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Unreal Engine 3.5 - Liebesbrief an Hardware-Hersteller

Mass Effect, Bioshock oder Batman basieren auf der Unreal Engine 3, um nur einige Spiele zu nennen. Wir zeigen, was die um DirectX 11 erweiterte und erstmals in Batman: Arkham City eingesetzte Version 3.5 leistet.

von Hendrik Weins,
26.11.2011 09:49 Uhr

Wikipedia listet derzeit gut 100 Spiele, die auf der Unreal Engine basieren, darunter hochklassige Titel wie Mirrors Edge (2008), Mass Effect (2007) und Batman: Arkham Asylum (2009). Der neuste Titel ist Batman: Arkham City , der auf dem PC als erster die stark überarbeitete 3.5er-Version der Engine nutzt, die unter anderem DirectX-11-Unterstützung mitbringt. Plattformübergreifend war Gears of War 3 das erste Spiele mit der Unreal Engine 3.5. Monate zuvor zeigte Epic auf der Games Developer Conference (GDC) im März dieses Jahres erstmals die neueste Evolutionsstufe. Dabei gewährt die in acht Monaten programmierte Samaritan-Demo nicht nur einen Ausblick in die Zukunft, sondern zeigt vielmehr, was für eine überwältigende, beinahe fotorealistische Grafik auf dem PC mittlerweile möglich ist, wenn bei der Entwicklung keine Rücksicht genommen werden muss auf die eine halbe Dekade alte Konsolentechnik. Mark Reign bezeichnet die Demo auch als Liebesbrief an die Hardware-Hersteller, vor allem Sony und Microsoft, endlich neue Hardware auf den Markt zu bringen und die Entwicklung nicht weiter zu behindern.

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Viele der neuen Funktionen der Unreal Engine 3.5 werden auch von der Frostbite-Engine 2.0 von Battlefield 3 und Need for Speed: The Run oder der CryEngine 3 von zum Beispiel Crysis 2 beherrscht. Die Samaritan-Demo markiert nur das theoretisch Machbare. Noch überfordert die Samaritan-Demo – die keineswegs vorgerendert, sondern in Echtzeit auf einem System mit drei Grafikkarten berechnet wurde – nahezu alle aktuellen Spiele-PCs, doch in etwa ein bis zwei Jahren könnten normale Rechner bereits die benötigte Rechenleistung liefern. In der Demo rettet ein lederbemanteltes Rauhbein eine alte Dame vor prügelnden, martialisch ausgerüsteten Polizisten, indem er einen nach dem anderen brutal im Nahkampf oder per Pistole ausschaltet. Dabei hilft ihm der Umstand, dass er seine Haut durch DirectX-11-Tesselation nahtlos in eine Art Metall oder Stein verwandeln kann, um so Kugeln abzuwehren oder harte Schläge auszuhalten. So gut wie Samaritan sieht Batman: Arkham City zwar nicht aus, aber im Vergleich zu vorhergehenden Unreal-Engine-Spielen ist die Weiterentwicklung offensichtlich – nur funktioniert der DirectX-11-Modus im neuen Batman-Abenteuer derzeit so gut wie gar nicht, weshalb wir zu Illustrationszwecken Screenshots aus der Samaritan-Demo verwenden.

Bokeh-Tiefenunschärfe

Im Gegensatz zu herkömmlichen Unschärfefiltern lässt sich mit dem Bokeh-Filter bestimmen, auf welche Weise Lichtquellen gefiltert werden sollen. So erscheint der Hintergrund in der Samaritan-Demo oft nicht nur einfach unscharf, sondern wird durch eine sorgsame Auswahl punktuell aufgehellt. Beispielsweise verschwinden Lichtquellen wie Laternen nicht einfach im Nebel, sondern überstrahlen mit einem Korona- Effekt den unscharfen Hintergrund.

Mit dem Bokeh-Filter lässt sich festlegen, wie die Korona aussehen soll, um die Stimmung in diese oder jene Richtung zu beeinflussen. Während weiche, runde Formen eher eine ruhige, behagliche Atmosphäre erzeugen, sorgen harte Lichtkränze vielmehr für das Gegenteil oder simulieren wie in der Samaritan- Demo Nieselregen. Mit Hilfe dieser Filter können Spieleentwickler mit einfachen Mitteln die gewünschte Stimmung erzeugen – ganz wie beim Film.

Deferred Shading

Kurz nach der Eröffnungsszene der Samaritan-Demo fährt ein mit Suchscheinwerfern ausgestatteter Polizeiwagen durch die Nacht, die aufgrund der bis zu 123 dynamischen Lichter gar nicht so dunkel und leblos wirkt. Neben den Autoscheinwerfern sorgen vor allem die vielen Neonreklamen und Werbeschilder für schummriges Licht. Am wichtigsten für die Stimmung sind aber die Reflektionen und Spiegelungen auf dem nassen Boden oder an den feuchten Wänden. Jede Lichtquelle erhellt nicht nur ihre direkte Umgebung, sondern je nach Intensität und der Beschaffenheit der Gegend auch weiter entfernte Objekte. So spiegelt sich das typische »Powered by Unreal Engine«-Logo auf einer nassen Hauswand, und wir können die Beschaffenheit der Oberfläche erkennen sowie die Unterbrechungen der Reflektion durch einen Fensterrahmen. Auch auf der regennassen Straße spiegeln sich sämtliche Lichtquellen abhängig von Intensität und Position.

Durch Deferred Shading kann die Unreal Engine 3.5 wie auch die Frostbite-2.0-Engine von Battlefield 3 viel mehr Lichtquellen in Echtzeit berechnen als sonst möglich.Durch Deferred Shading kann die Unreal Engine 3.5 wie auch die Frostbite-2.0-Engine von Battlefield 3 viel mehr Lichtquellen in Echtzeit berechnen als sonst möglich.

Laut Epic kann das Verhalten der Reflektionen in der Entwicklungsumgebung Unreal Development Kit ganz einfach angepasst werden. Die Scheinwerfer des Autos werfen einen länglichen Lichtkegel, während die sichtbar matteren Neonröhren der Reklame den Asphalt weniger stark ausleuchten oder sich darin spiegeln. Möglich macht derart vielfältige Spiegelungen eine Technik namens Deferred Shading. Die ist zwar nicht neu, aber aufgrund der immensen Hardware-Anforderungen kam sie bislang so gut wie nie zum Einsatz. Unter DirectX 9 sowie 10 werden die Beleuchtung einer Szene sowie das gerenderte Bild unabhängig voneinander berechnet und in einem späteren Arbeitsschritt zusammengefügt. Deferred Shading unter DirectX 11 erlaubt es nun, Beleuchtung sowie Geometrieberechnungen in einem Arbeitsschritt abzuhandeln und somit nur die sichtbaren Objekte sowie Reflektionen darzustellen – das spart Rechenzeit sowie Speicherbandbreite. Je komplexer die beleuchtete Szene, desto größer fällt der Leistungsvorteil von Deferred Shading aus. Epic spricht von einer zehnmal schnelleren Berechnung im Vergleich zu DirectX 9 in dieser Demo.

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