Seite 5: Grafik-Effekte einfach erklärt - DirectX 11, Raytracing & Co.

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Inhaltsverzeichnis

1

Einleitung
DirectX 11

2

Voxel-Grafik
Physik

3

Globale Beleuchtung
Feuer, Rauch & Wasser

4

Deferred Shading
Ambient Occlusion

5

Spielen in echtem 3D
Kantenglättung und Texturfilter

6

Echtzeit-Raytracing

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Spielen in echtem 3D

Was es bringt: dreidimensionaler Eindruck in Spielen
Wer es kann: stereoskopische 3D-Brillen und Monitore
Was es kostet: je nach Technik bis zu 50 Prozent Leistung

Spezielle 3D-Kameras mit zwei Linsen erstellen stereoskopisches Bildmaterial bereits bei der Aufnahme.

Stereoskopische Darstellungstechniken sollen Spiele für das menschliche Auge dreidimensional erscheinen lassen. Während die meisten Grafiktricks der Entwickler möglichst fotorealistische Spielszenen auf konventionellen Monitoren zum Ziel haben, täuschen 3D-Brillen und -Monitore unsere Augen und erzeugen ein scheinbar dreidimensionales Abbild. Alle entsprechenden Techniken zur dreidimensionalen Darstellung basieren auf der Stereoskopie. Dabei wird unseren beiden Augen jeweils ein leicht verschobenes Bild derselben Szene untergeschoben. Da unser Gehirn Tiefeninformationen aus den Unterschieden zwischen den vom linken und vom rechten Auge gelieferten Informationen ermittelt, lässt es sich täuschen. In der Realität liefert aber auch die sich ständig ändernde Krümmung der Augenlinse beim Fokussieren auf weitere oder nähere Objekte zusätzliche Tiefeninformationen. Ebenso versucht das Auge bei den gängigen 3D-Darstellungsverfahren, wie vom alltäglichen Sehen gewohnt, die momentan betrachteten Gegenstände »scharf zu stellen«.

Für den dreidimensionalen Eindruck auf einem 3D-Fernseher ist eine passende 3D-Brille nötig – sonst stören die versetzten Doppelbilder.

Da die Objekte oder Figuren trotz der vorgegaukelten Räumlichkeit aber alle in derselben Entfernung auf dem zweidimensionalen Monitor dargestellt werden, scheitert der Fokussierungsversuch des Auges, was sich in Schwindel oder Übelkeit ausdrücken kann. Derzeit buhlen zwei Techniken um die Gunst der Käufer: Nvidias 3D-Vision-Kit mit Shutter-Brille für 130 Euro, das einen der noch seltenen 120-Hz-TFTs voraussetzt. Der ist nötig, um jedem Auge annähernd flimmerfreie 60 Bilder pro Sekunde liefern zu können. Teurer sind spezielle 3D-Monitore, die per facettierter Oberfläche zwei Bilder gleichzeitig darstellen, wovon jedes Auge mittels einer polarisierten Brille nur das jeweils passende wahrnimmt. Eine der ersten 3D-Techniken lebt ebenfalls wieder auf: Nvidia will in Kürze jeder Grafikkarte eine der bekannten Rot-Grün-Brillen beilegen, um jedem Käufer mit Hilfe der passenden Treibereinstellung ein rudimentäres 3D-Erlebnis unabhängig vom verwendeten Monitor zu ermöglichen.

Kantenglättung und Texturfilter

Was es bringt: vermeidet pixelige Kanten und matschige Texturen
Wer es kann: alle Grafikkarten
Was es kostet: je nach Einstellung wenig bis viel Leistung

Geglättete Pixeltreppen und stets scharfe Texturen steigern die Atmosphäre und Glaubwürdigkeit. Kantenglättung oder Anti Aliasing (kurz: AA) erhöht die optische Qualität in den meisten Spielen deutlich. Denn alle auf Ihrem Monitor gezeigten Objektkanten oder Linien bestehen aus einzelnen, aneinander gereihten Pixeln. Solange die Pixelketten exakt horizontal oder vertikal zur Kamera verlaufen, stellt das kein Problem dar, da die Linien homogen und glatt wirken. Meist verlaufen Kanten im Spiel aber schräg und wirken bei genauer Betrachtung wie unrealistische Pixeltreppen. Genau diese Treppenbildung wird durch Kantenglättung gemindert. Dazu analysiert die Technik die umliegenden Pixel und schafft einen farblichen Übergang zwischen Pixeltreppe und Hintergrund.

Je höher die Anti- Aliasing-Stufe, umso mehr Pixel werden in diese Berechnung mit einbezogen und umso glatter wirken die schrägen Kanten danach. In der niedrigsten Einstellung 2x AA bleibt der Performance- Hunger moderat, allerdings gelingt auch die Kantenglättung nur mittelmäßig. Ab 4x AA verschwinden die hässlichen Pixeltreppen fast vollständig, die Einstellung kostet aber selbst auf High-End-Grafikkarten spürbar Leistung.

Eine Unterart der Kantenglättung ist Transparenz-AA, das auch die Kanten von durchsichtigen Texturen wie Zäunen oder Drahtgittern glättet. Die anisotrope Texturfilterung (kurz: AF) verschönert dagegen die Texturen im Spiel. Ohne AF verschwimmen die Polygontapeten in der Ferne sowie bei fla chem Blickwinkel. Vor allem in Titeln mit sich häufig wiederholenden Texturen wie etwa die Strecken in einem Rennspiel gewinnt die Optik durch die anisotrope Texturfilterung enorm. Anders als Antialiasing können Sie AF heute bei fast allen Titeln aktivieren, da der Leistungseinbruch auf modernen Grafikkarten meist nur sehr gering ausfällt.