Ambient occlusion в играх: что это такое и как это работает

Space Ambient

Space Ambient (Космический эмбиент) относится к форме плавной и расслабляющей эмбиент-музыки, часто называемой «космической музыкой». В этом стиле обычно используются секвенсоры вместе с космическими синтезаторами, которые играют в размашистой и постепенной манере (схожей с Drone и часто использующей его аспекты). Последовательные восходящие и нисходящие ритмы дополняются почти незаметными узорами, чтобы создать резонирующий, далекий психоделический звук. Бесплотный, мечтательный эффект синтезаторных дорожек и дополнительных звуковых эффектов обычно сочетается с артистами и релизами, использующими космические и научно-фантастические темы в оформлении и названиях треков. Обычная цель космического эмбиента — предоставить слушателю как медитативную фоновую музыку, так и «перенести» его в слуховое путешествие, стимулируя воображение.

Возникнув в начале 1970-х годов из эмбиента Берлинской школы и другой прогрессивной электронной музыки, исполнители-первопроходцы Tangerine Dream и Клаус Шульце развили этот стиль на таких альбомах, как «Zeit» и «Irrlicht» соответственно. Как и другие стили эмбиента, его расслабляющая, ненавязчивая атмосфера располагает к созданию саундтреков (яркие примеры — «Apollo» Брайана Ино: Atmospheres & Soundtracks» Брайана Ино и «Blade Runner» Вангелиса) и терапевтической работы. В более позднем развитии жанра наблюдалась значительная степень совпадения с музыкой нью-эйдж и влияния на нее, что можно увидеть в работах Констанс Демби и Джонна Серри.

Применение ambient occlusion в игровой индустрии

При создании игровых моделей и уровней разработчики прилагают усилия, чтобы сделать их максимально реалистичными и привлекательными для игроков. Ambient occlusion позволяет добавить в игровой мир элементы, которые обычно присутствуют в реальном мире, такие как тени, мягкий свет и объемность объектов. Она обогащает игровую среду и делает ее более глубокой и живой.

Применение ambient occlusion может быть особенно заметным в тех местах, где объекты пересекаются или находятся рядом с другими объектами. Например, теневое затемнение может быть видно на закругленных поверхностях, таких как углы стен или земля под деревьями. Это добавляет ощущение физического взаимодействия между объектами и окружающей средой.

Ambient occlusion также помогает улучшить читабельность игровых сцен, делая объекты более отчетливыми и различимыми. Путем создания теней и затемнения в пограничных областях объектов, ambient occlusion делает каждую деталь более заметной и улучшает восприятие игровой сцены.

Другим применением ambient occlusion является создание эффекта объемности и глубины. Затемнение и тени, созданные этой техникой, помогают передать ощущение объемности объектов и их расположения относительно друг друга и окружающей среды

Это особенно полезно в играх с открытым миром, где игрокам важно ориентироваться в пространстве и понимать масштабы объектов

Таким образом, ambient occlusion является неотъемлемой частью визуализации игровых миров. Она позволяет создавать более реалистичные и живые игровые сцены, обогащает игровую среду и улучшает читаемость и понимание пространства в играх. Без ambient occlusion игровые миры могли бы выглядеть плоскими и лишенными глубины, что значительно влияло бы на уровень погружения игрока в игровой мир.

Как микшировать эмбиент-музыку

При микшировании музыки большинства жанров вы пытаетесь добиться чистого и четкого звучания, чтобы звук буквально вырывался из динамиков. Однако с эмбиентной музыкой это не совсем то, к чему мы стремимся. Мы хотим, чтобы они сочетались друг с другом.

Теперь, очевидно, мы не хотим переусердствовать. Мы не пытаемся сделать это грязным.

Добавить реверберацию

Причина, по которой мы хотим добавить реверберацию, заключается в том, чтобы придать песне больше ширины, что усилит атмосферу. Мы хотим, чтобы музыка, особенно аккорды, звучала растянуто. Это добавляет полноты треку.

• Зал — создается эхо, как будто вы находитесь в концертном зале.
• Chamber — реверберация, создаваемая в помещениях с поверхностью с высокой отражающей способностью. Стены покрыты штукатуркой, которая отскакивает и отражает звук, создавая эффект эха.
• Комната — самый распространенный тип реверберации. Он имитирует звук нахождения в небольшой комнате или пространстве.

Вот пример последовательности аккордов без реверберации.

Вот пример той же последовательности аккордов с реверберацией зала.

Как вы можете заметить, звук с добавленной реверберацией звучит так, как будто вы находитесь в большом концертном зале, создавая ощущение пространства.

Добавление реверберации к перкуссии

Каждый раз, когда я добавляю перкуссию к эмбиент-треку, я почти всегда добавляю реверберацию. Просто сравните этот барабанный бой с реверберацией и без нее.

Перкуссия без реверберации:

Перкуссия с реверберацией:

Обратите внимание, насколько объемнее звук с реверберацией. Звук удара (эффект удара) действительно добавляет эффектности фону

Добавить задержку

Большая часть эмбиентной музыки включает в себя задержку в той или иной форме. Создаваемый им эффект эха создает ощущение присутствия в большом пространстве.

В этом примере я применил точечную задержку с обратной связью около семидесяти процентов к скользящей синусоиде. Как вы можете слышать, он создает приятный эффект повторения, постепенно становясь мягче.

Замедлить темп

Отличный способ создать атмосферу — замедлить темп. Быстрые биты и мелодии просто не эмбиентны. Мы идем за ощущением спокойствия и расслабления.

Обычно я предпочитаю поддерживать темп на уровне 90 ударов в минуту или меньше.

Console commands

These two commands together enable the display the ambient lighting sample points in the active leaf.

Seems like it would be used for making ambient light originating from projected textures or for influencing the color of the flashlight based on ambient light. Does not do anything in Half-Life 2.

Cheat. The number of random directions to fire rays when computing ambient lighting. Default 162. Requires map restart.
Confirm:This only affects static props.

Cheat. Light models with only ambient lighting; requires map restart.

Cheat. Selects the extent and technique used to calculate indirect

0 = No indirect ambient light

ambient lighting on entities. Mode 2 typically produces the most interesting lighting.

VRAD-compiled lights only contribute direct ambient light to models.

1 = Cheap indirect ambient light on everything

All models receive a very rough approximation of indirect ambient light from the nearest ambient cube, using only the light calculated along the cube’s 6 axis-aligned normals.

2 = Raytraced indirect ambient light on everything

All models receive a greatly improved approximation of indirect ambient light from their own position. Indirect ambient light is calculated from directions originating from the model’s , arranged in a sphere for equal coverage. With the default value of 162 for , models will typically appear brighter with compared to . Compared to mode , this mode is better at accurately representing the indirect ambient light received from surfaces that are local to the model, such as the ground or the skybox.

3 = Raytraced indirect ambient light on static props, cheap indirect ambient light on everything else

Static props receive indirect ambient light per , while everything else receives indirect ambient light per . This is the default value for most Source games.

4 = Raytraced indirect ambient light on static props, reconstructed indirect ambient light on everything else

Static props receive indirect ambient light per , while everything else receives indirect ambient light from an alternate version of . Instead of firing 162 rays from the model’s until they hit a surface, attempts to reconstruct VRAD’s high-resolution ambient light calculation at the model’s position, using only the handful of ambient cubes that VRAD left behind in the visleaf containing the model. Since there are often very few ambient cubes in any visleaf compared to 162 , this mode is often faster than while still producing a visually similar result. However, the spareness of the ambient cubes and their great variation in location will fail to accurately represent the light received from bounces off extremely local surfaces, such as the ground. The end result is that dark spots, tight crevices, and the underside of the model tend to receive more light than they should, reducing the contrast of the model’s curvature and making it appear brighter and «flatter». Finally, this mode fails to account for the map’s lightstyle, causing models to appear much brighter than they should when lightstyle is used to reduce the overall map light.

Values below 0 or above 4 are myths and are equivalent to r_radiosity 0.

Как эмбиент создает атмосферу киберпанка в Сталкере

В игре Сталкер, альтернативный эмбиент играет ключевую роль в создании атмосферы киберпанка. Киберпанк, это жанр научной фантастики, который описывает будущее, где технологии стали неотъемлемой частью человеческого бытия, проникая во все сферы жизни. В игре Сталкер, эмбиент подчеркивает постапокалиптическую атмосферу, создает ощущение глубокой деградации, технологической сломленности и несоответствия между грандиозными научными достижениями и действительностью.

Один из способов, с помощью которого альтернативный эмбиент создает атмосферу киберпанка в Сталкере, это звуки. В игре присутствуют характерные звуки: стук автоматического оружия, гул электрогенераторов, визг радиоактивных монстров. Эти звуки помогают создать грязную и угрожающую атмосферу, которую можно встретить в мрачном городе, полном коррупции и технических проблем.

Также, альтернативный эмбиент в Сталкере создает атмосферу киберпанка с помощью визуальных элементов. Графический дизайн игры наполнен пылью, грязью и разрушенными строениями. Отсутствие света и мрачные оттенки создают зловещую атмосферу, подчеркивающую нестабильность обстановки и опасность вокруг каждого угла. Многочисленные экраны с нечитаемой информацией, киберпанковские улучшения и применение технологий вооружения также способствуют созданию киберпанковской атмосферы.

В целом, альтернативный эмбиент в игре Сталкер играет важную роль в создании атмосферы киберпанка. Сочетание звуковых и визуальных элементов, а также особенности геймплея, помогают нам погрузиться в мрачный и технологически разрушенный мир, где сталкеры выживают в постапокалиптической пустоши. Эмбиент является неотъемлемой частью игрового опыта и позволяет игрокам ощутить всю атмосферу киберпанка на собственной шкуре.

Ambient Noise Wall

Ambient Noise Wall — это форма музыки, которая сочетает статичный и неизменный подход Harsh Noise Wall с более мягкими, более доступными текстурами, склоняющимися к Ambient звучанию. Как и в случае с жестким шумовым стеном, эмбиентный шумовой стен в основном фокусируется на неумолимо неизменном звуке, мало заботясь об обычной музыкальности; однако исполнители эмбиентного шумового стены более свободны в исследовании текстурных нюансов и вариаций, поскольку музыка в основном тише и менее агрессивна, чем типичный шум стены. Помимо эмбиент-музыки, исполнители могут также черпать влияние из Dark Ambient, Drone и Lowercase.

Хотя осознанное использование термина началось примерно в 2009 году в попытке классифицировать более тихие, размеренные стены, выпущенные Missing Girls на лейбле Harsh Fucked for Life, жанр приобрел большую популярность во второй половине 2010-х годов благодаря таким исполнителям, как Small Hours, Dosis Letalis и Yume Hayashi. Несмотря на то, что жанр остается нишей в сообществе стенлистов, он продолжает развиваться по мере того, как все больше артистов исследуют большее звуковое и динамическое разнообразие в рамках музыки стенлистов.

Как работает ambient occlusion?

В целом, ambient occlusion придает изображению тень и имитирует затемнение участков, которые находятся ближе к другим объектам, стенам или поверхностям. В результате изображение получается более реалистичным.

Чтобы понять, как работает ambient occlusion, необходимо рассмотреть его принципы. Ambient occlusion опирается на заранее сгенерированные или рассчитываемые данные, называемые «жаргоном AO». Эти данные используются для определения, насколько силуэты объекта или поверхности подвержены затемнению и затенению.

Существует несколько подходов к реализации ambient occlusion. Один из наиболее распространенных методов — это использование техники под названием «Screen Space Ambient Occlusion» (SSAO), которая работает исключительно на основе цветовых данных изображения.

При использовании метода SSAO цветовые данные каждого пикселя сравниваются с окружающими пикселями, и, в зависимости от сравнения, применяется темнее или затененное значение цвета пикселя.

Другой метод — это «Ray-traced Ambient Occlusion» (RTAO), который использует алгоритм трассировки лучей для определения пространственных взаимоотношений между объектами и их покрытием светом. RTAO может быть более ресурсоемким и требует больше вычислительной мощности.

В обоих методах, SSAO и RTAO, информация о глубине и взаимоотношении объектов обработана и используется для создания теневых эффектов на экране. Это добавляет дополнительный уровень детализации и реалистичности к графическим сценам в играх и программах моделирования.

Преимущества обработки ambient occlusion:
— Улучшение визуализации объектов и сцен в играх
— Повышение реалистичности и глубины изображения
— Создание эффекта мягких теней и затенения
— Улучшение восприятия трехмерных моделей и текстур
— Создание более атмосферной и погружающей игровой среды

Что такое эмбиент окклюзия?

Окружающая окклюзия — это техника затенения, которая имитирует то, как объекты закрывают окружающее освещение. Он разработан как инструмент для создания максимально реалистичных теней, при этом внутренние края и поверхности под объектами имеют более темные тени.

Совет: окклюзия — это другое слово для обозначения препятствий или блокировок, поэтому окружающая окклюзия имитирует, как свет блокируется объектами в попытке отбросить реалистичные тени.

В своей самой упрощенной форме ambient occlusion рассчитывает только тени, которые будут отбрасываться от источника рассеянного света в небе

Более продвинутые реализации также принимают во внимание другие источники света, такие как лампы, факелы и дульные вспышки

Первой игрой, в которую была включена амбиентная окклюзия, была игра Crysis 2007 года.

Какие команды использовать для отключения эмбиента

Для того чтобы отключить эффект эмбиента в игре Garry’s Mod, вам понадобится использовать следующие команды:

1. r_cleardecals — данная команда удаляет пятна и следы с поверхностей, при этом также удаляется эффект эмбиента. Введите эту команду в консоли игры, чтобы удалить эмбиент.
2. mat_disable_bloom 1 — данная команда отключает эффект bloom, который является частью эмбиента. Введите эту команду в консоли игры, чтобы отключить эмбиент.
3. mat_disable_lightmap 1 — данная команда отключает рендеринг освещения, что также приводит к отключению эффекта эмбиента. Введите эту команду в консоли игры, чтобы полностью удалить эмбиент.

Примечание: Вы можете использовать эти команды в любое время в игре Garry’s Mod, чтобы изменить визуальные эффекты и создать свою уникальную атмосферу.

Stage 2: VRAD and Ambient Cubes

Ambient cubes within the red-outlined visleaf. Note how the «left» side of several cubes is brighter than the front — this is the result of the bright sunlight reaching the cubes after reflecting off the angled wall.

VRAD runs an extensive radiosity simulation, calculating the emission, reflection, and absorption of light within the entire sealed volume of the world. Light originates from static map lights, bounces off world surfaces, and is attenuated per the material parameters of those surfaces and the file. When the simulation is complete, it is possible to sample any arbitrary position in the world’s volume and receive the total amount of incoming light from all directions at that position. This now becomes the ambient light at that position.

VRAD’s work is exceptionally slow and is not feasible for realtime rendering. Additionally, storing the entire result of the simulation in the bsp would create prohibitively massive map files. To optimize both ingame rendering and storage, VRAD only stores a tiny number of ambient light samples in the map file. Each visleaf receives only a sparse handful of samples, known as «ambient cubes», which are distributed throughout the visleaf. VRAD attempts to evenly balance the distribution of ambient cubes among differently sized visleafs, but smaller visleaves will typically have more ambient cubes than larger ones. Each ambient cube only stores the incoming ambient light from the 6 cardinal directions that align with the normals of the cube’s 6 faces. When ingame, the commands and will reveal the ambient cubes.

Типы ambient occlusion:

1. Screen Space Ambient Occlusion (SSAO)

SSAO является одной из самых распространенных и доступных техник ambient occlusion. Она работает на основе информации, полученной прямо с кадра изображения, используя глубину и нормали поверхности пикселя. SSAO создает эффект теней и затемнения в углах, сглаживая границы между объектами и поверхностями, и добавляет объем и глубину изображению.

2. Horizon-Based Ambient Occlusion (HBAO)

HBAO работает на основе информации о дальности объектов от камеры, а также их углах с осью камеры. Эта техника дает более точное и реалистичное отображение ambient occlusion, с учетом пространственного расположения объектов, и создает более мягкие и естественные тени.

3. Voxel Cone Tracing (VXAO)

VXAO — это наиболее реалистичная и затратная на ресурсы техника ambient occlusion. Она использует конический трассировщик вокселей для анализа глубины и освещения сцены. VXAO способна создавать точные и детализированные тени, включая затенение от объектов вдали, но она также требует больше вычислительной мощности и может приводить к значительному снижению производительности.

4. Multi-bounce Ambient Occlusion (MBAO)

MBAO использует методы трассировки лучей, чтобы учитывать отражения и отклонения лучей света. Это позволяет создать более реалистичные тени, учитывая множественные отражения света в окружающей среде. MBAO может снизить производительность из-за сложности расчетов.

5. Scalable Ambient Obscurance (SAO)

SAO — это простая и быстрая техника ambient occlusion, которая может быть довольно эффективной при работе с большими сценами. Она использует экранное пространство и влияние освещения, чтобы создавать затенение объектов, и может быть легко настроена для подходящего баланса между качеством и производительностью.

Добавление текстуры для создания атмосферы

Сочиняя музыку в стиле эмбиент, мы пытаемся создать атмосферу. Мы хотим перенести слушателя в другой мир. Когда я создаю музыку в стиле эмбиент, я пытаюсь придать композиции ощущение необъятности.

Трудно создать ощущение необъятности, если у вас играет всего пара инструментов. Музыка будет казаться слишком тонкой. Я стремлюсь к плотности при написании эмбиент-трека.

Отличный способ добавить плотности любому саундтреку — использовать несколько слоев инструментовки. Это известно как музыкальная текстура. Увеличение музыкальной текстуры придаст композиции более полное ощущение.

Однако при добавлении текстуры к эмбиент-треку нам нужно делать это тонко. Мы хотим, чтобы мелодии казались далекими, как будто они проигрываются во времени и пространстве.

Аккорды

Мы хотим, чтобы аккорды казались большими и пышными. Чем больше нот сыграно в каждом аккорде, тем лучше. Мне нравится использовать отличный прием — играть аккорды на нескольких инструментах.

Например, прослушайте эту последовательность аккордов, используя только синтезатор.

Теперь послушайте ту же последовательность аккордов с добавлением эмбиентного хора.

Композиция с добавленным хором звучала намного полнее и конкретнее. Он добавил текстуру и слой к последовательности аккордов, придав ей ощущение глубины

Также обратите внимание, как хор был мягче по сравнению с пэдами.Это создает ощущение пространства между звуками, что помогает создать атмосферу

Мелодия

В эмбиент-музыке бывает сложно найти баланс между избытком мелодии и ее недостатком. Я обычно предпочитаю, чтобы основная мелодия состояла из более длинных нот. Это замедляет работу. Быстрая мелодия не очень атмосферна.

Еще одна вещь, которую я люблю делать, это добавлять дополнительную фоновую мелодию. Эта мелодия проще и используется для добавления аромата. Обычно это может быть бас. Я хочу, чтобы эта мелодия звучала так, будто она играет очень далеко. Я достигаю этого, уменьшая громкость, чтобы она была мягче, чем последовательность аккордов. Это создает хорошее ощущение пространства.

Вот пример:

Перкуссия

Хотя многие эмбиент-музыки не включают перкуссию, лично мне нравится ее добавлять. Я думаю, что если все сделано хорошо, это действительно может выделить произведение.

Одна из моих любимых вещей, которые я добавляю, — это удар, который имеет своего рода эффект бума.

Как работает процедурная генерация

Чтобы объяснить принцип её работы, достаточно колоды карт таро. Возьмите в руки карты, перетасуйте их, а затем разложите на столе согласно правилам — вот вы и получили предсказание, сгенерированное процедурно.

Карты в этом случае служат тайлами — фрагментами одинакового размера, из которых складывается общая картина. Правила же гадания выполняют функцию алгоритма, который эту картину собирает.

Карта из тайлов в Sid Meier’s Civilization 5

Тайлы часто используются в стратегиях: например, в играх серии Civilization карты генерируются из шестиугольников, имитирующих разные типы ландшафта. Игроки при этом могут менять параметры создаваемого мира: его размер, рельеф, количество ресурсов и так далее. Иначе говоря, они «настраивают» формулу процедурной генерации.

Но как сделать, чтобы эта формула каждый раз выдавала новый результат? Здесь на помощь приходит зерно — код, созданный генератором случайных чисел. Этот код «скармливают» алгоритму, который затем выдаёт в качестве результата карту, созданную процедурно.

Тайлы не единственный метод процедурной генерации. Авторы Minecraft и Terraria, например, используют шум Перлина — алгоритм градиентного шума. Изначально его придумали для создания достоверных текстур поверхности. Со временем, однако, дизайнеры нашли ему ещё одно применение — в процедурной генерации ландшафта.

Шум Перлина

Работает это так: светлые участки шума Перлина считываются как возвышенности, а тёмные — как низины. На их основе алгоритм создаёт приблизительный рельеф будущей карты. Процесс повторяется несколько раз, пока не получается достаточно достоверный ландшафт с горами, долинами и ущельями. После этого мир наполняют флорой, фауной, монстрами, деревнями и так далее.

Преимущества ambient occlusion в играх

1. Улучшение реалистичности и глубины картинки.

Ambient occlusion помогает создать более глубокие и реалистичные изображения в играх. Оно добавляет тени и осветление на местах, где объекты соприкасаются или находятся рядом друг с другом, что визуально отображает реальное поведение света в реальном мире.

2. Повышение объемности и детализации окружающих объектов.

Ambient occlusion позволяет отразить истинную визуальную глубину объектов и поверхностей, обогащая их деталями и объемом. Таким образом, игровая сцена становится более реалистичной и позволяет игрокам более глубоко погрузиться в виртуальный мир.

3. Создание эффекта окружающего освещения.

С помощью ambient occlusion можно создавать эффект окружающего освещения, который делает визуальное представление сцены более естественным. Этот эффект особенно важен для игр, основанных на реалистичных мирах и атмосфере.

4. Улучшение визуального слива объектов с окружающей средой.

Ambient occlusion помогает сделать визуальное слияние объектов с окружающей средой более реалистичным. Основываясь на физических принципах распространения света и теней, оно помогает создать эффект состыковки объектов с их окружением.

5. Повышение общего визуального качества игры.

Добавление ambient occlusion в игру помогает повысить визуальное качество и реализм игровой сцены. Благодаря созданию более реалистичных теней и освещения, игра становится более привлекательной и красочной.

В целом, ambient occlusion является важным инструментом для создания более реалистичных и привлекательных игровых сцен. Он позволяет повысить визуальную глубину, детализацию и объемность окружающих объектов, а также создать эффект окружающего освещения. Улучшение общего визуального качества игры делает ее более привлекательной и погружающей.