PCGH-Plus Label [PLUS] Grafikeffekte erklärt (Teil 4): Umgebungsverdeckung von Light Maps bis Raytracing

PCGH Plus: Die Umgebungsverdeckung oder auch Ambient Occlusion feierte ihre wohl größte Popularität vor einigen Jahren. Heutzutage ist der Effekt etwas in den Hintergrund getreten und unterstützt die Optik zumeist eher subtil in Form indirekter Schatten. Der Artikel stammt aus PC Games Hardware 10/2021.

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 Grafikeffekte erklärt (Teil 4): Umgebungsverdeckung von Light Maps bis Raytracing
Quelle: PC Games Hardware

Verdeckte Zugabe

Die Ambient Occlusion oder die wortwörtlich ins Deutsche übersetzte Umgebungsverdeckung ist ein fester Bestandteil der Renderpipeline in aktuellen Spielen. Der Effekt simuliert virtuell den Umstand, dass in der Realität Lichtstrahlen seltener in Ecken und Kanten sowie hinter und unter Objekte geraten, da sie zuvor von benachbarten Oberflächen und Objekten wegreflektiert werden. Die Ambient Occlusion ist ein Teil der Rendergleichung und gehört im Grunde zur Globalen Beleuchtung beziehungsweise ergänzt diese in aktuellen Spielen: Die Globale Beleuchtung wirft indirektes Licht, die Umgebungsverdeckung indirekte Schatten. Beide Effekte simulieren demnach Bounce-Light, also jene virtuellen Lichtstrahlen, die nach dem Verlassen der Lichtquelle auf eine Oberfläche treffen und von dort reflektiert werden. Die GI erhellt jene Flächen, auf die das virtuelle Bounce-Light trifft, die AO verdunkelt Stellen, wo weniger oder gar keine dieser bereits abgeprallten Strahlen auftreffen - im Aufmacherbild etwa hinter die Fässer oder zwischen die Müllsäcke. Würde die Globale Beleuchtung in aktuellen Spielen genauer sowie deutlich hochauflösender ausfallen und tatsächlich den kompletten Weg der virtuellen Lichtstrahlen über sämtliche Abpraller bis zur vollständigen Absorption verfolgen, so wäre die Globale Beleuchtung und die Umgebungsverdeckung der eine, gleiche Effekt.

Da die Globale Beleuchtung aktuell aber nur einen oder wenige Bounces berücksichtigt (auch beim Einsatz von Raytracing), die virtuellen Lichtstrahlen also unvollständig berechnet werden, ist auch die Beleuchtung in Spielen unvollständig beziehungsweise - verglichen mit der Realität - unzureichend hell. Um dem abzuhelfen und auch jene Elemente dezent zu beleuchten, auf die keine oder nur sehr wenige virtuelle Lichtstrahlen gelangen und um die aufgrund endlicher Bounces unvollständig erleuchtende Globale Beleuchtung zu ergänzen, nutzen praktisch alle aktuellen Spiele eine zusätzliche virtuelle Lichtquelle. Dieses sogenannte Ambient Lighting ist eine der simpelsten Beleuchtungen die existieren, sie wirkt universal auf das gesamte Bild und wirft wie auch die Globale Beleuchtung keine eigenen Schatten. In Open-World-Titeln ist dieses "Umgebungslicht" (abhängig von der Tageszeit) meist bläulich, um die Färbung des Himmels zu simulieren. Das Ambient Lighting ist in vielen unserer Shots gut sichtbar, auch in unserem Aufmacher.

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Folgende Themen finden Sie im Artikel: 
  • "Verdeckte Zugabe": Was bedeutet Umgebungsverdeckung?
  • Ambient Occlusion im Wandel der Zeit
  • Indirekte Schatten
  • Akzentuierte Schatten und Feinheiten bei der Charakterdarstellung
  • Raytracing-Umgebungsverdeckung
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