Oclusión ambiental - Ambient occlusion: Definición

La oclusión ambiental, es un método de sombreado o shading 3D que se utiliza en gráficos computarizados que ayuda a añadir realismo a la reflexión de los modelos teniendo en cuenta la atenuación de la luz, debido a la oclusión.

Oclusión: se puede definir a la acción y resultado de cerrar u obstruir algo.

A diferencia de los métodos tradicionales como el sombreado Phong, la oclusión ambiental es un método global, en el sentido de que la iluminación en cada punto de contacto opera en función de las demás geometrías en la escena que determina las áreas claras de las oscuras basado en la proximidad de las superficies.

Sin embargo, se trata de una cruda (o burda) aproximación a la iluminación global. La suave apariencia lograda por la oclusión ambiental por sí sola es similar a la que presentaría un objeto en un día nublado.

La oclusión ambiental es calculada la mayoría de las veces de la luz incidental emitida por los rayos o fotones que interactuan con la superficie de las geometrías.

Los fotones no contribuye iluminando, sino que sombrean, dejando las áreas cuyo rebote es mínimo más clara que las que tienen varios rebotes, al final las áreas filtradas serán las blancas, mientras las oscuras formaran parte des post-proceso.

Se ha popularizado en la producción de animación, debido a su relativa simplicidad y eficiencia. En la industria, la oclusión ambiental es a menudo mencionada como "luz de cielo."

El modelo de sombreado por oclusión ambiental tiene la agradable propiedad de ofrecer una mejor percepción de la forma en la que se muestran objetos 3d.

El método Monte Carlo es el algoritmo más usado debido a la interacción de los rayos con las superficies de manera más satisfactoria.

Esquema
Aquí vemos a detalle el proceso de Oclusión ambiental, donde los fotones son lanzados de la fuente e inciden en la superficie:

La dispersión de los fotones es hemiesférica, aleatoria e interactua con las normales (caras visibles de un polígono 3d) de los objetos:
Cada punto de la superficie es sombreada por una proporción de rayos intersectados iguales al número original del pasos de muestreo. Por ejemplo, en este diagrama, vemos 2 intersecciones para 6 muestreos... nuestra relación es de 1 / 3. Sustrayendo esta relación 1 obtendremos zonas oscuras en la porción ocluida de las superficies.
El proceso se repite para cada objeto, a diferencia de GI, no existe la contracción (desenfocado) de los fotones para obtener resultados fluidos:
He aquí un ejemplo
El resultado de esta técnica no debe plantearse para obtener imágenes finales, por lo general la oclusión ambiental debe ser usada con otros pases de render, como Global Ilumination y pasos de post-producción como el difuso, de entorno, color ambiental, etcétera.

En resumen:
La oclusión ambiental es una técnica para producir sombras rápidas, suaves y difusas en espacios abiertos mediante el uso de raytracing.

Se calcula mediante la determinación de si hay rebotes de los rayos de la iluminación virtual en la superficie de una malla con otras mallas (Superficies ocluidas entre sí), mayor número de rebotes es igual a más oscuridad, si aplicamos únicamente este paso, veremos que las superficies sin rebotes o perpendiculares al cielo, tienen un blanco intenso, esto no es iluminación, simplemente el color blanco de la base que puede definirse en canal alpha, entre más pasos, mayor será la disminución de esta área.

Esta técnica es útil cuando se desea un efecto de pseudo-iluminación global sin los largos tiempo de renderización que requiere la iluminación global (GI).

La oclusión ambiental es el más habitual cuando tu escena tiene luz uniforme. Efecto similar al utilizando por una luz de entorno (environment light), pero más rápido.

Bibliografía:
Ambient Occlusion: it's better than a kick to the head »
Ambient Occlusion: is a more sophisticated ambient trick »