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APRENDE DE VIDEOJUEGOS

Qué es la oclusión ambiental y cómo ayuda a dar vida a los escenarios del videojuego

Explicamos en qué consiste esta "joven" técnica y qué tipos hay.

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Qué es la oclusión ambiental y cómo ayuda a dar vida a los escenarios del videojuego

El apartado técnico de nuestros videojuegos está lleno de recursos que contribuyen a la espectacularidad, o el realismo de lo que vemos en pantalla; pero a los que la mayoría de los jugadores no saben ponerle nombre, o directamente no conocen qué hacen sobre sus juegos. A lo largo de los últimos meses, hemos querido acercar algunos de estos conceptos a través de nuestros especiales. Una de las que quedan por mencionar que más cejas pueden levantar cuando la nombramos es la oclusión ambiental; también denominada ambient occlusion o AO. Hoy queremos hablar de ella explicando sus bondades y consecuencias.


I. Aportando un poco de volumenQué es la oclusión ambiental y cómo ayuda a dar vida a los escenarios del videojuego

Te invitamos a observar la imagen de Just Cause 3 que abre este apartado. ¿Qué le sucede a esa imagen? Es un renderizado prácticamente completo de una escena, con sus puntos de luz, modelados y texturas; sin embargo, se siente artificial. La impregna una claridad que no le corresponde a un sótano como en el que se encuentra Rico. Le falta el sutil volumen que aporta el entorno físico que nos rodea en el mundo natural y sus luces y sombras pertinentes.


La oclusión ambiental es una técnica de sombreado que pretende calcular cuánto de una superficie está afectada por la luz ambiental; así como la cantidad de luz que se ve bloqueada por el volumen de cada objeto cercano. Ayuda a dar profundidad a los modelados de una escena, simulando el modo en el que la luz actúa sobre cada superficie y objeto. Sin embargo, a diferencia de otras técnicas de sombreado, se aplica de forma global y es independiente de los puntos focales de luz que podamos ver en una escena. Resumiendo: es una técnica de sombreado que busca aportar volumen y se aplica de forma independiente.


Qué es la oclusión ambiental y cómo ayuda a dar vida a los escenarios del videojuego

Volviendo a la nuestra primera imagen, esta vez con un filtrado de oclusión ambiental, podemos ver cómo ha cambiado la tónica de la escena. Sombras más fuertes, objetos con un volumen más marcado y la oscuridad que debería caracterizar a una habitación sin luces naturales. Gracias a la oclusión ambiental la iluminación de la escena es más realista.



II. Un ajuste visual "joven"Las técnicas de oclusión ambiental que usamos hoy día son relativamente nuevas. En otros campos en los que se hace uso del renderizado en 3D – por ejemplo, en la animación – se usan técnicas como el raytracing para simular el efecto de la luz usando la geometría de la escena. Esta labor en videojuegos no ha sido viable hasta hace poco, por lo que la mayoría de las técnicas de oclusión ambiental que vemos en nuestro medio son una aproximación, dibujando los píxeles en diferentes "profundidades" simulan el mismo efecto a menor coste.



La primera técnica usada extensivamente para simular este efecto en videojuegos fue el screen-space ambient occlusion, también denominado SSAO y fue desarrollada y aplicada por primera vez por Crytek para usarla en el primer Crysis; el juego más puntero gráficamente en el momento en el que se lanzó al mercado. La técnica está implementada de una forma parecida al resto de sombreado del título, por lo que depende de la "fuerza bruta" del procesador gráfico para aplicarse; pero su aplicación es independiente y funciona bien en escenarios dinámicos en tiempo real, los requisitos que requiere el AO en videojuegos.


Desde su primera aparición se han desarrollado numerosas técnicas que perfeccionan y superan de diferentes formas al SSAO original; algunas de ellas por su aplicación y otras por su detalle. Algunas de las más conocidas son las siguientes:


Qué es la oclusión ambiental y cómo ayuda a dar vida a los escenarios del videojuego
  • Screen-space ambient occlusion o SSAO. Desarrollada por Crytek, es la primera técnica de oclusión ambiental de uso extendido en videojuegos. Tanto su calidad como su coste en recursos dependen íntegramente de cómo se implemente.
  • High definition ambient occlusion o HDAO. Técnica desarrollada por AMD que perfecciona las características del SSAO original y mejora su implementación en las tarjetas de la compañía. Generalmente tiene un mejor resultado que el SSAO con el mismo coste en recursos.

Qué es la oclusión ambiental y cómo ayuda a dar vida a los escenarios del videojuego
  • Horizon-based ambient occlusion o HBAO. Del mismo modo que la anterior, busca mejorar la implementación y el impacto visual de la oclusión ambiental en algunas tarjetas gráficas; en esta ocasión de la mano de Nvidia. El HBAO+ es una evolución de esta técnica.

Qué es la oclusión ambiental y cómo ayuda a dar vida a los escenarios del videojuego
  • Voxel ambient occlusion o VXAO. También desarrollada por Nvidia; se creó para sustituir a HBAO en cuanto a calidad y fidelidad. Sus últimas iteraciones han mejorado su implementación, ya que en su lanzamiento era aun opción costosa en recursos; pero con la aparición del raytracing Nvidia parece haber dado de lado al ajuste.

Actualmente, con la aparición del hardware para la aceleración del raytracing, también existen técnicas de oclusión ambiental basadas en el trazado de rayos y que es posible usar en videojuegos; cómo es el caso del RTAO – o raytraced ambient occlusion – aunque su uso no está muy extendido aún. También existen variaciones posicionales de las que hemos enumerado más arriba; aunque estas últimas siguen teniendo mayor importancia.



III. ¿Cómo afecta al rendimiento?Hemos dicho que estas técnicas pueden ser exigentes para tarjetas gráficas modestas. Para demostrar el efecto sobre el rendimiento, nada mejor que algunas pruebas con sus respectivos resultados. En esta ocasión, volvemos a recurrir a Rise of the Tomb Raider para arrojar algunos números sobre la mesa. La obra de Crystal Dynamics hace uso de varias de estas técnicas, incluido el escurridizo VXAO, para que los entornos por los que se mueve Lara luzcan lo mejor posible; por lo que es un candidato ideal. Las pruebas las hemos realizado sobre la configuración "alta" y hemos modificado los diferentes efectos para su medición.


Qué es la oclusión ambiental y cómo ayuda a dar vida a los escenarios del videojuego

Con los resultados por delante, el efecto sobre el rendimiento del equipo es obvio; aunque no tan contundente como con otras opciones gráficas que hemos visto anteriormente – por ejemplo, el alisamiento – y que marcan una diferencia abismal. Las nuevas aventuras de Lara Croft tienen su historia con los ajustes de oclusión ambiental; en el último lanzamiento, Shadow of the Tomb Raider, el VXAO desaparece en favor del raytracing. También lo hemos incluido en la comparativa para ver cómo la implementación del HBAO+ es más adecuada.


Si tuviéramos que recomendar una configuración para este tipo de ajuste, diríamos que en juegos con mucho dinamismo y movimiento; así como aquellos con un foco claro en la competición, no merece la pena perder esos cuadros extras por un retoque visual que no vamos a apreciar. Sin embargo, en aquellos títulos con ritmos más calmados, o aquellos con un claro enfoque en una experiencia inmersiva, esta opción es más atractiva y hará lucir más nuestros videojuegos.


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