Fenris Creations udostępnia otwartą technikę renderowania CORTAO

Fenris Creations udostępniło 12 listopada 2026 roku CORTAO — otwartą technikę ekranowej okluzji otoczenia (SSAO) przeznaczoną do gier działających w czasie rzeczywistym. Opracował ją Daniel Isheden, starszy inżynier ds. renderowania. Jest dostępna w ramach silnika Carbon, a jej implementację zoptymalizowano i przetestowano w powstającej kosmicznej grze survivalowej MMO EVE Frontier.

CORTAO to skrót od Circular Occluder Ray-Traced Ambient Occlusion. Okluzja otoczenia delikatnie przyciemnia miejsca, w których pobliska geometria zasłania światło otoczenia, dzięki czemu obiekty lepiej osadzają się w scenie, a kształty i szczegóły złożonych scen stają się czytelniejsze. Fenris twierdzi, że technika poprawia dokładność i stabilność tego efektu, nie zwiększając przy tym znacząco kosztów renderowania. Ogranicza też ciemne obwódki i zmiany cieniowania podczas ruchu kamery.

Technika nie wymaga wstępnie obliczonych danych sceny, dzięki czemu może dostosowywać się do środowisk, które gracze nieustannie budują i przekształcają. Implementację w silniku Carbon dopracowano, testując ją w otwartej przestrzeni, podczas bitew online, w megastrukturach i zamkniętych wnętrzach EVE Frontier. Projekt rozpoczął się jako niezależne badania Ishedena, zanim Fenris zapewnił środowisko produkcyjne, w którym można było testować i rozwijać technikę na dużą skalę.

Isheden opisał problem wizualny, który stał się punktem wyjścia do badań. „Niewielkie błędy cieniowania mogą sprawić, że scena, która poza tym wygląda przekonująco, wydaje się nieprawidłowa — zwłaszcza gdy stają się widoczne podczas ruchu kamery” — powiedział. Jego celem było zwiększenie dokładności przy zachowaniu budżetu renderowania dostępnego w grach.

Jak CORTAO tworzy okluzję otoczenia

W technicznym omówieniu EVE Frontier wyjaśniono, czym CORTAO różni się od SSAO opartego na horyzoncie. Technika pobiera informacje o głębi z najbliższego otoczenia, odrzuca próbki spoza potencjalnego obszaru zasłaniania, a pozostałe zamienia w kołowe zastępcze zasłaniacze, które przybliżają lokalne trójwymiarowe otoczenie piksela. Wstępnie obliczona tabela wyszukiwania określa przecięcia promieni z tymi zastępczymi obiektami, a poziom światła otoczenia wyznacza odsetek promieni, które nie zostały zasłonięte.

Technika obsługuje do 32 kierunków promieni i może dawać przydatne wyniki już przy czterech próbkach głębi na piksel. Wartości te służą różnym celom: liczba próbek głębi określa, ile zasłaniaczy zostanie utworzonych, natomiast promienie mierzą widoczność w odniesieniu do tych obiektów. Deweloperzy regulują wydajność przede wszystkim przez zmianę liczby próbek głębi.

Implementacja na GPU składa się z trzech przebiegów shaderów obliczeniowych. Przebieg wstępny zapisuje dane o głębi liniowej i wektorach normalnych w buforze z mipmapami, główny przebieg śledzi promienie względem próbkowanych zasłaniaczy, a opcjonalny filtr przygotowuje wynik do czasowego antyaliasingu lub użycia upscalerów opartych na AI. CORTAO może również generować wygięte wektory normalne, opisujące średni kierunek niezasłonięty wokół piksela na potrzeby systemów oświetlenia globalnego. Sama technika nie zawiera rozwiązania do filtrowania czasowego.

Wyniki testów porównawczych Fenris

W testach porównawczych Fenris zestawił CORTAO z GTAO, czyli techniką SSAO opartą na horyzoncie. W odtworzonej scenie kawiarni San Miguel firma podała, że CORTAO z czterema próbkami osiągnęło niższy błąd średniokwadratowy względem wzorca uzyskanego przez śledzenie promieni niż każda testowana konfiguracja GTAO. W teście prostszej sceny, sprzyjającej renderowaniu opartemu na horyzoncie, CORTAO uzyskało o 82% niższy błąd przy takim samym czasie wykonania. Gdy w tej scenie skonfigurowano obie techniki tak, by osiągały równoważny poziom błędu, CORTAO działało o 249% szybciej.

W testach Fenris największe korzyści odnotowano w scenach o dużej złożoności głębi, zwłaszcza przy większym promieniu wyszukiwania. CORTAO zapewniało bardziej spójny poziom okluzji przy wszystkich testowanych liczbach próbek i generowało mniej intensywną okluzję w pobliżu nieciągłości głębi, ograniczając ciężkie obwódki i artefakty zależne od punktu widzenia. Ogólny wynik utrzymywał się przy wszystkich testowanych rozdzielczościach i na procesorach graficznych różnych producentów.

Koszty integracji i otwarty kod

CORTAO zaprojektowano tak, by zastępowało dotychczasowy etap SSAO w silniku, wykorzystując ten sam rodzaj danych wejściowych z przestrzeni ekranu i minimalnie obciążając procesor. Głównym udokumentowanym kompromisem dotyczącym pamięci jest konieczność użycia 32-bitowego bufora głębi liniowej, który pozwala umieścić dane o wektorach normalnych obok danych o głębi. Fenris szacuje, że przejście z konfiguracji 16-bitowej wymaga dodatkowych około 5,3 MB pamięci VRAM z możliwością aliasowania przy rozdzielczości 1080p, 9,3 MB przy 1440p i 21,1 MB przy 2160p.

Dostępne są dwie implementacje na licencji MIT. Repozytorium CORTAO dla Carbon zawiera nagłówki shaderów HLSL oraz wymienia obsługę DirectX 11 i DirectX 12. Wykorzystuje maksymalny promień w przestrzeni ekranu, aby obsługiwać skrajnie duży zakres głębi we wszechświecie EVE. Ogólne repozytorium referencyjne Ishedena obsługuje natywnie HLSL i GLSL, a wśród wymienionych środowisk testowych znajdują się DirectX 11, DirectX 12, OpenGL 4.3 lub nowszy oraz Vulkan 1.0 lub nowszy.

Wydanie jest kolejnym krokiem po ogłoszeniu Fenris z 1 lipca 2026 roku, że Carbon stał się w pełni otwartym oprogramowaniem obejmującym ponad dwa tuziny modułów. W ramach tamtego wydania udostępniono moduł graficzny Trinity oraz technologie Destiny do symulacji fizyki i wyszukiwania ścieżek; obie są częścią frameworka, na którym opierają się EVE Online i EVE Frontier.

Otwarte repozytoria pozwalają zewnętrznym zespołom graficznym sprawdzić, czy wyniki Fenris można uzyskać również we własnych scenach. Dodatkowe zapotrzebowanie na pamięć VRAM i konieczność korzystania z zewnętrznego filtrowania czasowego to najlepiej udokumentowane koszty integracji. Kolejnym krokiem w ocenie przydatności CORTAO poza EVE Frontier będzie więc przetestowanie tej techniki w kompletnych potokach renderowania.