Occlusion ambiante en espace écran : interpréter GTAO comme une estimation de visibilité

Définir ce que représente le scalaire

L'occlusion ambiante approxime la manière dont la géométrie environnante bloque l'éclairage ambiant en un point d'une surface. Pour l'éclairage diffus, une formulation pertinente mesure la visibilité pondérée par le cosinus sur l'hémisphère du point. Une valeur de visibilité de 1 signifie alors que le point est dégagé, et 0 qu'il est entièrement occulté. Ce scalaire est l'approximation d'un problème d'éclairage précis, et non un multiplicateur d'ombre générique à appliquer à l'image finale.

GTAO reformule l'intégrale de visibilité en recherchant les horizons dans des tranches et en intégrant analytiquement au sein de chaque tranche. Le travail original explicite également les hypothèses qui permettent de séparer l'occlusion de l'éclairage. [1]

Comprendre la géométrie manquante du tampon de profondeur

Les méthodes en espace écran reconstruisent les positions voisines à partir de la profondeur vue par la caméra et utilisent des normales fournies ou reconstruites. Le tampon décrit les surfaces visibles, et non une scène solide complète. Les surfaces cachées, les occulteurs hors écran et l'épaisseur des objets ne sont pas disponibles, sauf si d'autres représentations les fournissent.

Un rail fin peut ainsi produire trop d'occlusion apparente, tandis que de la géométrie manquante peut en produire trop peu. XeGTAO aborde cette hypothèse de champ de hauteur, les heuristiques d'épaisseur et la comparaison avec des images de référence calculées par lancer de rayons. [2] Augmenter le nombre d'échantillons réduit l'erreur d'échantillonnage, mais ne restitue pas la géométrie manquante.

Exemple détaillé : intégrer le terme d'éclairage visé

Prenons un calcul d'éclairage scalaire simplifié, avec une contribution ambiante de 0,4 et une contribution directe déjà évaluée de 0,6. Une estimation de visibilité AO de 0,65 ramène le terme ambiant à 0.4 * 0.65 = 0.26. Le résultat combiné devient 0.26 + 0.6 = 0.86.

Multiplier plutôt la valeur finale de 1 par 0,65 assombrirait aussi la contribution directe. C'est une opération artistique différente. Cet exemple illustre l'intégration, et non une équation d'éclairage universelle. L'éclairage d'environnement directionnel, la réflexion spéculaire et la lumière indirecte qui tient déjà compte de la visibilité demandent un traitement plus soigné que l'application aveugle du même scalaire partout. [1]

Calibrer d'abord la géométrie et l'échelle

Construisez une scène de test comprenant un angle de mur, un poteau fin près d'un sol et une surface plane isolée. Vérifiez la reconstruction de la profondeur et l'orientation des normales avant de régler l'intensité. Exprimez le rayon d'effet dans des unités de scène cohérentes. Un rayon plus grand modifie le voisinage approximé ; ce n'est pas simplement un réglage de qualité supérieure.

Examinez d'abord l'AO brute, puis son résultat filtré. Déplacez la caméra de sorte que la géométrie de test traverse les bords de l'écran et les discontinuités de profondeur. Réglez le filtrage sensible aux bords et la gestion de l'épaisseur en les comparant à une référence calculée avec le même rayon. XeGTAO montre pourquoi des réglages qui améliorent le rendu des objets fins peuvent dégrader celui d'occulteurs réellement épais. [2]

Évaluer la stabilité et les limites artistiques

Contrôlez le détail de contact, les halos et les variations dépendant de la caméra pendant le mouvement. Le filtrage temporel peut réduire le bruit, mais il doit être validé lorsque la visibilité change. Évitez d'empiler plusieurs termes d'occlusion qui assombrissent deux fois la même contribution. L'AO ne simule pas les rebonds de lumière entre surfaces colorées, et son approximation de la lumière bloquée peut assombrir excessivement les cavités. Gardez l'effet proportionné au modèle d'éclairage et mesurez le coût complet de la reconstruction, de l'estimation et du filtrage.

Sources

• [1] Practical Realtime Strategies for Accurate Indirect Occlusion — Jorge Jimenez, Xian-Chun Wu, Angelo Pesce et Adrian Jarabo, rapport technique original.
• [2] XeGTAO — Intel GameTechDev, implémentation originale et explication technique.