Antialiasing, Reflexionen, Tiefeninformationen
Mit Larrabee und Multicore-CPUs will Intel die Grafik in Richtung Raytracing verändern. Wir haben in unseren Archiven gewühlt und herausgefunden, welche 3D-Techniken eigentlich vor zehn Jahren aktuell waren.
Glättung von pixeligen Polygonkanten
Um bei schräg verlaufenden Kanten die Treppchenbildung zu reduzieren, wird das sogenannte Anti-Aliasing durchgeführt. Hierbei gibt es zwei unterschiedliche Techniken. Beim Edge Anti-Aliasing werden zwischen der schräg verlaufenden Linie und dem Hintergrund Mischpixel berechnet. Beim aufwendigeren Super Sampling, welches das gesamte Bild berücksichtigt, wird die Szene in einer höheren Auflösung berechnet und zur Ausgabe wieder verkleinert. Bei einer Auflösung von 800x600 würde der Chip das Bild in 1.600x1.200 berechnen, was aber einen viermal so großen Speicher benötigt.
Quelle: PC Games Hardware
Links: Ohne Kantenglüttung sind deutliche Pixel zu erkennen. Rechts: Mit Antialiasing machen die Kanten einen geglätteten Eindruck.
Reflexionen der Umgebung auf Oberflächen
Spiegelungen kommen wie durchsichtige Flächen recht häufig in unserer Umwelt vor. Zur Darstellung in Spielen wird das sogenannte Environment Mapping verwendet. Diese Technik gibt auf einem Objekt die Spiegelung der Umgebung wieder. Anders als bei einer normalen Textur muß die Environment-Map ständig neu berechnet werden, um immer die korrekten Spiegelungen darstellen zu können. Wenn man beispielsweise auf die Heckscheibe eines fahrenden Autos achtet, sieht man eine Spiegelung der Umgebung. Diese ändert sich natürlich in Abhängigkeit der Position und Geschwindigkeit des Wagens.
Lichtreflexion auf Glasscheiben
Lens Flares stellen auch eine Form von Spiegelungen dar. Diesen Effekt kann man beobachten, wenn man durch eine Brille oder Scheibe auf eine starke Lichtquelle sieht. Bei einem bestimmten Einfallswinkel des Lichtes treten Lens Flares auf. In der Realität entstehen sie an den Blenden eines Objektives und können entweder rund oder fünfeckig (Blendenform) sein. Im Spielebereich findet man Lens Flares in Flug- oder Rennsimulationen, um dort den Eindruck eines Cockpits realitätsnäher zu vermitteln. Eigentlich kann fast jede aktuelle Grafikkarte diesen Effekt problemlos darstellen, notfalls sieht die Software-Darstellung meist auch recht gut aus.
Quelle: PC Games Hardware
Links: Ohne Environment Mapping bleiben die Autoscheiben schwarz. Rechts: Mit einschaltetem Effekt spiegeln sich Bäume auf dem Wagen.
Darstellung sichtbarer Oberflächenstrukturen
Eine weitere Neuerung im Bereich der Texturierung von Objekten stellt das Bump Mapping dar. Während normale Texturen flache Bilder sind, stellt eine Bump Map ein Graustufenbild dar, bei dem jede Graustufe eine Höhenstufe repräsentiert. Durch diese Technik lassen sich rauhe und unebene Oberflächen sehr gut darstellen. Um den Schattenwurf korrekt zu präsentieren, müssen die Bump Maps laufend neu berechnet werden. Der Voodoo2 ist die einzige 3D-Platine, die schon ein passendes Spiel mit Bump Maps vorweisen kann: RoboRumble von Topgrade nutzt die Technik zur optischen Kosmetik.
Quelle: PC Games Hardware
Links: Der Donut wirkt zwar echt, hat aber keine sichtbaren Strukturen. Rechts: Das Bump Mapping präsentiert den Donut mit deutlichen Vertiefungen.
Verwaltung von Tiefeninformationen
Damit eine Szene real wirkt, dürfen Objekte beispielsweise nicht halb in Wänden verschwinden. Aus diesem Grund werden die Tiefeninformationen eines jeden Punktes im sogenannten Z-Buffer der Grafikkarte abgelegt. Auf diese Weise kann sie ermitteln, welche Objekte einer Szene von anderen verdeckt werden. Diese Objekte werden dann selbstverständlich auch nicht berechnet. Die Genauigkeit des Z-Buffers wird in Bit angegeben. Hier ist nicht die Farbtiefe gemeint, sondern die Anzahl der Ebenen, die der Z-Buffer kennt. Mit steigender Ebenenanzahl in Spielen muß auch die Genauigkeit der Verdeckungsberechnung mitwachsen.
Quelle: PC Games Hardware
Links: Ohne Z-Puffer fehlen in Need for Speed Infos für die Lichteffekte. Rechts: Nur mit aktiviertem Z-Puffer sind richtige Lichteffekte möglich.
