逼真的照明是创建身临其境且视觉上令人惊叹的3D图形的最关键方面之一。实现逼真的光影相互作用可以将图片与视频游戏、计算机生成的图像（CGI）电影和建筑可视化中的真实图片区分开来。环境光遮蔽（AO）和全局光照（GI）是支持这种真实感的两种关键方法。
这篇文章将探讨GI和AO的工作原理、它们的区别以及它们在3D渲染中如何相辅相成。
全局照明简介
一种称为全局照明的基本照明方法可复制光线在数字环境中与现实世界的交互方式。为了生成更逼真的虚拟环境，全局照明（GI）使光线能够在场景中反射、折射和漫射。
当光线照射到表面时，它的一部分被吸收，而其余部分被反射，从而照亮附近的表面。
此过程会产生颜色溢出（一个对象中的颜色反射到另一个对象上）和柔和阴影（由间接照明引起）等效果。
一些示例
房间里的阳光：当阳光透过窗户进入时，它不仅会直接照亮地板;它还会从墙壁、家具和其他表面反射，柔和地照亮整个房间。
墙壁上的颜色反射：如果将红色对象放置在白色墙壁附近，您可能会注意到墙壁上有淡淡的红色色调。发生这种情况是因为光线从红色物体上反射并带有一些颜色。
树下的柔和阴影：在阳光明媚的日子里，树下的阴影并不完全是黑色的。光线从地面、树叶和天空反射，用柔和的自然光填充了一些黑暗。
通用的GI技术
光能传递（Radiosity）：通过将场景划分为较小的元素并分配光能来计算漫反射互反射。
光子映射：此方法模拟光子（光粒子）在场景中的旅程。光子从光源发射，四处反射并与表面交互。
光线追踪（路径追踪）：从摄像机发射光线，以逼真的方式模拟光线反射。
环境光遮蔽简介
环境光遮蔽（AO）是一种着色技术，它通过使环境光被阻挡的区域（如裂缝和对象交叉点）变暗来增强对比度和深度。与GI不同，AO不模拟真实的光线行为，但有助于创建更逼真的深度感知。
AO计算到达表面的环境光量。狭小空间中的区域接收到的光线较少，看起来更暗。
此效果通过在遮挡区域添加细微的阴影来提高真实感。
一些示例
房间的角落：在自然采光的房间中，两面墙相交的角落通常看起来比墙壁中间更暗，因为到达这些区域的间接光较少。
家具下方：桌子或沙发下方的区域通常比周围环境更暗，即使在光线充足的房间里也是如此。
面料和衣服中的褶皱：在现实生活中，衬衫的折痕或窗帘的褶皱会因为它们会捕获环境光而显得更暗。AO在角色模型和织物模拟中增强了这些小细节。
常见的AO技术
屏幕空间环境光遮蔽（SSAO）：使用深度缓冲区数据实时估算AO。
光线追踪环境光遮蔽（RTAO）：使用光线追踪进行更准确的AO计算。
比较GI和AO
相似性
这两种技术都用于增强真实感并在3D场景中创建自然的照明感。如果没有AO或GI，场景看起来会很平淡且缺乏深度。
两者都会影响阴影。AO有助于使遮挡区域变暗以创建柔和的局部阴影，而GI允许处理间接照明，从而创建更自然的柔和阴影。
将它们组合起来以获得更好的效果。AO不能替代GI，但可以用作增强对比度的补充剂。
差异
尽管环境光遮蔽（AO）和全局照明（GI）都提高了3D图形的真实感，但它们具有不同的用途。通过计算间接光反射，GI可以复制真实世界的照明，从而产生准确的渗色和柔和、逼真的阴影。另一方面，AO通过使光线被阻挡的角落和折痕等区域变暗来改善阴影，而不是模仿真实光线。
虽然AO是轻量级的，经常用于游戏和轻量级3D模型，以提供深度而不会产生过多的计算成本，但GI的复杂性会对性能产生重大影响，使其成为电影、建筑可视化和AAA游戏的完美选择。
全局照明（GI）模拟光线如何从表面反射，从而创建与环境动态反应的柔和自然照明。此技术通过捕获照亮阴影区域的间接光来增强真实感，这与光在现实世界中的行为非常相似。
另一方面，环境光遮蔽（AO）是一种着色方法，可使光线难以到达的区域变暗，例如角落、裂缝和物体下方。虽然AO不模拟光线反射，但通过强调遮挡区域中的柔和阴影来帮助增强深度感知。
全局照明和环境光遮蔽在创建逼真的3D场景方面都起着至关重要的作用。虽然GI对于模拟光线行为至关重要，但AO是增强阴影和深度的宝贵补充。这两种技术的结合（尤其是与现代GPU加速相结合）可在游戏和CGI中实现高度身临其境的视觉效果。
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