25 Jahre Half-Life 1: Die Technik

Die Technik hinter Half-Life 1

Wie erwähnt besorgte sich Valve eine Lizenz der Quake-Engine von ID Software. Wie Wikipedia anmerkt, ähnelt die Half-Life-Engine (Codename Goldsource) der Vorlage aber nur noch in geringerem Maße. Es gibt sehr viele Veränderungen und Weiterentwicklungen, darunter das skelettbasierte Animationsmodell, der Umstieg auf C++, der verbesserte Netcode, die KI der NPCs und die Möglichkeit, komplex geskriptete Szenen zu definieren, die zur Vermittlung der Story genutzt werden. Spannend für damalige Verhältnisse: Die KI arbeitete demnach nicht nur mit Sichtlinien, sondern implementierte auch ein Geruchssystem. Wachen und Wissenschaftler beschwerten sich über den Gestank von Leichnamen, außerirdische Tiere nutzten den Umstand für die Nahrungssuche.

Ähnlichkeiten zur Quake-Engine gibt es bei den genutzten BSP-Trees, um den Rechenaufwand zu minieren. Sie werden für die räumliche Unterteilung geometrischer Objekte verwendet, um Teile der Spielwelt in sich abzuschließen. Half-Life 1 hat Texturen mit 256 Farben, das Rendering bietet 16 oder 32 Bit Farbtiefe. An Schnittstellen wurden Direct 3D, OpenGL, 3dfx Glide und Software-Rendering angeboten. Für den Spiele-Sound setzte man auf A3D oder EAX.

Um die Grafik von Half-Life 1 einmal etwas einzuordnen, sei folgender Exkurs erlaubt: Die 90er-Jahre waren für PC-Spieler gewissermaßen zweigeteilt. Während sich Konsolenspieler mit Nintendo 64 oder Playstation 1 bereits an flüssiger und texturierter Polygongrafik ergötzen durften, arbeiteten Pentium-Luxusprozessoren mit simpler und pixeliger 3D-Grafik bei 320x200 Bildpunkten an der Leistungsgrenze. Auch die Veröffentlichung des NV1 von Nvidia anno 1995 oder des S3 Virge von 1996 entschärften das Problem nicht. Im Gegenteil, oftmals verschönerten diese Chips zwar die Grafik, die Bildwiederholrate ging aber deutlich zurück - sogar hinter die eines schnellen Pentium-Prozessors. Das änderte sich aber mit 3dfx und deren Voodoo-Beschleuniger im Jahre 1996.

Statt ungefilterter Texturen und niedriger Bildwiederholraten oder Auflösungen zauberten die Voodoo-Chips für damalige Verhältnisse hochauflösende 640 × 480 Bildpunkte nicht selten mit 30 Fps auf den Bildschirm. Eine einfache, an OpenGL angelehnte und sehr ressourcenschonende Programmierschnittstelle namens Glide motivierte viele Spieleentwickler, ihre 3D-Softwareengines um 3dfx-Hardware-Unterstützung zu erweitern. So konnte man Spielen einen neuen Optikglanz verleihen. Tomb Raider, Need for Speed 2 Special Edition, Formula 1, Eurofighter 2000 und andere Top-Titel galten fortan als Zugpferd für 3dfx, boten diese Spiele doch nur mit 3dfx-Voodoo-Prozessoren optimale und schnelle 3D-Optik. Doch wie aufmerksame PCGH-Leser wissen, war der Programmierschnittstelle Glide kein ewiges Leben beschieden.

Half-Life wird Black Mesa

Die wohl beste Methode, um Half-Life heutzutage zu erleben, ist Black Mesa. Aus der ehemaligen Modifikation ist mit dem Segen Valves ein eigenständiges Spiel geworden - selbstverständlich auf Basis der Source-Engine. Zwar basiert Black Mesa noch auf Direct3D 9 und ist damit keineswegs State-of-the-Art, sieht dank detaillierter Assets und starker Texturen jedoch um Dimensionen besser aus als das Original von 1998. Da Black Mesa nach vielen Jahren Entwicklung mittlerweile vollständig ist - inklusive des abschließenden Ausflugs auf den Alienplaneten Xen -, spricht nichts mehr dagegen, Black Mesa zu spielen. Das Entwickler-Team besteht aus Half-Life-Fans, die genau wissen, was den Klassiker ausmachte und bis heute ausmacht. Die Modernisierung der Steuerung und Grafik bringt den Klassiker somit auch einem jungen Publikum nahe.

Quelle: PC Games Hardware Black Mesa: Ein mit Herzblut erstelltes Remake von Half-Life, das die Reise Gordon Freemans erfolgreich in die Neuzeit hievt.

The Next Level: Half-Life mit Pathtracing

Eine freudige Überraschung aus technischer Sicht gab es Anfang 2023. Modder Sultim Tsyrendashiev alias "sultim_t" hat sich darauf spezialisiert, Raytracing-Mods für klassische First-Person-Shooter zu entwickeln und diese so in ein neues Licht zu tauchen. Seine neueste Errungenschaft ist Half-Life, das mit Echtzeit-Pathtracing eine unglaubliche Transformation durchmacht. Ein 25 Jahre altes Spiel mit Brei-Texturen und kantigen Modellen bleibt doch auch mit hochmoderner, voll dynamischer Beleuchtung ein hässliches Entlein? Nicht ganz. Zwar haben wir im folgenden Video markante Szenen ausgesucht, die wahre Pracht entfaltet sich jedoch erst in Bewegung. Etwas, das nur die Echtzeit-Simulation von Licht leisten kann, ist die unvergleichliche Dynamik. Falls Sie das Mitte 2019 erschienene Control beeindruckt hat, dann werden Sie bei Half-Life Ray Traced erst recht staunen - nicht nur beim Vorher-Nachher-Vergleich, sondern grundsätzlich. Wenn das Experiment bei Spielbeginn gleißend helles, volumetrisches Licht und tanzende Schatten erzeugt, Barney einen schummrig ausgeleuchteten Gang mit seiner Pistole erhellt oder man seine eigene Spielfigur selbst in kleinsten Spiegeln (wie Scherben oder der Linse einer Überwachungskamera) zu sehen bekommt, entsteht ein Gefühl von "Next-Gen".

Das alte Spiel ist kaum wiederzuerkennen, was gerade alten Hasen, die das Original zeitnah erlebt haben, die Kinnlade öffnet. Verstärkt wird dies durch das weitgehend gemächliche, explorative Gameplay von Half-Life. Dieses passt im Gegensatz zu Doom und Serious Sam perfekt zu Pathtracing: Man hat die Zeit, alle Feinheiten in Ruhe zu begutachten. Und diese sind vielfältig, je mehr Zeit man sich nimmt. Hier kommt zusammen, was zusammengehört. Ja, die allermeisten Assets sind steinalt und kantig. Die Texturen erinnern stellenweise mehr an Pudding als an die echte Welt. Die Implementierung der High-End-Beleuchtungsform erforderte es jedoch, den altehrwürdigen Tapeten moderne Materialeigenschaften zu verpassen, damit sie korrekt mit dem simulierten Licht interagieren. Die Verwandlung ist besonders deutlich am berühmten Brecheisen (Crow Bar) zu erkennen, welches erstmals angemessen metallisch aussieht.

Half-Life mit Pathtracing: Vergleiche

Vorher Nachher Vorher #2 Nachher #2 Vorher #3 Nachher #3 Vorher #4 Nachher #4

Vollbild-Vergleich

Another Level: Half-Life mit 128× Anti-Aliasing

Einen haben wir noch. Falls Sie zu jenen Leuten gehören, die den Retro-Look mögen, aber dennoch glatte Kanten haben möchten, gibt es heutzutage Möglichkeiten. Tatsächlich ließ sich Half-Life bereits im Jahr 2000 mit 4× SGSSAA auf einer 3dfx Voodoo 5 5500 flüssig und hübsch genießen (mit einer V5 6000 ist sogar 8× SGSSAA möglich), mit einer modernen Grafikkarte können Sie jedoch eine Schippe drauflegen. Wir haben Half-Life auf einer Geforce RTX 4090 ausprobiert, und zwar anhand der aktuellen, immer wieder gepatchten Steam-Version. Startet man das Spiel ohne externe Eingriffe, nutzt es Multisampling-Anti-Aliasing (MSAA), erkennbar an den glatten Kanten, aber unangetasteten Alphatest-Texturen (wie Gitter). Das ist bereits eine Qualität, die weit über das Original-Erlebnis hinausgeht, zumal das Spiel konstant mit 100 Fps (Limit ohne Konsolenkniffe) läuft. Wer etwas bastelt, kann bis zu 128× Anti-Aliasing, also 128 Samples pro Pixel, aktivieren. Dafür ist das Tool Nvidia Inspector notwendig, das ein profilbasiertes Aufwerten erlaubt. Suchen Sie zunächst im Profile Editor nach "Half Life" und orientieren Sie sich anschließend am folgenden Bild. Mehr zu diesen Geforce-Spezialfunktionen erfahren Sie in der PCGH 03/2023.

Quelle: PC Games Hardware Half-Life mit 128x Anti-Aliasing: Aktivieren Sie diese Optionen plus 4x DSR, erhalten Sie tatsächlich wahnwitzige 128 Samples pro Pixel! Der Screenshot zeigt die maximal mögliche Qualität, welche eine aktuelle Geforce aus Half-Life pressen kann. Der uralte, einst für seinen Hardware-Hunger berüchtigte Hybridmodus 32xS funktioniert unter OpenGL nach wie vor, unter Direct3D ist bei 16xS Schluss. 32xS besteht aus 8× MSAA plus 4× SSAA - 4× DSR (Geforce) respektive 4× VSR (Radeon), könnte man sagen. Da sich MSAA in SSAA umwandeln lässt, besteht normalerweise die Option auf 32× Supersampling. Wie bei unseren aktuellen Tests herauskam, funktioniert das jedoch nicht (mehr), einige Texturen werden nach der Umwandlung verschoben dargestellt. Das ist halb so wild, denn eigentlich genügen 32 Samples, nicht wahr? Selbstverständlich pro Pixel und nicht temporal verrechnet, wir sprechen hier von der Vergangenheit des 3D-Renderings.

Half-Life: Kantenglättung und ihre Eigenheiten

Half-Life (Steam): Nutzt eindeutig hochstufiges MSAA MSAA zu SSAA umgewandelt: Leider Grafikfehler (auf Geforce)

Vollbild-Vergleich

Kombiniert man 32xS mit 4× DSR, wird das Bild effektiv mit 128-facher Kantenglättung bearbeitet, mit breit gestreuten Samples und optional nachgeschärft. In Ultra HD. Das klingt nicht nur völlig wahnsinnig, das ist es auch. Half-Life benötigt mit dieser Bearbeitung mehr als 9 GiByte VRAM und kann die Rasterizing-Rechenwerke einer Geforce RTX 4090 tatsächlich auslasten. Während unserer Tests fiel die Bildrate mitunter in den 60er-Bereich, wie der folgende Beispiel-Benchmark kurz nach dem anfänglichen Experiment aufzeigt:

Hochstufiges Hardware-Anti-Aliasing, speziell Supersampling, war schon immer ein zuverlässiger Weg, um höhere Bildqualität und keuchende Grafikkarten zu erhalten. Im Falle Half-Life ist das aber wirklich nur die Kategorie "Weil wir's können" - der Content profitiert kaum bis gar nicht von der immensen Überabtastung. Zwar flimmert nichts mehr, insgesamt sieht das Spiel aber noch immer aus wie ... Half-Life. Wir warten daher gespannt auf die Heirat von Black Mesa und Pathtracing, womit sich die Wartezeit auf Half-Life 3 sicher optimal versüßen lässt.

Quelle: PC Games Hardware Half-Life mit 128× AA: So sieht eine Hochkontrastkante mit 128 Samples pro Pixel aus. Glatter ginge es nur mit einem besseren Downfilter - etwa ATIs CFAA. Woran erinnern Sie sich noch bei Half-Life 1? Nutzen Sie die Kommentarfunktion und teilen Sie uns Ihre Meinung mit. Zum Kommentieren müssten Sie auf PCGH.de oder im Extreme-Forum eingeloggt sein. Sollten Sie noch keinen Account haben, könnten Sie über eine Registrierung nachdenken, die viele Vorteile mit sich bringt. Beachten Sie beim Kommentieren aber bitte die gültigen Forenregeln.

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25 Jahre Half-Life 1: Erinnerungen an Gordon Freeman mit 128× Anti-Aliasing auf RTX 4090 [Benchmark-Update] Welche Technik steht hinter Half-Life 1? Und wie gut sieht Half-Life anno 2023 mit Pathtracing aus?

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