التقنيات الرسومية (الجزء الخامس) تأثيرات الضوء والظلال Ambient Occlusion

**Ahmed.Elsayed** · 22-05-2013, 23:29

من لم يتابع الأجزاء الأقدم فليدخل على المواضيع المثبتة بالقسم وسيجد الأجزاء الأقدم من هذه السلسلة،

وفى هذا الجزء الجديد سنشرح تقنيات معالجة الضوء الجديدة وهى ما يطلق عليها بالأنجليزية Ambient Occlusion

تمهيد :

الظل هى منطقة تم حجب الضوء عنها عن طريق مجسم، ويظهر الظل بشكل المجسم الذى أعاق الضوء، ويختلف شكل الظل بحسب زاوية الضوء وعلى حسب بُعد الجسم أو قربه عن مصدر الضوء

صورة توضيحية

وفى كثير من الألعاب ستجد خيار للظلال Shadows وبه ثلاث مستويات Low و Medium و High

وهذه صورة توضيحية لتوضيح الفرق ما بين الثلاث مستويات

إذا دققت بين ال Minimum وال Medium ستجد أن هناك ظلال غير موجودة فى ال Minimum مثل الظلال الخاصة بالسياج والظلال الموجودة بالحائط ناحية اليمين ولكن تجد فرق ملحوظ ما بين ال Medium وال Maximum

وهناك خيار اَخر ممكن أن تجده فى الألعاب وهو Soft Shadows وعند تفعيله يقوم بتنعيم الظلال لتظهر بشكل واقعى أكثر

وهذه صورة توضيحية لتوضيح الفرق ما بين تفعيلها من عدمه

ولكن ستلاحظ هبوط فى معدل الأطارات بعد تفعيل هذا الخيار.

تم تطوير طرق معالجة الجرافيك للمساعدة فى ظهور الجرافيك بشكل أكثر واقعية وظهرت تقنية جديدة فى معالجة الضوء والظلال وهى Ambient Occlusion

ما هو Ambient Occlusion ؟

هى تقنية تقوم بمحاكاة الضوء فى الوقت الفعلى وأنتاج تأثيرات للضوء تضاهى ما يتم إستخدامه فى الأفلام بدون التأثير الكبير على معدل الأطارات لكى تعمل الألعاب بسلاسة

وهذه التقنية تم تطويرها عن طريق Industrial Light and Magic وتم إستخدامه لأول مرة فى فيلم Pearl Harbor وتم ظهوره لأول مرة فى الكروت الرسومية منذ عام 2003 مع سلسلة كروت Nvidia Geforce FX

وأول لعبة أستخدمت هذه التقنية هى لعبة Crysis والذى تم تطويرها بعد ذلك عن طريق شركة Crytek وصدرت بشكل رسمى فى أواخر عام 2007

وفى عام 2009 تم إضافة Ambient Occlusion فى أعدادات Nvidia Control Panel مع تعريفات الأصدار 185 وتم تدعيمها بعد ذلك لتشمل عدد كبير من الألعاب التى لا تحتوى على هذا الخيار بداخل أعدادات اللعبة وسيتم ذكر أسمائهم لاحقاً بأذن الله

كيفية تفعيل Ambien Occlusion فى أعدادات Nvidia Control Panel :

1- أضغط كليك يمين على سطح المكتب ثم أختر Nvidia Control Panel

2- أدخل على Manage 3D Settings

2- ستجد أول خيار موجود هو Ambient Occlusion وله خيارين Performance و Quality كما هو موضح بالصورة

الخيار Performance يفضل أستخدامه عند الرغبة فى تفعيل AO بدون التأثير على معدل الأطارات ولكن الخيار Quality يستخدم فى حالة الرغبة فى الحصول على أفضل أداء

مع ملاحظة أن هذا الخيار كان عبارة عن on و off عند بداية ظهوره لكن بعد ذلك تم أضافة مستوين لتفعيله مع الأصدار 256 من تعريفات Nvidia

كيف يعمل Ambient Occlusion ؟

يقوم بمحاكاة الضوء ثم يقوم بحساب قيمة سطوع كل نقطة ويقارنها بالمجسم القريب منها بمعنى أدق يقوم بتحديد ما إذا كانت النقطة التى تم إختيارها تم حجبها عن طريق مجسم قريب منها أم لا وإذا تحقق ذلك يتم تقليل سطوعها

لتوضيح هذا الكلام المعقد أنظر أولاً لهذه الصورة بدون تطبيق تأثير Ambient Occlusion

وأنظر الاَن ماذا حدث للصورة بعد تطبيق تأثير Ambient Occlution

ما حدث للصورة الثانية أنه تم محاكاة تأثير الضوء على المجسم مكوناً مناطق مضيئة ومناطق مظلمة مما أضاف واقعية أكثر للمجسم

للتوضيح أكثر أنظر إلى هذه المشهد

هذا مجسم باللون الأبيض تم معالجته عن طريق Ambient Occlusion وتم أضافة تأثيرات ظلال واقعية عليه بعكس الظلال البدائية التى تم توضيحها فى بداية الموضوع

وهذا التأثير يظهر فى الألعاب بأسم SSAO أختصاراً لكلمة Screen Space Ambient Occlusion أو بأسم HBAO أختصاراً لكلمة Horizon Based Ambient Occlusion وهى نسخة مطورة من ال SSAO والأثنين تابعين لشركة Nvidia

ومؤخراً ظهر HDAO فى لعبة Max Payne 3 وهو إختصار لكلمة High Definition Ambient Occlusion وهو من أنتاج شركة AMD ويقدم طريقة مختلفة عن التأثيرين السابقين فيقوم بأنتاج ظلال ناعمة لكنه أبطئ فى المعالجة من التأثيرين السابقين.

وفى لعبة BF3 ستجد 3 خيارات لل Ambient Occlusion وهى Off و SSAO و HBAO وهذه صورة للمقارنة بين ال 3 أختيارات

أضغط على الصورة لتكبيرها

الأماكن المحددة باللون الأحمر هى التى يظهر بها تأثير إستخدام AO بشكل واضح

وفى لعبة Far Cry 3 هناك 3 أختيارات لل AO وهى SSAO و HBAO و HDAO وهذه صورة توضيحية لكلاً منهم (أضغط على الصورة لتكبيرها)

HBAO أضاف ظلال أكثر على ورق الشجر فتظهر بلون أغمق عن ما هى موجودة فى SSAO وكما هو ظاهر ف HDAO يظهر به الظلال بشكل أنعم لكن بالكاد تستطيع ملاحظة تأثيره فى كثير من المناطق.

وعند المقارنة بين الثلاثة فى لعبة Far Cry 3 مع كارت GTX 680 على أعلى الأعدادات بدون تفعيل AA على دقة عرض 2560x1600 كانت هذه هى النتيجة

كما هو ملاحظ فهناك أنخفاض ملحوظ فى مستوى الأطارات عند إستخدام HDAO مع الكارت من Nvidia

لكن عند التجربة على كارت AMD HD 7970 كانت على نفس الأعدادات وبنفس دقة العرض كانت هذه هى النتيجة

معدل الأطارات زاد عند إستخدام HDAO بشكل ملحوظ لكنه لم يتفوق على الأنظمة الأخرى.

وبالنهاية فبالنسبة لى فأُفضل إستخدام SSAO لأنه يظهر به الظلال بشكل أفضل من HBAO ويعطى معدل أطارات أعلى فأنصح الجميع بأستخدامه مع الألعاب

وبالنسبة لقائمة الألعاب التى تم تدعيمها فى Nvidia Control Panel لتدعيم Ambient Occlusion التى وعدتكم بها

فهذه هى الألعاب التى تم تدعيمها فى تعريف 257.15 :

DirectX 9

World of Warcraft
Mirror's Edge
Fallout 3
Call of Duty 4
Call of Duty 5
Left 4 Dead
Counter-Strike Source
Half Life 2: Episode 2
Team Fortress 2
Half Life 2 (original)
Portal
Assassin's Creed
F.E.A.R. 2
GRID
Dead Space
Unreal Tournament 3
Oblivion
Armed Assault II
Left 4 Dead 2
Operation Flashpoint: Dragon Rising
Wolfenstein
AION Online
The Call of Juarez: Bound in Blood
Street Fighter IV
Dragon Age: Origins
RUSE
Need for Speed: Shift

DirectX 10

Assassin's Creed
Bioshock
Crysis
Lost Planet: Extreme Condition
Lost Planet: Colonies
Call Of Juarez
Company Of Heroes
Cryostasis
Devil May Cry 4
Farcry 2
World In Conflict
Resident Evil 5

وتم أضافة عدة ألعاب أخرى مع الأصدرات الأحدث من تعريف Nvidia

أرجوا أن يكون هذا الموضوع قد نال أعجابكم ويرجى عند نقل الموضوع ذكر المصدر وهو منتدى عرب هاردوير ونلقاكم بأذن الله مع جزء جديد من هذه السلسلة.

**Ťắќľắḿḿ** · 22-05-2013, 23:34

السلام عليكم
دعني اكون اول المعلقين اخي احمد
في الواقع انت راجل موسوعة في مجال التقنيات الرسومية و صدقني سلسلة مقالات رائعة
و انا عارف حجم الجهد و التعب الذي تبذلة ليخرج المقال بهذا الشكل جعلة الله في ميزان حسناتك
و جزيت الجنه بأذن الله

**Ahmed.Elsayed** · 22-05-2013, 23:50

المشاركة الأصلية كتبت بواسطة Ťắќľắḿḿ

السلام عليكم
دعني اكون اول المعلقين اخي احمد
في الواقع انت راجل موسوعة في مجال التقنيات الرسومية و صدقني سلسلة مقالات رائعة
و انا عارف حجم الجهد و التعب الذي تبذلة ليخرج المقال بهذا الشكل جعلة الله في ميزان حسناتك
و جزيت الجنه بأذن الله

ربنا يخليك والله أنا لسه مخلص الموضوع وزهقان بس كلامك رفع معنوياتى شكراً ليك

وأنا بصراحة السلسلة كانت فكرة الأخ أحمد عبد الوهاب والمفروض مكنتش أنزل الجزء الخامس بس الحماسة أخدتنى والمشكلة أن الأخ أحمد عنده أمتحانات فمش عارف أكلمه أتفق معاه إذا كنت هعمل الجزء السادس والسابع ولا لأ.

**M o h a m a d** · 23-05-2013, 00:04

شكرا أخي أحمد
مجهود جبار والله يعطيك العافية

**MrTom** · 23-05-2013, 00:09

و الله أنا بجد مش عارف أقولك أية حبيبنا أحمد موضوع فى التانى فى الخامس الواحد كده مش هيقعد يذاكر :D

سلمت أناملك على هذا الموضوع المتميز

تم التقييم بالطبع

**mmels** · 23-05-2013, 00:11

اشكرك اخي احمد علي الحاجات الحلوة دي

لك تقييم محفوظ يا صديقي ودائما من ابداع الي اخر

**HerOIraK** · 23-05-2013, 01:15

شكرا لك على الدرس الجميل والشرح الوافي ..

انا منتظر الدرس القادم بفارغ الصبر ..

**amr_elmasry** · 23-05-2013, 01:20

مشكور اخى احمد على الموضوع وهو موضوع مفيد جدا وانا استفدت منو

**Ĩ ф И_ Ĥ Ξ λ Я Ŧ £** · 23-05-2013, 01:25

الله يعطيك العافية ابو حميد :D شكلك تعبت كتير عموضوع والله يقويك على باقي الاجزاء

لك تقييم اخر ايضا قريبا

**Ahmad Rady** · 23-05-2013, 02:43

سلمت اناملك والله مجهود رائع ويشكر من عبقري الجرافيك

أسأل الله أن يجزيك خير الجزاء

**UNREAL** · 23-05-2013, 03:13

لمثل هذا المقالات وجد عرب هاردوير، ألف شكر أخي أحمد على سلسلة مواضيعك المتميزة والراقية، تم التقييم وهو أبسط ما يمكن عمله لك مقابل مثل هذه التحفة التي قدمتها للقراء

**ayoub_bob** · 23-05-2013, 05:11

مجهود رائع
تسلم اخى العزيز احمد على مجهودك الرائع
لك تحيانى اخى العزيز

**MOSAHADIDI** · 23-05-2013, 09:08

مبدع كالعاده اخي احمد....

ولكن لي سؤال لو سمحت لي....

ما هو سر تفوق بطاقات AMD عند تفعيل خاصيه HDAO???

**Ahmed.Elsayed** · 23-05-2013, 11:56

المشاركة الأصلية كتبت بواسطة MOSAHADIDI

مبدع كالعاده اخي احمد....

ولكن لي سؤال لو سمحت لي....

ما هو سر تفوق بطاقات AMD عند تفعيل خاصيه HDAO???

لا أعتقد أن شركة Nvidia ستهتم بتعديم تقنية تم إنتاجها عن طريق شركة AMD فى الوقت الذى تحتكر فيه Nvidia تقنيات Ambient Occlusion السابقة وتدعمها فى كثير من الألعاب

و HDAO تقنية جديدة ولا يوجد معلومات كافية عنها وغير معلوم إذا كان سيتم تدعيمها فى تعريفات AMD للعمل مع الألعاب التى لا تدعمها أم لا

وإذا لم يتم ظهور HDAO بشكل رسمى فى تعريفات AMD ستضيع هباء لأن الألعاب الشهيرة التى تدعم HDAO هى Max Payne 3 و Far Cry 3 فقط وهذا طبعاً غير كافى

وحتى إذا تم تدعيم HDAO بشكل رسمى فى تعريفات كروت AMD الجديدة ستقوم Nvidia بعمل نظام أفضل منه بمراحل مثلما قامت بعمل أنظمة التنعيم FXAA و TXAA والتى تفوقت على نظام التنعيم MLAA الذى تم إنتاجه من AMD