Screen Space Ambient Occlusion

Screen Space Ambient Occlusion

    简称SSAO，是实现AO的一种方法，其运算量低且效果还可以接受，所以用作实时渲染AO算法。SSAO又细分有多种算法，其中有Crytek的SSAO，有nVidia的HBAO等，而最简便的是GameDev上一篇SSAO文章里的方法。无论什么方法，都是通过采样像素附近区域的几何信息，计算遮蔽因数。HBAO方法比较复杂，但有理论依据，而GameDev的方法比较简单，通过调整相关参数就能得到满意效果，如下图（是的，又是茶煲一个）：

 

本文也就是GameDev方法的中文注释。

    既然SSAO称为SSAO，那么这个方法肯定是在Screen Space内实施的，Screen Space也就是Deferred Shading内Geometry Stage的输出。在Geometry Stage，场景内所有物体的Geometric Information都记录到G-Buffer上。一般情况下，G-Buffer的分辨率与BackBuffer相同，也就是说，G-Buffer与计算机屏幕是点对点的，所以，凡是围绕G-Buffer做文章的技术，都可以称之为基于Screen Space的技术，例如有基于Screen Space的AA算法，有Screen Space Subsurface Scattering算法等。

    此方法基本思路是，遮蔽因数由1.遮蔽与被遮蔽者之间的距离及2.遮蔽者的Normal与被遮蔽者之间的夹角有关：Occlusion = max( 0.0, dot( N, V) ) * ( 1.0 / ( 1.0 + d ) )。其中，N是当前像素（被遮蔽者）的Normal，V是由被遮蔽者指向遮蔽者的归一化向量，d是遮蔽与被遮蔽者之间的距离，如图：

 

NVd都可以从G-Buffer获取，具体方法可参阅我之前的《Deferred Shading》，这里也粗略说一下，N就是G-Buffer的Normal（view space），V=normalize(P1-P2)，P1及P2分别是遮蔽者和被遮蔽者的view space position，P1及P2从G-Buffer的Depth恢复出来。需要注意的是，这里的NVd一定要在同一个Space下（例如在View Space），这样的计算结果才有意义。

    遮蔽者也就是Occluder通过采样像素临近区域来获取，采样坐标是上下左右1像素旋转45度及90度确定，并且加入噪声texture对采样坐标进行一定的位移，减少采样模式的重复出现。

    SSAO处理是在Geometry Stage之后进行，可以作为单独一个Stage或者与Lighting Stage结合在一起。下面的SSAO及NOAO的对比：

 

 

请注意茶煲的把柄附近区域的颜色。

    GameDev上还介绍了Backface occlusion的实现，增强AO效果。

    SSAO是一个不错渲染效果，有兴趣的朋友可以自己试试，对于已实现Deferred Shading的renderer来说，添加SSAO效果相对来说很方便。