Screen Space Ambient Occlusion(SSAO)

SSAO是一种将全局光照中的遮挡效果实时渲染的技术,通过屏幕空间操作提高计算效率。本文介绍了SSAO的基本原理、Crytek SSAO、Maria SSAO、Volumetric Obscurance等方法,并探讨了后处理模糊等技术,展示了不同SSAO算法的对比效果。

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1. 简介

AO(Ambient Occlusion)是全局光照中(Global Illumination)中一个很重要的概念,主要用来描述物体间的相互遮挡关系 以及漫射光线之间相互作用的效果。AO的主要方法是在每个采样点上计算它被其它几何体元遮挡的程度,进而得到在一个统一的光照强度下场景中的软阴影效果的图形算法。一般的3D处理软件中均有该算法提供,但是所有这些都是基于离线的渲染,直到在CryTek提出了Screen Space Ambient Occlusion(SSAO)之后。它通过使用后处理渲染中的一些常用信息(如Depth, Position等)将传统的基于3D空间的AO计算转换到完全基于2D屏幕空间的操作,大大提高了计算效率,而且得到了很不错的渲染效果,进而使得这样一个重要的技术在游戏中的应用变得可行。现在SSAO已经是每个主流引擎必备的一个后处理特效。

2. 原理

传统的AO实现方法通常是使用光线跟踪的来完成。通过从每个可视点发出若干条光线 ,并与全局的场景进行相交测试来得到相应点的AO值。这些发出的光线通常是在目标点的法向量所决定的一个半球空间内(与之对应的另外半球内没有贡献)。典型的AO计算公式如下所述:

其中的n表示几何体元在P点外所对应的法向量,V为相应的可见函数,表示对应的半球空间,表示半球体P点处射出的方向向量。AO值的计算通过对围绕P点的半球体上的局部AO值进行积分而得到,由此可见函数V为二值函数,即其可能值为0或1,分另表示在从P点处在n方向上不可以或可以看到环境中的其它几何体。

另外,上式中的积分表达意味着在理想情况下需要发射出无数条光线来完成当前点的AO值计算,而这在实践中是不可行的,即便是PBRT中,因而需要将其离散化以变得具有可行性(如使用Monte Carlo积分变换)

经过这样离散化操作之后,该算法就已经具有可行性了,如果手边有一个光线跟踪渲染引擎的话只需将上述公式实现后并结合随机采样就可以实现一个较高质量的AO渲染。但是对于游戏中需求的实时渲染来说的话同样不可行,因而这样基于3D空间计算的代价仍然很大,这也就是SSAO产生的原因。

3. Crytek SSAO

Crytek最早提出了基于屏幕空间的AO算法,因此就称之为SSAO。在此之后与之类似或不同方面改进行的SSAO算法不断涌现。其算法实现较为简单直白:首先,提供一张存储随机向量的纹理,然后在PS中通过这些随机向量构造出3D空间中的随机采样点;通过2D投影并采样深度纹理得到这些对应的采样点处

<think>好的,我现在需要解决用户的问题:如何在Unity中配置Screen Space Ambient OcclusionSSAO)仅应用于背景而不影响角色。根据用户提供的引用内容,我需要结合Unity的功能和可能的优化方法来实现这一点。 首先,我应该回顾SSAO的基本原理。SSAO是一种屏幕后处理效果,用于增强场景的深度感和真实感,通过在屏幕空间计算环境光遮蔽来实现。用户希望这种效果只作用于背景,而不影响角色模型。这意味着需要区分渲染的层次,可能通过某种遮罩或分层渲染的方式。 接下来,查看用户提供的引用。引用[3]提到Unity的Shader变体管理和URP如何根据激活的功能排除某些变体。这可能涉及到Shader的关键字控制,但不确定是否直接相关。引用[4]提到Compute Shader用于GPU并行计算,或许可以用于处理遮罩或分离渲染元素,但需要进一步考虑。 可能的解决方案包括使用层(Layers)来区分角色和背景,然后在SSAO后处理中排除角色层。或者,使用自定义的渲染管线和Shader,通过模板缓冲(Stencil Buffer)或深度测试来控制哪些部分应用SSAO。 在URP中,SSAO通常作为渲染器功能添加。可能需要修改SSAOShader,使其只处理特定层。例如,在渲染SSAO时,只对背景层的物体进行计算。这可以通过在Shader中添加层判断,或者在渲染SSAO时设置相机的Culling Mask,仅包含背景层。 具体步骤可能如下: 1. 将角色和背景分配到不同的层,比如“Character”和“Background”。 2. 在URP的渲染器设置中,找到SSAO的渲染功能。 3. 调整SSAO的渲染通道,使其仅对“Background”层进行采样和计算。 4. 可能需要修改SSAOShader代码,添加层过滤的逻辑,或者在渲染SSAO时调整相机的Culling Mask。 另外,引用[2]提到频繁激活/禁用带有Animator的GameObject可能有问题,因此应避免通过启用/禁用角色来达到效果,而应采用渲染层的方法更稳妥。 验证步骤可能包括:检查角色是否完全不受到SSAO影响,以及背景是否正确应用了效果。可能需要使用Frame Debugger或RenderDoc分析渲染过程,确保SSAO仅作用于指定层。 总结,关键点在于利用Unity的层系统和渲染管线的配置,结合Shader的修改或渲染设置,来分离角色和背景的处理。需要查阅URP的文档,了解如何自定义后处理效果的渲染层,并可能调整Shader代码中的采样逻辑。</think>在Unity中实现SSAO仅作用于背景而不影响角色,可以通过以下步骤配置: ### 方法步骤 1. **分层渲染设置** - 在Unity编辑器中创建两个新层:$Background$ 和 $Character$ - 将场景中的背景物体分配到$Background$层 - 将角色模型分配到$Character$层 2. **URP渲染器配置** ```csharp // 通过C#脚本修改渲染目标层 var ssao = GetComponent<UnityEngine.Rendering.Universal.ScreenSpaceAmbientOcclusion>(); ssao.OverrideCameraCullingMask(LayerMask.GetMask("Background")); ``` 此代码需要添加到管理SSAO效果的组件中[^3] 3. **Shader修改(可选)** ```hlsl // 在SSAO Shader中添加层判断 if (unity_LayerMaskTest(_CharacterLayer, v.vertex)) discard; ``` ### 验证方法 使用Frame Debugger观察: - SSAO Pass只处理$Background$层的深度纹理 - 角色模型的深度信息不被SSAO着色器采样
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