Serious Sam 4 auf der GDC 2019: Monster, Bäume, Sensationen

Nicht kleckern, sondern klotzen - das ist das Motto von Croteam. Zumindest, wenn es um Serious Sam 4: Planet Badass geht, den vierten Teil der legendären Ballerserie, den wir uns auf der E3 2018 erstmals anschauen durften. Wie gewaltig groß das Spiel nach den Wünschen der Entwickler werden soll und vor welchen Herausforderungen das die rund 40 Teammitglieder stellte, erzählte uns Alen Ladavac, Chief Technology Officer bei Croteam, im Rahmen der Game Developers Conference (GDC) 2019 in San Francisco.

52 Mal München

"Größer ist besser" - davon ist Alen Ladavac überzeugt. "Lieber haben wir Gebiete in unserer Spielwelt, die unsere Designer nicht benötigen, als dass wir die Spieler vor unsichtbare Grenzen laufen lassen." Doch bei einer Spielwelt, die 128 Kilometer lang und 128 Kilometer breit sein soll, gibt es natürlich ein paar Herausforderungen beim Design. Schließlich würde in die 16.384 Quadratkilometer die Stadt München über 52 Mal hineinpassen.

Einerseits soll die Spielwelt, die auch ganz entspannt zu Fuß oder mit Fahrzeugen erkundet werden kann, eine Fernsicht von 50 bis 100 Kilometern besitzen. Andererseits soll die Welt beim scharfen Hinsehen nicht vor den Augen verschwimmen: "Unsere Texturen sollen die Welt auf einen Millimeter genau abbilden", sagt Alen Ladavac. Und das auch noch fotorealistisch - also kommt das Team neben "handgemachten" Elementen nicht um automatisch generierte Inhalte herum. Schließlich sollen die Designer genug Zeit für die Gestaltung etwa der Monster haben, damit diese in einer fotorealistischen Welt nicht wie Fremdkörper aussehen.

Zu viele Daten!

Neben den schon erwähnten 16.384 Quadratkilometern und einem Texturdetail von - in Zahlen ausgedrückt - 1.024 Texturen pro Meter war das dritte Ziel der Designer, Höheninformationen in 64 Vertices pro Meter unterzubringen. "Mit einer Dreiecksseitengröße von 1,5 Zentimetern lässt sich dann beispielsweise Kopfsteinpflaster realistisch darstellen", erklärt Alen Ladavac.

Wer jetzt den Taschenrechner herauskramt, dem geht es wie den Programmierern bei Croteam: Sie kamen auf gewaltige Zahlen. So benötigen die Höheninformationen solch einer handgemachten Welt 8,192 mal 8,192 Millionen Vertices - also über 67 Billionen. "Das sind etwa 100 TByte Daten - und dann fehlen noch Informationen wie Texturen und Materialien", sagt Ladavac. Weil in absehbarer Zeit kein PC eine solche Datenflut verarbeiten kann, brauchten die Designer einen anderen Ansatz.
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Prozedurale Action

Das Gegenteil zu einer handgemachten, vorberechneten Spielwelt? Genau, eine Umgebung, die prozedural erstellt wird - und das in Echtzeit! Bei 128 mal 128 Kilometern auch nicht ganz das Richtige, denn da ginge der schnellste Rechner in die Knie. Und das Ergebnis sähe auch eher künstlich als fotorealistisch aus. Die Lösung der Kroaten? "Wir kombinieren prozedurales Design mit einer in mehreren Auflösungen von Hand gebauten Spielwelt", sagt Alen Ladavac.

Dazu legen die Grafiker "nur" den Höhenverlauf in 32-Meter-Schritten, die Vegetationsdichte und die Albedo weit entfernter Texturen fest, die Engine übernimmt anschließend den Rest. "Damit brauchen wir für unsere Spielwelt nur maximal 200 MByte", freut sich Ladavac. "So groß waren schon die Light Maps in unseren früheren Spielen - und die müssen wir nicht einmal streamen."

Eine Welt, viele Kacheln

Die Engine stellt die Umgebung in drei Schritten dar: Bis zu einem Meter regieren die Details, bis 32 Meter beschreiben kubische Spline-Funktionen das Terrain. Allerdings mit einer gehörigen Portion Rauschen, denn: "Ohne das sind die Linien zu sanft, die Optik erinnert dann eher an den Windows-XP-Standardhintergrund", sagt Alen Ladavac. Den Rest übernimmt ein prozedurales Regelwerk. Das stützt sich auf die Informationen der Designer und greift dann tief in den Material- und Vegetationsbaukasten.

So entstehen im Nu Küsten-, Gras-, Fels- und Schneelandschaften - der PC weiß stets, welche Texturen beispielsweise auf steilen und welche auf sanften Bergflanken die richtigen sind. Und passt die Größe der Texturkacheln, aus denen er die Welt zusammensetzt, dynamisch an: In der Nähe sind die Kanten ein bis vier Meter lang, etwas weiter entfernte Kacheln können 100 mal 100 Meter groß sein. Berge in der Ferne passen dann gar in eine einzige Kachel.
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Mein Freund, der Baum

Wälder spielen in Serious Sam 4: Planet Badass eine große Rolle. Und sie sollen sich voneinander unterscheiden: Bäume, Blumen, Moos, trockenes Unterholz, all das wird prozedural nach den Vorgaben der Grafiker erstellt. Anders wäre auch das nicht denkbar, denn: "Zwischen zwei Bäumen lassen wir acht Meter Platz, also passen in rund einen Quadratkilometer etwa 16.000 Bäume", sagt Alen Ladavac. Eine Menge Gartenarbeit, wollte man die alle von Hand anpflanzen.

Doch auch die benötigten Ressourcen zur ruckelfreien Darstellung eines so gewaltigen Waldes sind nicht ohne. Also greifen die Programmierer erneut in die Trickkiste und holten sogenannte Imposter hervor: Diese "Scheinbäume" kommen immer dann zum Einsatz, wenn der Spieler nicht aus acht verschiedenen Richtungen auf das Grün blicken muss. Dann "faltet" die Engine den Baum flach zusammen und legt eine Reihe von Pixel Shadern darüber, um die mangelnde Dreidimensionalität zu vertuschen. Das Ergebnis verblüfft: "Ich weiß selbst nicht, welcher Baum der echte und welcher nur vorgetäuscht ist", gibt Alen Ladavac zu.
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100.000 Monster

16.284 Quadratkilometer voller Wälder, Wiesen, Gräser, Blumen, Büsche, Straßen, Gewässer und Seen - in der Welt von Serious Sam 4: Planet Badass gibt es viel zu entdecken. Dazu kommen noch von Hand erstellte Bauernhöfe, Dörfer und Co. Doch das ist "nur" der unbelebte Teil der Spielwelt, denn das Spiel soll ja kein "Walking Simulator" sein.

Daran erinnert auch Alen Ladavac am Ende seines Vortrags: "Wir wollten ein System entwickeln, das auch 100.000 Gegner gleichzeitig auf dem Bildschirm darstellen kann", grinst er - und zeigt ein Video, das etwas länger als der offizielle Trailer des Spiels ist, aber im Vergleich zu dem, was wir auf der letzten E3 gesehen haben, nichts Neues bringt. Wir freuen uns umso mehr auf den Juni dieses Jahres - möge Croteam auch auf der kommenden E3 mit dabei sein.

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Serious Sam 4 auf der GDC 2019: Monster, Bäume, Sensationen Rom wurde nicht an einem Tag erbaut - und auch die 16.384 Quadratkilometer große Spielwelt von Serious Sam 4: Planet Badass will Weile haben. Doch schaffen es die Entwickler von Croteam noch zu unseren Lebzeiten, jeden einzelnen Baum an Ort und Stelle zu pflanzen? Und passt all das noch in einen handelsüblichen PC? PC Games Hardware klärt auf.

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