，还需要动态更新。另外，PRT的质量依赖于网格的细分程度，要是模型太简，则效果也糟糕。
因此，PRT对于虚拟现实项目里的高楼大厦等场景（这些模型都是很精简的）来说，就显得不合适了。
已发行的游戏中，运用SSAO的游戏有：
Battlefield3 （战地3）
Crysis （孤岛危机）
Burnout(TM) Paradise The Ultimate Box （火爆狂飙5天堂）
帝国：全面战争
魔兽世界：德拉诺之王
Lost Planet 2 （失落星球2）
Tomb Raider 9 （古墓丽影9）
Amnesia: The Dark Descent （失忆症：黑暗后裔）
星际争霸2
Watch Dogs（看门狗）

名词定义

从HL2开始，众多游戏公司开始对于如何表现“间接光照”进行研究，这些昙花一现的技术有：
运用于HL2的radiosity Normal Maps技术，效果比较垃圾
运用于Stalker的GI（？）技术，算法不好，开销巨大。
初期Crytek准备运用在Crysis上的Photon Mapping（光子映射）技术，开销同样比较垃圾，被抛弃。
随后Crytek又准备运用在Crysis上的Real-Time Ambient Map（实时环境光照贴图，简称RAM），这个是与之前Stalker使用的技术比较类似的，也是最接近SSAO的一个技术。
不过Crytek不愧为“间接光照”研究上的先锋，其技术员对于RAM进行了改进，新的算法成为了如今的SSAO
SSAO开与关的区别所在
SSAO（Screen-Space Ambient Occlusion）是一个纯粹的渲染技术，或者说，是一个算法。虽然从上文知道是为了实现“间接光照”的效果，不过从技术上讲，就是一个对于AO（Ambient Occlusion环境光吸收，也就是NV 185.20驱动加入的那个，一个渲染技术，我们可以在Maya等3D软件中可以见到）的一个逼近函数，并且以此为据进行实时渲染。
SSAO比起185.20驱动中AO的优点：
与场景复杂性无关
无数据预处理，无loading时间，无系统内存分配
动态渲染
每个像素工作方式始终一致
无CPU占用，完全通过GPU执行
与流行显卡的管线整合相当容易
缺点也是有的：
由于采样全部在可见点上进行的，对于不可见点的遮挡影响会有错误的估算。
颗粒感比较重，需要与动态模糊紧密配合才能取得较好效果。

运作方式

SSAO屏幕空间环境光遮蔽的运作方式
其实了解了AO环境光遮蔽的原理，SSAO（屏幕空间环境光遮蔽）已经可以融会贯通，SSAO通过采样像素周围的信息，并进行简单的深度值对比来计算物体身上环境光照无法到达的范围，从而可以近似地表现出物体身上在环境光照下产生的轮廓阴影。
具体的运作方式上，SSAO会利用GPU计算出指定像素的空间坐标，然后以此坐标为基点，在周围选择数个采样点进行采样，然后将采样点的空间坐标投影回屏幕坐标，对深度缓冲进行采样，最后得到采样点的深度值，再进行后续计算，最终得到一个遮挡值。





SSAO屏幕空间环境光遮蔽实现了较好的全局光照效果
因为是基于指定空间的全局计算模式，因此SSAO实现效果的优劣取决于算法，包括空间的指定范围和采样点的选取等等。需要指明的是，不同游戏（引擎）在SSAO的细节算法方面可能不尽相同，另外SSAO还会结合其它光照技术共同达成游戏画面的渲染，所以SSAO在很多游戏中不会有专门的开关选项，其最终的表现结果可能是与其它技术共同作用的结果。