frostiges Schlachtfeld Teil eins

Bild: DICE
Spiele & Software | Technik: Battlefield 3
Frostbite-2.0-Engine erklärt: Das kann Battlefield 3 am PC
Frostiges Schlachtfeld
Im Herbst erscheint Battlefield 3 auf Basis der Frostbite-2.0-Engine. Wir erläutern, wie DICE die neuen
und alten Spielelemente der Battlefield-Serie eindrucksvoll mit dem Technikmotor am PC verknüpft.
B
attlefield 3 geht im Herbst 2011
für Windows-PCs sowie die
Konsolen Xbox 360 und PlaySta­
tion 3 an den Start. Während der
Einzelspieler-Modus auf allen Plattformen sehr ähnlich ist, zeigen der
Multiplayer-Modus und die PC-Version der Frostbite-2.0-Engine, dass
die schwedischen Entwickler Digital Illusions Creative Entertainment
(„DICE“) ihre größte Fangemeinde
nicht im Stich lassen werden.
So nutzt DICE für die Frostbite-2.0Engine nicht nur Mehrkern-Prozessoren, sondern zieht für Battlefield 3 auch die Fähigkeiten von
Direct X 10 über DX10.1 bis DX11
heran.
Von der Statik zur Dynamik
Für Battlefield 3 entwickelte DICE
die hauseigene Frostbite-Engine
weiter: Die erste Version kommt in
Bad Company (konsolenexklusiv)
zum Einsatz, die verbesserte Versi-
116
PC Games Hardware | 06/11
on im zweiten Bad Company, das
auf dem PC sogar Direct X 11 für
weichere Schatten bietet. Beiden
Spielen gemein ist die statische Beleuchtung, wenngleich Bad Company 2 durch die Implementierung
von via Compute Shader berechneter Nvidia-Umgebungsverdeckung
(Horizon Based Ambient Occlu­
sion, kurz HBAO) deutlich realistischer wirkt.
Auch Mirror’s Edge, ein Ausflug mit
der Unreal Engine 3, wird zum größten Teil statisch beleuchtet, und
zwar durch den Beast-Renderer der
Firma Autodesk. Dieser simuliert
eine globale Beleuchtung, indem
die entsprechenden Informationen
in Texturen eingearbeitet werden.
Für Battlefield 3 aber wollte DICE
mehr, vor allem da die Zerstörung
der Umgebung wie schon in Bad
Company 2 ein wichtiges Spielelement ist – und zwar ein dynami-
sches. Für die Frostbite-2.0-Engine
verabschiedet sich der Entwickler
daher vom Forward-Rendering und
greift auf das flotte Tile-based Deferred Lighting („TBDL“) zurück.
Dieses zerlegt das Bild in Kacheln
und speichert die Beleuchtungsinformationen in einem speziellen Puffer (dem G-Buffer), danach
erfolgt das parallele Berechnen
der Beleuchtung und zum Schluss
werden alle Kacheln zusammengefügt. TBDL lohnt sich vor allem
Bonusmaterial
Heft-DVD: Auf dem Datenträger finden Sie diverse
PDFs und Präsentationen zur
Frostbite-2.0-Engine.
www
Bonuscode
27FE
Einfach unter www.pcgames­hardware.de
den Bonuscode rechts oben eingeben
und auf den Bonuscode-Pfeil klicken.
bei mehreren Lichtquellen samt
Schatten und viel Geometrie, also
beispielsweise wenn Wände einstürzen und dynamisch auf Licht
reagieren sollen. TBDL ist in die
Compute Shader unter Direct X 11
implementiert, was den RenderProzess gegenüber Deferred Lighting beschleunigt; TBDL arbeitet
darüber hinaus mit klassischem
Multisampling-AA zusammen.
Die indirekte Echtzeitbeleuchtung
(„Global Illumination“) wird in
Battlefield 3 durch Enlighten, eine
Radiositäts-Middleware,
erzielt:
Diese Technologie sorgt dafür, dass
unabhängig vom Blickwinkel Licht
samt der passenden Farbgebung
von Oberflächen gleichmäßig abgestrahlt und zum Teil auf andere
(lichtdurchlässige) Objekte geworfen wird. Eine weiße Lampe beispielsweise strahlt eine rote Wand
an, diese wirft das Licht zurück und
der (weiße) Fliesenboden erscheint
www.pcgameshardware.de
Technik: Battlefield 3 | Spiele & Software
Da auf einem Schlachtfeld an allen Ecken und Enden Partikel wie
Staub und Rauch aufgewirbelt werden, lag DICE auch viel daran, diese
in die Beleuchtung einzubeziehen:
Explosionen, Mündungsfeuer oder
Triebwerke rücken die Partikel ins
rechte Licht und strahlen etwa eine
Staubwolke von innen heraus an –
in Bewegung sehr beeindruckend.
Fast wie im echten Leben
Natürlich bietet Battlefield 3 die
üblichen cineastischen Effekte
wie Bewegungsunschärfe, diese
wird aber vergleichsweise dezent
eingesetzt: Bei schnellen Drehbewegungen der Spielfigur (also der
Kamera) verschwimmt das Bild nur
leicht, einzig Objekte wie Raketen
oder rennende Squad-Mitglieder
werden verwischt dargestellt.
Tiefenunschärfe bekommen Sie
selbst beim Anvisieren via Kimme
und Korn nur schwach ausgeprägt
zu sehen, DICE verzichtet auf über-
Einen großen Schritt nach vorne
macht Battlefield 3 bei den Animationen: Die Frostbite-2.0-Engine
setzt auf Electronic Arts’ hauseigene Middleware ANT („Animated
Toolkit“), die beispielsweise in den
FIFA-Spielen eingesetzt wird. Übergänge zwischen Springen, Ducken
und Auf-den-Bauch-Werfen sind
fließend, die Bewegungsabläufe
sehr glaubwürdig. Da die Spielfigur
über Arme und Beine verfügt, können Sie dies selbst sehen; sogar die
Trägheit der Masse macht sich bemerkbar, wenn Sie aus dem Sprint
in Deckung gehen oder die Druckwelle einer Explosion die Spielfigur
auf den Boden schleudert.
Bild: DICE
FIFA trifft Battlefield
Das in BF 3 eingesetzte „Animated Toolkit“, kurz ANT, stammt aus der FIFA-Reihe
von Electronic Arts – Spiele, in denen die Animationen höchste Priorität haben.
Eine glatte Sache
Apropos glaubwürdig: Neben einer
superben Beleuchtung wirkt ein
am Computer generiertes Bild erst
durch praktisch nicht vorhandenes
Aliasing richtig echt – oder sind Ihnen in Ice Age und Co. jemals flimmernde „Sägekanten“ aufgefallen?
DICE packt in die Frostbite-2.0Engine mehrere Antialiasing-Verfahren für verschiedene Einsatzzwecke: Multisampling-Antialiasing
für die Polygon-Glättung ist dank
Tile-based Deferred Shading wie
bereits erwähnt kein Problem in
Battlefield 3 (genauer seit DX10.1
und Tiefenpufferzugriff). Allerdings kostet 4x MSAA in 1080p
165 MiByte Speicher – für Konsolen ist das zu viel. Daher bietet
Bild: DICE
Unterstützt wird die Radiosität
durch Umgebungsverdeckung, die
mittels eines speziellen Algorithmus (Analytical AO) ebenfalls per
DX11 oder 10.1 berechnet wird.
Die Beleuchtung greift auch bei
bestimmten Objekten: Haut oder
Zellulose sind zu einem gewissen
Teil lichtdurchlässig (transluzent),
der Rendervorgang wird im Englischen als Subsurface Scattering
(Volumenstreuung) bezeichnet – in
Battlefield 3 wird er insbesondere
für die Gesichter Ihrer Mitstreiter
eingesetzt, um diese realistischer
wirken zu lassen.
triebene Effekthascherei. Typisch
fürs Kino ist eine Farbkorrektur;
DICE nutzt diese, um dem Bild von
Battlefield 3 die richtige Stimmung
zu verpassen – in allen Szenen feilen die Entwickler an Helligkeit
und Kontrast, das Resultat wirkt
schlicht realistischer.
Battlefield 3 verwendet einen Safeframe (roter Rahmen), damit HUD-Elemente bei
den Fernsehern an Konsolen nicht unter den Rand rutschen – am PC ist das unnötig.
Bild: DICE
rötlich. In Kombination mit dem
fließenden Tag-und-Nacht-Wechsel
bietet Battlefield 3 daher eine Beleuchtung, die sich selbst hinter
Crysis 2 nicht verstecken muss.
Beleuchtete Partikel (hier durch das Sperrfeuer der Mitstreiter angestrahlt) steigern
die Immersion auf dem Schlachtfeld, da dort Rauch und Staub allgegenwärtig sind.
Frostbite-2.0-Engine trifft Havok-Middleware: „Destruction 3.0“ in Battlefield 3 in vier Schritten
Die Gebäude in Battlefield 3 bestehen aus
vielen Teilen und Sollbruchstellen, die Sie
mit Waffengewalt zerstören dürfen.
www.pcgameshardware.de
Schritt 1: Entfernung der Geometrie
Als Erstes wird ein Teil der Geometrie an
der passenden Stelle entfernt; dies ist
abhängig vom Treffer und der Waffe.
Schritt 2: Hinzufügen von Meshes
Im zweiten Schritt legen die Entwickler
sogenannte „Detail Meshes“ rund um
den zerstörten Bereich herum an.
Endresultat mit „Destruction Mask“
Nach einem Raketeneinschlag werden
zudem dynamisch Trümmer und Partikel
generiert, diese fehlen hier im Bild.
06/11 | PC Games Hardware
117
Bild: DICE
Basis: Gebäude ohne Zerstörung