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Neue id Software-Engine mit Voxel-Grafik

Ausblick auf die übernächste Grafikgeneration

Das Team rund um die Programmierer-Legende John Carmack arbeitet schon jetzt am Nachfolger für die id-Tech-5-Engine des kommenden Titels Rage. Das ungewöhnliche an dem Grafikgerüst: Statt heute üblicher Polygone mit Texturen wird die Welt der id-Tech-6-Engine aus dreidimensionalen Volumenelementen, sogenannten Voxeln, zusammengesetzt sein.

Von Fabian Lein |

Datum: 25.05.2009


Veteranen der NovaLogic-Militär-Simulationen zum Beispiel die Delta Force- und Comanche-Serien ab 1998 bzw. 1992) erinnern sich bestimmt an Voxel-basierte Grafik. Doch im Vergleich zu den damaligen Ansätzen hat sich sowohl bei der Hardware, als auch bei der Vorgehensweise der Programmierer seitdem viel getan.

So litt NovaLogics Voxel-Space-Engine vor allem in den ersten beiden Delta-Force-Teilen darunter, dass nahe Objekte stark verpixelt und detailarm waren. Doch die Sichtweite war seinerzeit unerreicht! In der Medizin ist Voxel-Grafik seit Jahren zur Visualisierung von Computer-Tomograph-Scans wegen seiner detaillierten Modelle im Einsatz.

Erstes Modell mit Voxel-Grafik

Voxel-Technik

Doch wie funktioniert das Ganze? Der Begriff Voxel setzt sich aus den englischen Worten »volumetric« und Pixel (wiederum eine Kombination aus »picture« und »element«) zusammen. Eine aus Voxeln erstellte Umgebung können Sie sich vereinfacht wie eine Landschaft aus Lego-Steinen vorstellen.

Jedes Voxel hat also eine bestimmte Farbe und Position im dreidimensionalen Raum, wie ein Legostein. Das macht sowohl Texturen, als auch Gittermodelle auf Polygon-Basis überflüssig. Ebenso kann auf Bump- und Normal-Maps zum Vortäuschen feiner Oberflächenstrukturen verzichtet werden..

Neue id Software-Engine mit Voxel-Grafik : Mit Voxeln visualisierter CT-Scan Mit Voxeln visualisierter CT-Scan Stattdessen werden auch feine Strukturen mit Voxeln nachmodelliert. Damit der Rechenaufwand und vor allem die Datenmenge nicht unnötig wächst, wird auf einen sogenannten Sparse-Octree (SOT) zurückgegriffen, um den Detailgrad der Szene anzupassen. Der SOT teilt jedem Voxel acht Sub-Voxel zu, die wiederum acht Sub-Voxel haben und so weiter. Für jeden Pixel des Bildes sendet die Engine Strahlen aus, die beim Auftreffen auf ein Voxel in Abhängigkeit zur Entfernung der virtuellen Kamera bestimmen, ob und welche der Detailstufen der Sub-Voxel benötigt werden und welche Farbe der Pixel dann letzten Endes hat.

Hierzu wird das Voxel genommen, welches den Pixel vollständig ausfüllt. Auf diese Art ist es möglich die Komplexität der Geometrie derart zu erhöhen, dass selbst aus nächster Nähe ein bisher in Spielen unerreichter Detailgrad entsteht. Auf der anderen Seite eliminiert der SOT das Berechnen unnötiger Detailgrade.

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Avatar gormed
gormed
#1 | 25. Mai 2009, 13:38
Guter Artikel :)

Ich mag John Carmack, immer zu neuen Überraschungen fähig. Aber noch ist ja nich mal die id Tech5 draussen, da dürfen wir uns jetzt bestimmt noch 4-5 Jahre gedulden bis damit ein Spiel produziert wird. Dann wird die Techinik auch leistungsfähig genug sein, immerhin gibs jetzt ja schon PCs mit 12GB Ram...
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Avatar Nidhöggr
Nidhöggr
#2 | 25. Mai 2009, 14:04
Outcast lässt grüßen.
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Avatar Thoran-Crow
Thoran-Crow
#3 | 25. Mai 2009, 14:42
RAM hat jeder aktuelle Spiele PC mittlerweile genug. Bei mir sind 4GB drinnen und die lassen sich sofort mit 2 weiteren Modulen auf 8GB verdoppeln.

Persönlich würde ich es gerne sehen wenn id auf OpenCL setzt. Das würde für OpenCL einen gewaltigen Bekanntheits- und Prestigebonus bedeuten und man könnte auch auf Macs und Linux die Spiele zocken.
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Avatar dave.d
dave.d
#4 | 25. Mai 2009, 14:45
Solln sich lieber mehr um das Gameplay als um die Grafik kümmern!
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Avatar Thoran-Crow
Thoran-Crow
#5 | 25. Mai 2009, 14:52
Zitat von dave.d:
Solln sich lieber mehr um das Gameplay als um die Grafik kümmern!

warum? Von mir aus soll id nur noch Engines Entwickeln die dann Spiele Entwickler kaufen können um ihre Produkte realisieren zu können. Willst du wirklich das id ein gutes Spiel rausbringt und dafür alle anderen Spiele nur noch die Unreal Engine benutzen? Also ich hab lieber etwas auswahl was die Engines angeht. Vor allem wenn da solche genialen Konzepte im Angebot sind.
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Avatar lightning
lightning
#6 | 25. Mai 2009, 15:05
Zitat von Thoran-Crow:
RAM hat jeder aktuelle Spiele PC mittlerweile genug. Bei mir sind 4GB drinnen und die lassen sich sofort mit 2 weiteren Modulen auf 8GB verdoppeln.

Persönlich würde ich es gerne sehen wenn id auf OpenCL setzt. Das würde für OpenCL einen gewaltigen Bekanntheits- und Prestigebonus bedeuten und man könnte auch auf Macs und Linux die Spiele zocken.

Ich glaube, dass es da um höhere Werte als 8GB geht ...
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Avatar kylroy
kylroy
#7 | 25. Mai 2009, 15:14
ich habe mich schon gewundert, dass die voxelgrafik keine zukunft hat...
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Avatar BigBamDaddy
BigBamDaddy
#8 | 25. Mai 2009, 15:41
Voxelgrafik ist jedenfalls näher an der Realität dran als heutige Polygon/Textur-Grafik. Wir bestehen ja auch nicht aus Texturen sondern kleinen Teilchen wenn man so will.

Der Vorteil von solchen kleinen Volumeneinheiten liegt klar auf der Hand. Man kann mit dieser Technik sämtliche Strukturen darstellen und muss nicht mit Tricks wie Bump Mapping versuchen etwas nachzuahmen.

Letztendlich muss es ja Ziel sein der Realität so nah wie möglich zu kommen, auch wenn es bis dahin noch lange Dauern wird, irgendwann wird man sicherlich bis zur Molekülebene rechnen und Physikalisch bzw. Chemisch korrekt Materialien in Spielen berechnen können.
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Avatar Eldest
Eldest
#9 | 25. Mai 2009, 15:42
Zitat von Thoran-Crow:
RAM hat jeder aktuelle Spiele PC mittlerweile genug. Bei mir sind 4GB drinnen und die lassen sich sofort mit 2 weiteren Modulen auf 8GB verdoppeln.


Wie lightning sagt, da wird es sich wohl um sehr viel größere Kapazitäten handeln.
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Avatar Rollora
Rollora
#10 | 25. Mai 2009, 16:03
interessanter Artikel, nur kommt er etwas zu spät. PCperspective brachte dazu schon vor über einem Jahr was, die PCGH vor einigen Monaten
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