Seite 4: Technik

Bei der Entwicklung von Splinter Cell Blacklist haben die Entwickler eng mit NVIDIA zusammengearbeitet. Daraus sind auch einige technische Details erwachsen, die nur mit einer GeForce-Grafikkarte zu sehen sein werden. Andere wiederum werden auch mit einer Radeon-Grafikkarte aktiv. Wir haben uns einfach ein paar Technologien etwas genauer angeschaut.

SSAO und HBAO+

Ambient Occlusion (AO) beschreibt die Erzeugung eines Schattens auf Basis einer oder mehrerer Lichtquellen. In seiner einfachsten Form bildet AO bei einer kleinen Lichtquelle einen harten Schatten. Je größer die Lichtquelle wird, desto weicher muss auch der Übergang zwischen Schatten und restlicher Szenerie werden. Screen Space Ambient Occlusion (SSAO) ist eine Weiterentwicklung des einfachen AO und reduziert den Rechenaufwand auf den sichtbaren Bereich. So müssen keine Schatten berechnet werden, die gar nicht sichtbar sind. Einer der vielen verfügbaren Algorithmen für SSAO ist das von NVIDIA entwickelte Horizon Based Ambient Occlusion (HBAO). Aus Performance-Gründen berechnet HBAO aber nicht die komplette Szene in voller Auflösung (nicht für jeden Pixel wird ein entsprechendes Sample angelegt), sondern in einer niedrigeren. Dies kann dann aber dazu führen, dass es zu Artefakten in der Darstellung der Beleuchtung kommt, die dann auch noch störend flackern. Paradebeispiele sind die Implementation in Battlefield 3 und Batman Arkham City.

Demo einer Licht- und Schattenberechnung mittels HBAO+

HBAO+ ist wiederum eine Weiterentwicklung von HBAO, die es aber einer GeForce GTX 660 möglich machen soll, die Berechnung von Licht und Schatten in voller Auflösung durchzuführen. Doch nicht nur die Performance wurde hier verbessert, sondern auch die Qualität der Samples. So ist es HBAO+ auf einer GeForce GTX 680 möglich eine Szene bei 1.920 x 1.200 Pixel innerhalb von 2,7 ms korrekt auszuleuchten. Ein klassischer HBAO-Algorithmus benötigt dazu 9,2 ms.

Splinter Cell Blacklist ohne HBAO+
Splinter Cell Blacklist ohne HBAO+

Ohne HBAO+ sieht die Beleuchtung der Szene zwar korrekt aus, allerdings sind einige Bereiche deutlich heller, als sie bei dieser Lichtsituation sein sollten.

Splinter Cell Blacklist mit HBAO+
Splinter Cell Blacklist mit HBAO+

Mit HBAO+ wird die Szene dann sprichwörtlich ins rechte Licht gerückt und wirkt dadurch deutlich realistischer.

Tesselation

In Splinter Cell Backlist ebenfalls eine wichtige Rolle spielt Tesselation. Genauer gesagt verwendeten die Entwickler das Phong Tesselation, benannt nach seinem Entwickler Bui Tuong Phong von der University of Utah.

Phong Tesselation mit verbesserter Glättung an abgerundeten Flächen im Vergleich

Phong Tesselation verhindert die Bildung von Artefakten innerhalb und außerhalb der erzeugten Struktur. Gerade Objekte mit einer glatten und leicht abgerundeten Oberfläche profitieren zwar von der Tesselation, sind aber auch anfällig für solche Störeffekte. Mit dem entsprechenden Rechenaufwand wäre dies auch mit der normalen Tesselation möglich. Allerdings hat Bui Tuong Phong einen Weg gefunden dies mit minimalem Rechenaufwand zu realisieren.

Phong Tesselation mit verbesserter Glättung an abgerundeten Flächen im Vergleich

Ohne Tesselation sind keinerlei oder nur wenige Strukturen an den Spielfiguren zu erkennen. Details werden durch die Darstellung der jeweiligen Textur nur simuliert, sind aber nicht wirklich vorhanden.

Phong Tesselation mit verbesserter Glättung an abgerundeten Flächen im Vergleich

Mit aktiviertem Tesselation werden über einen vorgegebenen Algorithmus weitere Details berechnet und schlussendlich auch dargestellt.

TXAA

TXAA ist eine Anti-Aliasing-Technik, die mit der ersten "Kepler"-GPU eingeführt wurde. TXAA kombiniert die Vorteile von MSAA und FXAA. TXAA basiert auf einem temporären Super-Sampling, das allerdings nicht den Speicherbedarf eines klassischen Super-Sampling haben soll. Besonders in Bewegung und bei filigranen Elementen wie Zäunen spielt TXAA seine Vorteile aus.