Occlusion Culling – Frustum Culling jsou optimalizační techniky používané v herním vývoji pro zvýšení výkonu tím, že se zabrání renderování objektů, které nejsou viditelné pro hráče. V podstatě jde o to, aby grafická karta nepracovala zbytečně na vykreslování toho, co stejně nevidíme.

Zjednodušené vysvětlení: Jak funguje Occlusion Culling – Frustum Culling funguje?

Představte si, že stojíte v místnosti s oknem. Vidíte jen to, co je přímo před vámi a co se vejde do rámu okna. Frustum Culling je jako tento rám okna – určuje, které objekty jsou v zorném poli kamery (hráče) a které jsou mimo něj. Vše mimo rám okna se jednoduše nerenderuje.

Occlusion Culling jde ještě o krok dále. Představte si, že před oknem stojí velká skříň. I když je teoreticky část objektů „za“ skříní v zorném poli, skříň je zcela zakrývá. Occlusion Culling tedy zamezí vykreslování objektů, které jsou zakryty jinými objekty ve scéně, a to i tehdy, jsou-li v zorném poli definovaném Frustum Culling.

Proč je to důležité? (Vliv na vizuál a hratelnost)

  • Výrazné zvýšení FPS (počet snímků za sekundu), protože grafická karta nemusí zpracovávat zbytečné objekty.
  • Plynulejší herní zážitek, obzvláště v rozsáhlých a detailních prostředích.
  • Optimalizace využití paměti grafické karty.
  • Možnost dosáhnout vyšších grafických nastavení bez snížení výkonu.

Příklady v praxi: Které hry využívají Occlusion Culling – Frustum Culling?

Téměř všechny moderní 3D hry používají nějakou formu Occlusion Culling a Frustum Culling. Například rozsáhlý otevřený svět ve hře The Witcher 3: Wild Hunt by nebyl hratelný bez těchto technik. Podobně, hra Cyberpunk 2077, která je známá svou detailní grafikou a rozsáhlým městem, heavily spoléhá na Occlusion Culling a Frustum Culling k zajištění přijatelné snímkové frekvence. Dále, hry jako Assassin’s Creed Valhalla a Red Dead Redemption 2 také využívají tyto techniky k optimalizaci rozsáhlých otevřených světů.

Výhody a nevýhody

Výhody

  • Výrazné zvýšení výkonu (FPS).
  • Optimalizace využití systémových prostředků.
  • Plynulejší herní zážitek.

Nevýhody

  • Zvýšená komplexita vývoje a optimalizace.
  • Potřeba správného nastavení, aby se předešlo vizuálním artefaktům (např. náhlé „vyskakování“ objektů).
  • Mírné zvýšení nároků na CPU (kvůli výpočtům viditelnosti).

Související technologie

Occlusion Culling a Frustum Culling úzce souvisí s dalšími optimalizačními technikami, jako jsou level of detail (LOD), které snižují detail objektů na dálku, a batching, který slučuje více objektů do jedné dávky pro efektivnější renderování. Další příbuznou technikou je portal rendering, který rozděluje scénu na menší oblasti a renderuje jen ty, které jsou viditelné přes „portály“.

Technologie v kostce

Typ Technologie Optimalizace renderování
Hlavní Přínos Zvýšení FPS a optimalizace výkonu
Klíčoví Vývojáři Všechna herní studia
Typické Použití Všechny 3D hry, zvláště s rozsáhlými scénami
Příklady Her The Witcher 3, Cyberpunk 2077, Assassin’s Creed Valhalla, Red Dead Redemption 2