Effekte
Unser beleuchtetes Modell steht also - samt Textur und vorgetäuschter Geometrie. Allerdings ist es noch ein weiter Schritt bis zum großen Ziel: Der perfekten Nachbildung der Realität. Das Aussehen vieler Materialien im echten Leben ist nicht „statisch“ wie eine Textur. Man braucht sich nur zu Tisch setzten und den Kopf hin und her bewegen, mit Blick auf den Porzellanteller, das Besteck und das Glas: Am Besteck wird die Umgebung reflektiert, das Glas verzerrt und biegt alles dahinter Befindliche und auf dem glatten Porzellanteller kann man Glanzeffekte sehen. All diese Effekte ändern sich jedoch je nach Betrachtungswinkel und Entfernung, weswegen man sie nicht mehr so einfach mit nur einer Textur am PC nachbauen kann.
Weiters versuchen Spieledesigner atmosphärische Stimmungen, wie in Filmen, in Computerspiele zu bringen. Um das zu erreichen muss, wie immer, tief in die Trickkiste gegriffen werden.
Ich empfehle jedem sich für diese Kapitel die Hiresbilder herunter zu laden, da alle Bilder hier sowohl ziemlich klein als auch komprimiert sind und die gezeigten Effekte oft nicht gut zu erkennen sind!
Reflection
Reflections sind, wie man schon heraushören kann, die Simulation von Reflexionen. Im echten Leben ist es so, dass wenn ein Lichtstrahl auf einen reflektierenden Gegenstand trifft, der Lichtstrahl im gleichen Winkel von dem Objekt reflektiert wird, in dem er auf das Objekt aufgetroffen ist. Wer sich darunter nichts vorstellen kann oder in der Schule geschlafen hat, der probiert das am besten zuhause vor dem Badezimmerspiegel mit einer Taschenlampe aus.
Extreme Reflexionen, hier mit physikalisch korrektem, aber rechenintensivem Raytracing
Um Objekte wie poliertes Metall, Glas oder Marmorböden realistisch in Spiele zu implementieren muss der moderne Spieledesigner Reflexionen in seine Schöpfung einbauen. Hierfür werden meistens Cubemaps verwendet, da dies eine sparsame Methode darstellt Spiegelungen zu simulieren. Eine Cubemap (frei übersetzt Würfelbild) sind 6 vorgerenderte Bilder der Umgebung, die man später als Reflexion sehen möchte, „aufgeklebt“ auf die Innenseite eines Würfels (der Würfel selbst und die Map sind nicht direkt zu sehen). Die 6 Bilder ergeben ein 360° Panorama der Szene – stünde man in der Mitte des Würfels, so hätte man die komplette Rundumsicht. Trifft nun ein „Blickstrahl“ ein reflektierendes Objekt, wird der Strahl wie oben beschrieben auf die Cubemap umgeleitet und verändert die Farbe des Objekts dementsprechend. Der Vorteil ist, dass das relativ wenig Rechenpower braucht, ein Nachteil ist, dass keine Doppelreflexionen möglich sind, und das bewegliche Objekte nicht gespiegelt werden – Das kann aber noch ein extra Shader erledigen.
Kämen in Counter Strike Source physikalisch korrekte Spiegelungen zum Einsatz, würde sich auch der Spieler spiegeln
Refraction
Refraction, zu Deutsch Lichtbrechung, ist das Gegenstück zu Reflection. Hier wird das Licht gebündelt oder gestreut. Glas, Linsen (nicht die essbaren!) oder Wasser sind typische Einsatzgebiete. Hierbei wird der dahinter liegende Teil des Bildes, bzw. der Cubemap je nach Materialeigenschaft und Form verzerrt.
Refractions kommen ind Computerspielen nicht so oft vor wie Reflections, sei es da das Einsatzgebiet zu beschränkt ist oder da sie schwieriger zu realisieren sind
Refractions kommen noch recht selten zum Einsatz, HL² hat bis heute noch die schönsten im „Angebot“
Glow/Bloom
Glow und Bloom, zu Deutsch Glühen, sind Effekte, bei denen entweder Teile des Bildes, gewisse Helligkeitsbereiche (z.B. von Mittelgrau bis Weiß) oder einzelne Objekte zum Glühen gebracht werden. Dabei vergrößern sich die Kanten der ausgewählten Bereiche, werden unscharf und treten über ihre Grenzen hinaus.
Die drei Objekte strahlen in unterschiedlichen Farben und mit unterschiedlicher Intensität
Der Bloomeffekt wir oft eingesetzt, um High Dynamic Range vorzutäuschen, dabei wird der Bloomeffekt erzeug, abhängig davon, ob der Spieler in den Himmel schaut, oder nicht. Spiele wie NFSMW oder World of Warcraft wären da als Beispiel zu nennen. Bloom kann allerdings im direkten Vergleich mit echtem HDR nicht mithalten
Im direkten Vergleich bei HL²: Lost Coast fällt der Qualitätsunterschied deutlich auf
Blur (generell)
Blur steht für Weichzeichnung bzw. Unschärfe. Dabei werden das gesamte Bild, oder die Ränder unscharf gefiltert. Blur ist in diesem Fall ein so genannter Overlayeffekt oder Post Processing Effekt, das heißt er wird über das fertige Bild „darüber gelegt“. Die kurzzeitige verschwommene Sicht, wenn man in einem Egoshooter von einer Waffe getroffen wird, ist hier wohl das bekannteste Beispiel.
Das ganze Bild ist unscharf; Dieser Effekt wurde erst nach dem Rendern in Photoshop hinzugefügt
Andere Overlayeffekte wären noch z.B. Farbkorrektur oder Bildrauschen, welche eine filmähnliche, surreale Atmosphäre erzeugen können. Die Jupiter EX Engine (F.E.A.R. und Condemend) wäre hier das Paradebeispiel
Wer solange trinkt, bis er kleine, böse, rote Mädchen sieht, darf sich nicht wundern, wenn er am nächsten Morgen vom Arzt begrüßt wird (Blur, Bildrauschen, Farbfilter)
Motion Blur
Motion Blur, oder Bewegungsunschärfe, simuliert den Effekt wenn sich Objekte zu schnell für das menschliche Auge oder die Kamera bewegen, sodass der Eindruck entsteht, als ob sie eine Spur bzw. Schlieren hinter sich her ziehen würden.
Der HB17 Schriftzug fällt von obern herab – Zu schnell für die virtuelle Kamera, um ein scharfes Bild zu erzeugen
Es gibt zwei Anwendungsmöglichkeiten: Das eine Mal bewegt sich die (virtuelle) Kamera und das gesamte Bild schliert (Camera Motion Blur) oder die zweite Möglichkeit, dass die Kamera still steht, und sich ein oder mehrer Objekte schnell bewegen (Object Motion Blur). Motion Blur wird besonders oft bei Rennspielen eingesetzt, um ein besseres Gefühl von Geschwindigkeit zu vermitteln.
Wer schon mal mit 350km/h auf der Autobahn von der Polizei geflüchtet ist, kennt diesen Effekt nur zu gut
Depth of Field
Depth of Field oder Tiefenunschärfe entsteht, wenn eine Linse auf ein Objekt scharf stellt, hinter oder vor dem Fokuspunkt aber noch andere Objekte liegen. Diese werden dann, je nach Entfernung (bei Kameras auch Blendengröße), unterschiedlich stark „geblurt“. Dieser Effekt vermittelt in Spielen eine besonders natürliche und cineastische Atmosphäre und ist gerade sehr auf dem Vormarsch.
Die Kamera fokussiert auf die blaue Kugel, alles Andere ist unscharf. Das lenkt die Aufmerksamkeit auf das gewünschte Objekt
Die Technik dahinter ist ähnlich wie beim normalen Blur, nur, dass vorher aus der Sicht des Spielers berechnet wird wie weit alle sichtbaren Objekte entfernt sind (Z-Buffering). Dann wird ermittelt, auf welche Entfernung gerade fokussiert wird, alles andere wird geblurt
Call of Juarez ist das derzeit beste Beispiel, wie DOF zur Verbesserung der Atmosphäre beitragen kann
Lens Flare
…Kennt jeder der schon einmal probiert hat, den Sonnenuntergang zu fotografieren oder öfters in die Sonne schaut. Dabei strahlt die Sonne weit über ihre eigentliche Form hinaus und hinterlässt quer über das Bild helle Ringe und sonstige Formen. Diese Formen verändern ihre Form und Position, je nach Blickwinkel gegen das Licht. Wird es von Fotographen noch gehasst, wird es in Computerspielen eingebaut, um einen filmähnlichen, natürlichen Effekt zu generieren
Der Klassiker: Ein heller Stern im leeren Weltall
Specular Highlight
Specular Highlight, oder Glanzlicht, ist der Effekt der auftritt, wenn Licht auf eine glatte Oberfläche scheint und dort reflektiert wird. Dabei entsteht ein heller weißer Punkt auf dem Material, der sich je nach Blickwinkel bewegt. Man kann das auch leicht zuhause ausprobieren, indem man z.B. ein Messer im Licht dreht und schwenkt.
Den hellen, weißen Punkt nennt man Specular Highlight
Dieses Glanzlicht kann je nach Material unterschiedliche Formen und Farben haben. Besonders zu beobachten ist dieser Effekt bei Metall, Lack, polierten Böden, Wasser und nassen Oberflächen und wird bei beinahe allen neuen Spielen eingesetzt.
Durch die hellen Glanzlichter wirkt diese Metallstatue aus Splintercell 3 erst realistisch
SSS (Subsurface Scattering)
Spiele wie HL² haben uns gezeigt wie echt Spielfiguren wirken können - die Haut allerdings sah noch immer nicht realistisch aus. Bisher ist sie meistens zu stumpf oder sieht aus wie Plastik. In der Realität jedoch verhält sich Haut nicht wie z.B. Holz, welches auftreffendes Licht sofort streut, oder wie Glas, das Licht komplett durchlässt.
Trifft Licht auf Haut, wird ein Teil gleich gestreut, der Rest dringt ein und wird erst allmählich gestreut. Man kann das leicht selber ausprobieren, indem man eine Taschenlampe gegen die Hand oder das Ohr hält.
Mit Subsurface Sacattering, zu Deutsch so viel wie „Streuung unter der Oberfläche“, versucht man diesen Effekt am Computer nachzustellen, neben Haut vor allem auch bei Wachs, Marmor, Milchglas oder Milch.
Besonders am Schriftzug kann man erkennen, wie das Licht teilweise eindringt
SSS ist jedoch sehr rechenaufwendig. Es gibt zwar einige Work-arounds, diese beanspruchen allerdings noch immer viel Rechenleistung. So ist SSS bisher nur in 2 Grafikdemos zu finden - neben NVidias Demo „Luna“ der Geforce 7 Serie noch im bekannten 3D Mark06. Das erste Spiel das SSS einsetzen wird, wird vermutlich Crysis sein.
Die Hörner auf dem Rücken des Seemonsters in Canyonflight (3D Mark06) lassen einen Teil des Lichts durch
Cel Shading
Die meisten Spiele versuchen die Realität so gut wie möglich nachzubilden, bestenfalls ein wenig zu überzeichnet. Cel Shading hingegen geht da einen komplett anderen Weg. Ziel ist es, den Look eines Spiels an den eines Zeichentrickfilms anzupassen, wobei man sagen muss, dass heute die meisten „Zeichentrick“ Filme auch bereits am Computer in 3D generiert werden.
Das auffälligste Merkmal beim Cel Shading ist, dass um die sichtbaren Konturen aller Objekte Linien gezeichnet werden. Weiters wird meist auf Texturen verzichtet und auch Licht bzw. Schatten werden nicht wie in echt in weichen schwarz/weiß Verläufen sondern auf wenige Graustufen reduziert dargestellt. Auch die Farben werden oft auf wenige reduziert.
Leider gibt es bisher relativ wenig populäre Spiele, die Cel Shading implementiert haben, XIII und The Legend of Zelda: Wind Waker sind wohl die bekanntesten. Demnächst folg auch noch Team Fortress 2. Allerdings gibt es auch die Möglichkeit Farcry und Doom³ mit Hilfe eines Mods einen Cel Shading Look zu verpassen.
Im Grafikmenü von Farcry lässt sich der Modus „Cartoon“ einstellen
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