Globale Illuminationen

[balthier9999]

Globale Illuminationen

Ein neuer 3D-Blog ist da; und wer sich wundert, warum Balthi plötzlich so viele Blogs schreibt, dem sei zugeredet, der Balthi habe nun endlich Zeit dafür, was noch vor wenigen Tagen nicht der Fall war. In diesem 3D-Blog geht es um den oft erwähnten Effekt »Global Illumination«. Außerdem erwartet euch am Ende eine kleine Information bezüglich dieser 3D-Blogs, damit auch Neulinge bescheid wissen.

Ich habe schon einige Male behauptet, Global Illumination (kurz: GI) sei der Heilige Gral der realistischen Videospieloptik. GI und Flächenschatten ? ich kenne letzteres nur in diesen Namen, aber ich vermute, dass es dafür noch eine allgemeinere Bezeichnung gibt. Was tut nun GI?

Wir haben eine oder mehrere Lichtquellen. Diese Lichtquellen strahlen Körper an, die nun an der der Lichtquelle zugewandten Seite eine hellere Farbe, während entgegensetzte Seiten dunkler dargestellt werden. Also genau das, was der Mensch gewohnt ist, wenn Licht auf Körper trifft. Jedoch ist diese Interpretation zu einseitig, da noch nicht vollständig mit der Realität übereinstimmend. Licht erzeugt zwar dunkle und helle Stellen, aber Körper reflektieren Licht auch! Dadurch werden Bereiche heller, die vom Licht gar nicht direkt angestrahlt werden. Siehe das Beispielbild.
"Licht erzeugt zwar dunkle und helle Stellen, aber Körper reflektieren Licht auch!"

Diese Lichtreflexion berechnet GI. Das andere sind Flächenschatten. Bisher stellen Videospiele Schatten von Objekte exakt nach Silhouette dar. In Realität aber verschwimmen Schatten, je mehr sie sich vom Schattenwerfer entfernen. Wäre dem nicht so, würde es abends schlagartig dunkel werden. Flächenschatten berechnen die Unschärfe, die in Relation zur Entfernung von Schatten zu Schattenwerfer und von Schattenwerfer zu Lichtquelle steht.

Alles zusammen in einer Szene erreicht eine Realität, die man nie von virtuellen Bildern kannte beziehungsweise erwartet. Selbst die gröbsten Figuren oder einfachsten Umgebungen sehen mit GI sehr schön aus! Vielleicht wird ein Character nicht zum realen Menschen, aber vielleicht zur Wachsfigur oder einer bemalten Plastik.

Das Problem: Es liegt auf der Hand, GI und Flächenschatten sind unglaublich rechenaufwendig! Dass das überhaupt in Echtzeit möglich ist, war vor ein paar Jahren noch Utopie! Heute jedoch ist zumindest GI allein möglich und immerhin zwar scharfe aber verschommene Weich-Schatten. Mirrors Edge heißt das Spiel, dass die Technik sehr schön ausreizt. Allerdings zeigt ME aber auch, wie aufwendig GI immer noch ist. Die Entwickler haben dafür gesorgt, dass man genügend Lichtreflexionen zu sehen bekommt, damit der Einsatz von GI nicht übersehen wird. Dennoch macht ME einen sehr realistischen Eindruck wie ich finde.

Zusammenfassend kann man sagen: GI fehlt wirklich zum Realismus. Dazu ein paar Screens, die das zeigen sollen:
RE5 könnte GI vielleicht sogar schaden, bei den krassen Hell-Dunkel-Kontrasten. GI würde das Gesicht von der Seite erhellen, Flächenschatten würden die harten Schatten auf dem Gesicht beseitigen. Das Gesicht wäre endlich realer.
Hier sieht man, wie schädlich Blendeffekte sein können. Besonders schön ist das nicht, realistisch sowieso nicht. Linkerhand sieht man die Finger, jeder einzelne wird von links beleuchtet. Wie ist das möglich? Eigentlich sollte doch der linke Schatten auf die anderen Finger werfen? Einfach: Es gibt hier keine Schatten. Das ist der Preis für die unnötigen Details der Characters. Das diese in Bewegung weniger auffallen stört den Entwickler nicht: die Kaufentscheidung kommt meistens von stillen Screenshots.
Mit GI würde übrigens der schwarze Raum im Bild verschwinden. Das ist durchaus vorteilhaft, da in Realität kaum etwas bei Tageslicht derart schwarz ist, wie in dieser Szene!
Die Entwickler haben bei dem Hemd eindeutig die Glanzpunktkurze zu scharf gesetzt, es sieht so aus, als würde der Nico sein Hemd voll schwitzen. Gerade solch grafisch eher niedriger aufgelösten Spielen wie GTA würde GI gut tun. Natürlich ist das technisch nicht möglich, wenn aber, dann bräuchte man den Aufwand für hoch aufgelöste Texturen und Poylgonüberflut gar nicht.
Da haben wir GI in Action. Wie man sieht, gibt es auch hier schwarze Stellen, jedoch sind diese dort, wo man sie erwartet: in dunklen Ecken.
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Die 3D-Blogs sind eine Serie von Blogs, die sich um 3D drehen, ist klar. Ich hab die Serie gestartet, weil ich zwei Jahre lang den Umgang mit 3D-Programmen in meiner Ausbildung gelernt habe. Dass ich nun dieses Wissen verbreite, hat wieder was mit meiner Freude daran zu tun, Wissen an Leute zu verbreiten
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Die letzten 3D-Blogs waren:

Ja, Normal, oder? | Backe, backe Texturen!