Avatar Frontiers of Pandora - Grafik und Technik

Für die grafische Darstellung hat sich Massive Entertainment nicht lumpen lassen, die Snowdrop Engine ist kaum wiederzuerkennen. Bestimmten in den beiden The-Division-Teilen noch Großstädte und Häuserschluchten den Look der Spielewelt, präsentiert der Grafikmotor in Avatar Frontiers of Pandora nun völlig andere, deutlich naturnähere Szenarien. In Avatar erkunden Sie im Verlauf des Spiels mehrere große Areale, darunter den Dschungel, die weitläufigen Ebenen und felsige Gebirgslandschaften. Diese großen Gebiete sind wiederum in eine Vielzahl kleinerer Biome unterteilt, was den Abwechslungsreichtum der Umgebungen deutlich erhöht. Im Dschungel stoßen Sie etwa auf Bambuswälder, Sümpfe, Dornengestrüpp oder steile, bewachsene Klippen und die fliegenden Berge. Über all dem thront obendrein eine für Avatar neu integrierte, volumetrische Wolkendarstellung samt dynamischem Wettersystem. Dank Unterstützung der von James Cameron gegründeten Filmstudios Lightstorm Entertainment und deren thematischem Know-how wirkt das Design des Mondes Pandora sehr akkurat respektive filmnah.

Um den Look der Filme zu reproduzieren, sind eine Vielzahl neuer Rendertechniken in die Snowdrop Engine eingeflossen. Neben aufwendigen Optimierungen für das Streaming, Asset-Verwaltung, die Distanz- und Vegetationsdarstellung sowie einer Vielzahl erweiterter Entwicklungs-Tools, etwa für die prozedurale Platzierung von Objekten und einem deutlichen Fokus auf Micro-Details, ist insbesondere die erweiterte Beleuchtung und Verschattung eine Erwähnung wert. Denn in Avatar Frontiers of Pandora kommt für das Lighting, die Verschattung und Reflexionen Raytracing zum Einsatz - und zwar nicht als optional zuschaltbares Extra-Feature, sondern als elementarer Bestandteil der Grafik. Die edle Strahlverfolgung kommt dabei sowohl auf dem PC als auch Playstation 5 und Xbox Series zum Einsatz. Und nicht nur die Grafik ist Raytracing, sondern auch der ebenfalls sehr eindrückliche Sound. Dank Audio-Raytracing ergibt sich eine immersive 3D-Kulisse, in der Sie Laute sehr präzise orten und gar krabbelndes Getier unter Ihren Füßen oder das Geflatter bunter Flugechsen über Ihrem Kopf lokalisieren können. Einen guten Eindruck erhalten Sie in unserem im Artikel verlinkten Gameplay-Mitschnitt.

Dabei kommen von Massive Entertainment optimierte Verfahren zum Einsatz, die eine sehr performante Darstellung trotz schicker Raytracing-Grafik ermöglichen. Haben Sie keine dedizierte Raytracing-Hardware, kommt ein Software-Fallback zum Einsatz; nicht ganz unähnlich der Unreal Engine 5. Das Spiel unterstützt auf dem PC ausschließlich die Direct-X-12-Schnittstelle. Die System-Anforderungen sind generell gehoben, die Mindestanforderungen decken sich in etwa mit jenen, die EPIC für die Unreal Engine 5 veranschlagt. Die Empfehlungen trotz schicker Strahlenpracht noch gemäßigt. Avatar ist ein anspruchsvoller Next-Gen-Only-Titel mit entsprechenden Hardware-Anforderungen, ein Hardware-Killer ist es allerdings bei Weitem nicht.

Next-Gen-Technik für strahlende Pracht

Neben Raytracing kommen weitere fortschrittliche Rendertechniken zum Einsatz. Avatar Frontiers of Pandora wurde in Kooperation mit AMD geschaffen und bietet neben Support für Nvidias DLSS (bislang ohne Frame Generation) und Intels XeSS das noch junge FSR 3 samt Frame Generation, die Sie auch mit herstellerfremden Grafikkarten zuschalten können. Überdies können Sie auf Wunsch einen "Biased"-Modus für das Upsampling zuschalten (in der deutschen Übersetzung etwas unglücklich mit "Unausgeglichen" betitelt). Mit diesem High-Quality-Modus peilt Avatar intern eine 4K-Renderauflösung für das gewählte Upsampling-Verfahren an, auch wenn Sie im Optionsmenü eine geringere Auflösung wählen - das Spiel strebt mit "Biased-Upsampling" also tendenziell eine 4K-Auflösung an respektive bietet Ihnen dynamisches Supersampling, sollte die Grafikleistung ausreichen. Ein Blick in das erfreulich umfangreiche und detaillierte Optionsmenü:

Avatar Frontiers of Pandora - Das Optionsmenü

Gameplay (1) Gameplay (2) Steuerung (1) Steuerung (2) Steuerung (3) Steuerung (4) Steuerung (5) Steuerung (6) Steuerung (7) Steuerung (8) Video (1) Video, HDR (2) Grafik (1) Grafik (2) Grafik (3) Grafik (4) Grafik (5) UI (1) UI (2) UI (3) UI (4) Audio (1) Audio (2) Sprache (1) Sprache (2)

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Die Vielzahl an Raytracing-Effekten - unter anderem werden Spiegelungen, Sonnenschatten, Specular- und Diffuse Spiegelungen sowie die Globale Beleuchtung mit Raytracing veredelt - können abseits der GI in ihrer Qualität geregelt, obendrein kann die Schattenauflösung reduziert werden. Sehr spannend ist außerdem der Qualitätsregler für die Bounding Volume Hierarchy, die Beschleunigungsstruktur für Raytracing. Im Prinzip kann mit diesem Regler also der interne Detailgrad samt LoD für die RT-Effekte konfiguriert werden. Eine konzeptionell ähnliche Option steht mit den Schatten-Proxies zur Verfügung: Mit dieser Option können Sie den Modellgrad der schattenwerfenden Objekte reduzieren, ohne die tatsächlichen Objektdetails herabzusetzen. Praktisch sind außerdem die Schalter für die erweiterte Streaming-Distanz, die Objektdetails sowie die Tessellation, die in Avatar neben der Landschaftsdarstellung außerdem sehr großzügig in Form von Displacement Mapping zum Einsatz kommt und den Texturen "echte" dreidimensionale Tiefe verleiht. Neben der teils sehr dichten Vegetation und der Vielzahl an zierenden Objekten ist dieses Displacement Mapping in Kombination mit den knackigen Texturen Teil der in der neuen Snowdrop Engine besonders bedachten Micro-Details.

Avatar: Frontiers of Pandora - Highs & Lows

Glorreiche Texturen Tessellation Dynamische volumetrische Wolken Cube Map Reflections mit SSR ... ... und SSR herausgewischt Träges Streaming (Tiling)

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Neben dem Blick auf feinen und dichten Details in der Nähe lohnt indes auch ein Blick in die Ferne. Mit Sichtweite und Details auf maximalen Einstellungen - dies stellt keine unüberwindbare Hürde für High-End-Hardware dar - ist die Weitsicht sehr beeindruckend. Selbst kleinste Feinheiten in der Distanz sind klar auszumachen, Pop-Up ist selbst bei schneller Fortbewegung außergewöhnlich selten sichtbar. Selbst beim geschwinden Ikran-Flug ist das Detaillevel in der Distanz bemerkenswert stabil, nur gelegentlich wechselt eine Felswand oder eine Baumkrone in mittlerer Distanz sichtbar die LoD-Stufe. Generell ist die hohe Sichtweite beeindruckend und insbesondere die Distanzverschattung der Vegetation ist eine nochmalige Erwähnung wert. Selbst die entferntesten Bäume sind sauber verschattet, in Avatar verunzieren keine grellen, unverschatteten 2D-Billboard-Bäume Ihren Horizont.

Avatar Frontiers of Pandora - Raytracing und erweiterte Effekte

Wie bereits erwähnt, ist das Raytracing in Avatar keine Extra-Option, sondern ist fest in die Grafik integriert. Die per Raytracing dargestellten Schatten und Reflexionen (achten Sie auf die betreffende Beschreibung im Grafikmenü) lassen sich in mehreren Qualitätsstufen regeln. Die GI und die Umgebungsverdeckung sind ebenfalls (teilweise) Raytracing, lassen sich indes nicht im Grafikmenü konfigurieren. Die Raytracing-Suite von Umgebungsverdeckung und GI über Schatten bis zu Reflexionen ist demnach recht üppig, allerdings kommen offenkundig diverse Optimierungsansätze zum Einsatz, um den Performance-Impact zu reduzieren. So nutzen die Raytracing-Spiegelungen sichtbar reduzierte Meshes, insbesondere feine Vegetation betreffend und werden durch Screen-Space-Reflections substituiert. Die SSRs bilden unter anderem dynamische Charaktermodelle ab. Auf transparenten Oberflächen wie Glas - hierbei handelt es sich allerdings um ein recht seltenes Vorkommnis auf Pandora - werden die Spiegelungen mit dynamischen Cube-Maps dargestellt. Ähnlich wie damals in The Division (2).

In diesem Video können Sie die Raytracing-GI sowie die -Umgebungsverdeckung gut in Aktion erkennen: Achten Sie auf den roten Schein und die Verschattung unterhalb der korallenartigen Gewächse, wie beide verschwinden, wenn die Pflanzen im Boden versinken und wieder erscheinen, wenn das Alien-Strauchwerk sich abermals hervorwagt.

Die Indoor-Spotlights, etwa geworfen von den Lampion-artigen Pflanzengebilden in den Na'vi-Siedlungen, sind konventionelle Shadow Maps, die durch Screenspace-Contact-Shadows für feine Details ergänzt werden; die Umgebungsverdeckung ist hier jedoch RT. Dies gilt indes nur für Spot-Light-Quellen, die zumeist in Innenräumen platziert wurden. Bei indirektem Sonnenlicht draußen ist ein Teil der Umgebungsverdeckung ein Screenspace-Effekt, der den RT-Effekt unterstützt, bei direktem Sonnenlicht (oder jenem des ikonischen blauen Gasriesen nachts) kommt dagegen sowohl für regulären, als auch die Kontaktschatten und die Umgebungsverdeckung Raytracing zum Einsatz. Interessantes Detail: Bei Innenbeleuchtung konnten wir mit Spielversion 1.00 noch einige Noise-Artefakte bei der RT-Ambient Occlusion und eventuell GI beobachten, wenn hinter der Lichtquelle eine feine Struktur wie Ranken oder ein Na'vi-Flechtwerk platziert war. Dieser Umstand ist mit Version 1.01 gefixt.

Anmerkung: Im Video sehen Sie Gameplay mit einer RX 7700 XT in WQHD mit hohem Detail-Preset sowie FSR 3 Balance inklusive Frame Generation. Die Performance würde für Ultra-Details ausreichen, allerdings wird der 12 GiByte fassende VRAM eng. Allerdings belegt auch die Video-Aufnahme eine nicht ganz unbeträchtliche Menge Speicher, Sie könnten in Ihrem Fall also auch mit 12 GiByte in WQHD hinkommen. Doch eng ist die Menge in jedem Fall. Die im Video vereinzelt auftretenden, kleineren Stocker gehen auf den knappen Grafikspeicher zurück. Wir empfehlen mindestens 16 GiByte Grafikspeicher für volle Details, für volle 4K-Pracht dürfen es auch 20 oder mehr sein.

Generell ist das Raytracing erfreulich sauber und die Vorteile der Technik sind in nahezu jeder Szene klar erkennbar. Doch an einigen Stellen können wir noch RT-Noise-Artefakte provozieren, die eventuell auf einen Importance-Sampling-Ansatz zurückzuführen sind - um möglichst viele Lichtquellen in die RT-Berechnung inkludieren zu können, werden diese nach Wichtigkeit (Importance) sortiert (Sampling). Nur die wichtigste(n) Lichtquellen werden stets mit Rays bedacht, die restlichen, weniger für die Ausleuchtung der Szene wichtigen werden zufällig ausgewählt. Diese zufällig ausgewählten Lichtquellen werden darauf kurz betont und über die Zeit verrechnet. Auf diese Weise können im Prinzip alle Lichtquellen in der Szene mit Rays bedacht werden, allerdings kommt dies zu einem Preis: Es entsteht eine charakteristische Artefaktbildung, die "Flecken", "Blotches" über die betreffende Oberfläche tanzen lässt. Sowohl das Lumen-RT der Unreal Engine 5 als auch Nvidias Pathtracing-Optimierungsansatz ReSTIR nutzen Importance Sampling. Ob dies auch in Avatar Frontiers of Pandora der Fall ist, können wir allerdings bislang nicht mit finaler Gewissheit sagen.

Avatar Frontiers of Pandora - Flora, die Göttin der HDR-Raytracing-Blüten

Die Vegetation ist allerdings generell eine Erwähnung wert: Die Darstellung des oft sehr dichten, hochdynamischen Bewuchs Pandoras ist beeindruckend und obendrein ein Faktor, für den umfassende Änderungen in die Snowdrop Engine einflossen. Die Vegetation - inklusive den Micro-Details, also beispielsweise feiner Bewuchs wie Moos - kann deshalb so dicht ausfallen und dennoch performant mittels Raytracing erfasst werden, weil Massive Entertainment mit dem Update der Engine das Visibility Testing auf die GPU verschoben haben respektive deren Compute-Fähigkeiten und die parallelisierten Shader nutzen kann, um das Visibility Testing deutlich zu beschleunigen. "Visibility Testing" beschreibt im Grunde jenen Vorgang, der in der Rendering Equasion (die wiederum im Grunde einen Pathtracing-Ansatz beschreibt) prüft, ob ein Strahl zwischen Lichtquelle und Kamera von einem Objekt verdeckt wird.

Da prinzipiell für jedes Pixel auf dem Bildschirm Strahlen zu jeder einzelnen Lichtquelle versandt werden müssen, ist dieser Vorgang sehr aufwendig und einer der Gründe, weshalb Raytracing so kostspielig ist, wie es nun mal ist. Den Ansatz, den Massive Entertainment nun für Avatar in die Snowdrop Engine integriert hat, ist eine Optimierung und Parallelisierung dieses Verfahrens. Die genaue Herangehensweise ist uns nicht bekannt, die technischen Informationen zu der erweiterten Snowdrop Engine sind bislang sehr rar - mit ein wenig Glück lernen wir aber zur kommenden GDC oder Siggraph einige Details. Bis daher müssen wir Vermutungen anstellen. Wir nehmen an, dass Massive einen ähnlichen Vorgang nutzt, der in diesem Paper von Athanasios Gaitatzes beschrieben wird: Fast Approximate Visibility on the GPU using precomputed 4D Visibility Fields.

Im Grunde werden die Informationen für die Visibility Checks einmal (vor-)berechnet, darauf werden sie in einer volumetrischen Textur gespeichert. Einem Visibilitiy Field. Neben den Daten für die Visibility Checks enthalten diese Volume Textures außerdem die Mesh-Informationen. Diese Textur mit allen für das RT wichtigen Daten verweilt im Speicher der GPU, auf den sie bei Bedarf zügig zugreifen kann, ohne dazu nochmals Abfragen via CPU zu erfordern (Drawcalls). Für den nächsten fälligen Check kann die Grafikkarte auf die in dieser Textur gespeicherten Daten zurückgreifen, der Test wird obendrein simplifiziert - im genannten Paper durch einen verhältnismäßig einfachen Ray-Sphere-Intersection-Test (einfach, weil "simpel" zu berechnende geometrische Strukturen).

Im Prinzip und stark vereinfacht werden einmal berechnete Raytracing-Daten, also im GPU-Speicher, abgelegt und können darauf mit einem vereinfachten Ansatz nochmals verwendet werden, ohne dass dafür nochmals vollständig komplexe Berechnungen und Abfragen via CPU und Hauptspeicher getätigt werden müssen - dank Parallelisierung gar nochmals effizienter. Ein weiterer wichtiger Punkt ist, dass auf diese Art und Weise die Komplexität einer Struktur von keiner größeren Bedeutung ist, sondern lediglich die zu berechnende Pixeldichte. Dies wäre ein sehr nützlicher Ansatz für Raytracing und Vegetation - gerade feine und natürlich respektive in Natura wenig geometrische Gebilde wie Pflanzen sind für konventionelle Raytracing-Ansätze problematisch. In Avatar werden diese widergespiegelt, werfen Sonnenschatten und obendrein via GI und Ambient Occlusion erfasst. Wir können nicht bewusst sagen und ausdrücklich bestätigen, dass Massive Entertainment genau diesen Ansatz für Avatar in die Snowdrop Engine integrierte, doch es wäre definitiv ein sehr nützlicher Ansatz, gerade um Raytracing bei dichter Vegetation zu beschleunigen.

Ebenfalls in die GI eingebunden sind Light Emitting Textures. Anders als in anderen Raytracing-Knallern wie etwa Cyberpunk und Konsorten sind Neon-Reklame und leuchtende Getränke-Automaten - nahezu Garanten, dass das Raytracing in Spielen auffällig und sichtbar präsentiert wird - auf dem dicht bewachsenen Waldmond Pandora nicht allzu häufig aufzutreffen. Allerdings nimmt ein anderes Element diese Rolle ein: die schon in den Filmen sehr auffällige Biolumineszenz von Flora und Fauna. Wenn Sie nachts durch Pandoras Dschungel streichen oder über die weiten Ebenen reiten, leuchtet die Vegetation vielfarbig und geisterhaft - und reagiert, abermals wie in den Filmen, selbst auf Berührung durch die Bewohner Pandoras oder ihre Spielfigur oder jene ihrer Coop-Freunde. Dieses Licht ist in die Raytracing-Beleuchtung integriert und sorgt für einen sehr ansehnlichen Flair. Und insbesondere in HDR leuchtet Pandora nachts in beeindruckend farbenfroher Pracht.

Anmerkung/Ergänzung: Sehr zu unserem Missfallen wurden mit dem letzten Patch von Avatar Frontiers of Pandora einige Fehler eingebaut. An dem LoD respektive Extra-Details wurde herumgeschraubt, was zu massivem Pop-Up führt, wenn wir das Spiel nun mit den zuvor eingestellten Settings starten. Ein Herabsetzten der beiden Extra-Detail-Regler, anschließendes Übernehmen und dies darauf wieder auf die maximale Stufe zu setzen, lindert das neu in solch Stärke auftretende Pop-Up, doch ist es noch immer sichtbar heftiger als vor dem Patch.

Ein weiterer Umstand betrifft eine bestimmte Art von Bäumen bei der Darstellung mit einer Geforce-GPU. Einige Bäume in den verschmutzten, korrumpierten Biomen zeigen hässliches Flackern. Dies ist ebenfalls ein neu hinzugekommener Darstellungsfehler, der zuvor NICHT(!) im Spiel aufzutreffen war. Sie können den Effekt in diesem Video erkennen. Weshalb sich der Entwickler genötigt sah, kurz vor Release noch einmal an der Darstellung zu schrauben, leuchtet uns nicht ein, zuvor war die Distanzdarstellung sauberer und die Frametimes aalglatt. Eventuell sollte dieser Eingriff den Speicherbedarf etwas senken, doch dass davon ausgerechnet maximierte Extra(!)-Details betroffen sind, ist wirklich sehr ärgerlich. Bitte keine weiteren Verschlimmbesserungen.

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Avatar Frontiers of Pandora: Snowdrop-Technik-Fest im PCGH-Benchmark-Test [Video-Update] Für Technik-Fans haben wir gute Nachrichten: Avatar Frontiers of Pandora präsentiert erstmals die Next-Gen-Fassung der aus The Division bekannten Snowdrop Engine. In Zusammenarbeit mit dem von James Cameron gegründeten Lightstorm Studios, fundamental integriertem Raytracing und fluffiger Performance bringt Ihnen Entwickler Massive Enterainment mit Avatar Frontiers of Pandora den namensgebenden Waldmond nah wie nie zuvor. Und wir haben die frisch gebackenen Benchmarks im Gepäck. Auf zum Technik-Test!

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