首先，解釋清楚什麼是環境光剔除（Ambient Occlusion short for AO）
AO技術可以讓虛擬環境更加真實而有效地模擬出現實世界的光照，其基本思想是，從一個點的每個方向散射的環境光，被場景遠處的地方接收到的數量，估算出接收到的光數量，就代表該點處的AO值。所以，有了這個想法的基礎，通過數學上或經驗的論證，可以給定點可見的半球表面積來計算：
給場景添加環境光剔除，可以極大的提高視覺保真度，正因如此，如何計算環境光剔除的方法已經引起了很多的思考，但就目前的狀況來看，有兩種方式實現：
- 靜態的算法：提前計算好場景中幾何體的環境光剔除
- 動態的算法：每幀計算場景中幾何體的環境光剔除
著名的算法是：SSAO（Screen—Space Ambient Occlusion），其基本思路是，通過攝像機的深度緩衝（z緩衝區），來近似計算出每個像素的可訪問性，這樣就可以用來遮蔽屏幕上的所有像素了。SSAO技術的亮點在於，很容易集成到現有的渲染管線中（尤其是延遲着色—後期效果處理），但是不足之處在於，深度緩衝區並不能真實地表示場景中幾何體，所以有時候會出現許多奇怪的僞像。
體素場景中的環境光剔除技術
講到這裏，對於體素類的遊戲，要是先環境光剔除，有一個非常快的算法。其基本思想是，一個體素的每個頂點處的環境光剔除值僅跟其相鄰的體素相關。基於此，一個頂點可能最多有4種的剔除類型：
由此，我們可以推導出一個計算公式，邊1和邊2的值（0和1）取決於其側面的體素的存在與否，Corner的值取決於其角部的體素存在與否。公式如下：
具體來講，將一個cube劃分成六個面，每個面上四個點，每個點搜索它的左、右、上、對角四個方向上有沒有cube。
/// <summary>
/// 24 個點，每個點下有四個方向：上、左、右、對角
/// </summary>
public static List<List<Vector3>> Pads = new List<List<Vector3>>
{
new List<Vector3>()
{
new Vector3(0,0,1),
new Vector3(1,0,1),
new Vector3(0,-1,1),
new Vector3(1,-1,1),
},
new List<Vector3>()
{
new Vector3(0,0,1),
new Vector3(-1,0,1),
new Vector3(0,-1,1),
new Vector3(-1,-1,1),
},
new List<Vector3>()
{
new Vector3(0,0,1),
new Vector3(1,0,1),
new Vector3(0,1,1),
new Vector3(1,1,1),
},
new List<Vector3>()
{
new Vector3(0,0,1),
new Vector3(-1,0,1),
new Vector3(0,1,1),
new Vector3(-1,1,1),
},
new List<Vector3>()
{
new Vector3(0,1,0),
new Vector3(0,1,-1),
new Vector3(1,1,0),
new Vector3(1,1,-1),
},
new List<Vector3>()
{
new Vector3(0,1,0),
new Vector3(-1,1,0),
new Vector3(0,1,-1),
new Vector3(-1,1,-1),
},
new List<Vector3>()
{
new Vector3(0,0,-1),
new Vector3(1,0,-1),
new Vector3(0,-1,-1),
new Vector3(1,-1,-1),
},
new List<Vector3>()
{
new Vector3(0,0,-1),
new Vector3(-1,0,-1),
new Vector3(0,-1,-1),
new Vector3(-1,-1,-1),
},
new List<Vector3>()
{
new Vector3(0,1,0),
new Vector3(1,1,0),
new Vector3(0,1,1),
new Vector3(1,1,1),
},
new List<Vector3>()
{
new Vector3(0,1,0),
new Vector3(-1,1,0),
new Vector3(0,1,1),
new Vector3(-1,1,1),
},
new List<Vector3>()
{
new Vector3(0,0,-1),
new Vector3(1,0,-1),
new Vector3(0,1,-1),
new Vector3(1,1,-1),
},
new List<Vector3>()
{
new Vector3(0,0,-1),
new Vector3(-1,0,-1),
new Vector3(0,1,-1),
new Vector3(-1,1,-1),
},
new List<Vector3>()
{
new Vector3(0,-1,0),
new Vector3(1,-1,0),
new Vector3(0,-1,-1),
new Vector3(1,-1,-1),
},
new List<Vector3>()
{
new Vector3(0,-1,0),
new Vector3(1,-1,0),
new Vector3(0,-1,1),
new Vector3(1,-1,1),
},
new List<Vector3>()
{
new Vector3(0,-1,0),
new Vector3(-1,-1,0),
new Vector3(0,-1,1),
new Vector3(-1,-1,1),
},
new List<Vector3>()
{
new Vector3(0,-1,0),
new Vector3(-1,-1,0),
new Vector3(0,-1,-1),
new Vector3(-1,-1,-1),
},
new List<Vector3>()
{
new Vector3(-1,0,0),
new Vector3(-1, -1,0),
new Vector3(-1,0,1),
new Vector3(-1,-1,1),
},
new List<Vector3>()
{
new Vector3(-1,0,0),
new Vector3(-1,1,0),
new Vector3(-1,0,1),
new Vector3(-1,1,1),
},
new List<Vector3>()
{
new Vector3(-1,0,0),
new Vector3(-1,1,0),
new Vector3(-1,0,-1),
new Vector3(-1,1,-1),
},
new List<Vector3>()
{
new Vector3(-1,0,0),
new Vector3(-1,-1,0),
new Vector3(-1,0,-1),
new Vector3(-1,-1,-1),
},
new List<Vector3>()
{
new Vector3(1,0,0),
new Vector3(1,-1,0),
new Vector3(1,0,-1),
new Vector3(1,-1,-1),
},
new List<Vector3>()
{
new Vector3(1,0,0),
new Vector3(1,1,0),
new Vector3(1,0,-1),
new Vector3(1,1,-1),
},
new List<Vector3>()
{
new Vector3(1,0,0),
new Vector3(1,1,0),
new Vector3(1,0,1),
new Vector3(1,1,1),
},
new List<Vector3>()
{
new Vector3(1,0,0),
new Vector3(1,0,1),
new Vector3(1,-1,0),
new Vector3(1,-1,1),
},
};
構造完一個 cube 上 24 個頂點處的4個方向（這24個點的順序必須和方塊 mesh 中的頂點一一對應），接下來就判斷每個點的每個方向上時候有沒有方塊存在：
private static int isOccupied(Vector3 pos)
{
int x = (int)pos.x;
int y = (int)pos.y;
int z = (int)pos.z;
if (x < 0 || y < 0 || z < 0)
{
return 0;
}
if (// constrain condition, x y z can not beyond ths largest shape)
{
return // your condition, if cube exists at position (x,y,z) 1,else 0;
}
else
{
return 0;
}
}
準備完成之後，需要計算，其主要邏輯如下：
/// <summary>
/// 計算 pos 處的 cube 在全體 cubes 中的 AO 值，保存在每個頂點顏色的 alpha 值中
/// </summary>
/// <param name="pos">該 cube 的位置信息</param>
/// <param name="color">該 cube 的顏色</param>
/// <returns></returns>
public static Color[] GetAOVetexColorsByPosAndColor(Vector3 pos, Color color)
{
Color[] colors = new Color[24];
for (int i = 0; i < 24; i++)
{
List<Vector3> offset = Pads[i];
int u = isOccupied(pos + offset[0]);
colors[i] = new Color(color.r, color.g, color.b);
if (u == 1)
{
colors[i].a = 1;
continue;
}
int r = isOccupied(pos + offset[1]);
int l = isOccupied(pos + offset[2]);
int c = isOccupied(pos + offset[3]);
if (l == 1 && r == 1)
{
colors[i].a = 0.6f;
continue;
}
else
{
int type = 3 - (r + l + c);
switch (type)
{
case 0:
colors[i].a = 0.7f;
break;
case 1:
colors[i].a = 0.8f;
break;
case 2:
colors[i].a = 0.85f;
break;
case 3:
colors[i].a = 1f;
break;
default:
break;
}
}
}
return colors;
}
調用如下代碼實現：
public void UpdateAOColor()
{
this.vertexAOColors = VertexAOUtils.GetAOVetexColorsByPosAndColor(this.point.pos, this.color);
this.mesh.colors = this.vertexAOColors;
}
以上的邏輯，最主要的是那24個點的構造，每個點有四個方向：up、left、right、corner；這四個方向決定了這個點出的AO值類型，得到類型之後，我們定義一個規則：左右都有的類型alpha值爲 0.6，0類型的 alpha 值0.75, 1 類型的爲0.8， 2 類型的爲 0.85，3 類型的爲1（即不做處理）因此，將一個 mesh 的 AO 信息存儲在 mesh 的 colors 中，由此可見，跟上面的分類對上號。
當然，計算完顏色信息之後，還需要在 shader 中使用頂點的顏色信息信息，計算一些效果，關於這部分先不表，下次我們詳細說明如何在 shader 中使用 mesh 的顏色信息在屏幕上正確渲染出 AO 效果。
參看：https://0fps.net/2013/07/03/ambient-occlusion-for-minecraft-like-worlds/
這位大神說的很明白，關於這個帖子的其他問題，我們後面一一進行拆解。下回見。