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Die Voxel-Grafik eignet sich auch für Konstrukte wie diese Skischanze.
Die Voxel-Grafik eignet sich auch für Konstrukte wie diese Skischanze. (Bild: Marc Sauter/Golem.de)

Die Technik in Upvoid Miner

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Die Alpha-Techdemo setzt ein 64-Bit-Betriebssystem voraus, da die Upvoid Engine im momentanen Zustand stark von viel Arbeitsspeicher profitiert. Da die Technologie für kommende Spiele gedacht ist, stellt dies jedoch kein Problem dar, viele 2014 erscheinende Titel setzen ein 64-Bit-Betriebssystem voraus, beispielsweise Titanfall. Erst mit 16 GByte Arbeitsspeicher lief der Upvoid Miner bei uns flüssig, eine Radeon R9 290X war so schnell wie unsere EVGA Geforce GTX 680 Classified - die sonst ähnlich flotte HD 7970 deutlich langsamer.

Das durch die Cubical Marching Squares prozedural erzeugte Terrain wird von der CPU stellenweise mit weniger (Dezimierungsschritt) oder mehr (Tessellation) Polygonen versehen, damit die Texturen nicht verzerrt oder gequetscht werden - ein Problem, das bei den ersten DirectX-11-Spielen oft zu sehen war. Künftig soll per OpenGL 4.0 die von DirectX 11 bekannte Hardware-Tessellation die zusätzlichen Polygone erzeugen. Die Texturen werden ebenso wie die Bäume noch nicht prozedural generiert, da gerade Wälder realistischer wirken, wenn sie aus Polygonen modelliert sind.

  • Die Upvoid Engine generiert aus dieser öden Landschaft ... (Screenshot: Marc Sauter/Golem.de)
  • ... bewaldete Anhöhen mit grasbewachsenen Hügeln. (Screenshot: Marc Sauter/Golem.de)
  • Die Bullet-Physik ermöglicht Konstrukte wie eine Schanze für Kugeln. (Screenshot: Marc Sauter/Golem.de)
  • Graben per Knopfdruck - wie in Minecraft. (Screenshot: Marc Sauter/Golem.de)
  • Die Gänge versieht die Engine mit zusätzlichen Polygonen. (Screenshot: Marc Sauter/Golem.de)
  • Die Beleuchtung beherrscht Blend- und Linseneffekte. (Screenshot: Marc Sauter/Golem.de)
  • Das Gras wird mittels Geometry Instancing berechnet. (Screenshot: Marc Sauter/Golem.de)
  • Bäume und Gelände werfen weiche, hochauflösende Schatten. (Screenshot: Marc Sauter/Golem.de)
Das Gras wird mittels Geometry Instancing berechnet. (Screenshot: Marc Sauter/Golem.de)

In früheren Versionen der Upvoid-Engine entstand das Gras per Geometry Shader, aus Geschwindigkeitsgründen hat sich Upvoid für den Miner aber für Geometry Instancing entschieden. Hierbei wird ein Objekt nur einmal berechnet und dann beliebig oft kopiert. Ein Drawcall, ein aus vom Prozessor gesammelten Befehlen entstehender Render-Aufruf an die Grafikkarte, dauert länger, als die GPU mit Instanzen arbeiten zu lassen.

Head Mounted Displays und Klimazonen

Die Beleuchtung verzichtet auf einen Deferred Renderer, stattdessen verwendet Upvoid einen klassischen Forward-Ansatz mit einem Z-Pre-Pass. Mit der Deferred-Methode sind viele dynamische Lichtquellen leicht zu berechnen, sie weist jedoch diverse Nachteile wie eine hohe Datentransferratennutzung und je nach Schnittstelle eine Inkompatibilität zu Multisample-Kantenglättung auf.

Mit dem neuen Forward-Renderer, der sich gerade in Entwicklung befindet, kann das Aachener Studio daher MSAA in die Engine integrieren. Der Upvoid Miner nutzt nur FXAA, für die geplante Unterstützung von Head Mounted Displays wie Oculus Rift reicht dies nicht aus, um die Kantenbildung effektiv zu verringern. Treppeneffekte verringern die Immersion, nicht umsonst empfiehlt Oculus gar Supersample-Kantenglättung.

Die Grafikkarte hat durch die weichen, hochauflösenden Schatten (Exponential Shadow Maps) und die Umgebungslichtverdeckung (Scalable Ambient Obscurance, halbe Renderauflösung) - vereinfacht ausgedrückt zusätzliche Schatten in Ecken und an Kanten - viel zu tun.

  • Die Upvoid Engine generiert aus dieser öden Landschaft ... (Screenshot: Marc Sauter/Golem.de)
  • ... bewaldete Anhöhen mit grasbewachsenen Hügeln. (Screenshot: Marc Sauter/Golem.de)
  • Die Bullet-Physik ermöglicht Konstrukte wie eine Schanze für Kugeln. (Screenshot: Marc Sauter/Golem.de)
  • Graben per Knopfdruck - wie in Minecraft. (Screenshot: Marc Sauter/Golem.de)
  • Die Gänge versieht die Engine mit zusätzlichen Polygonen. (Screenshot: Marc Sauter/Golem.de)
  • Die Beleuchtung beherrscht Blend- und Linseneffekte. (Screenshot: Marc Sauter/Golem.de)
  • Das Gras wird mittels Geometry Instancing berechnet. (Screenshot: Marc Sauter/Golem.de)
  • Bäume und Gelände werfen weiche, hochauflösende Schatten. (Screenshot: Marc Sauter/Golem.de)
Die Beleuchtung beherrscht Blend- und Linseneffekte. (Screenshot: Marc Sauter/Golem.de)

Auch den Prozessor lastet die Upvoid Engine gut aus: Das Rendering, die Bullet-Physik, das Scripting, die Objekt-Logik und die Generierung der Welt laufen als parallele Threads, die prozedurale Synthese beschäftigt viele Prozessorkerne. Ein neues Threading-System soll die Weltgenerierung beschleunigen.

Wichtig ist eine interessante Gestaltung der Umgebung, da sich diese momentan noch sehr stark wiederholt. Angedacht ist ein System, das unterschiedliche Landschaften und Klimazonen prozedural erschafft.

 Upvoid Engine: Algorithmen für prozedurale MinecraftsGraben bis zur Unendlichkeit 

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hw75 23. Feb 2014

Na versuch doch mal eine Story, ein Adventure, oder Rätsel prozedural zu erzeugen. Sowas...

Guardian 19. Feb 2014

Das bringt doch alles nichts! Diesen totalen überflüssigen quatsch gab es schon vor...

xmaniac 15. Feb 2014

Hier hast du doch auch nur eine Techdemo. Und weiter kommen die alle nicht, dass ist ja...

xmaniac 15. Feb 2014

Wozu brauchst du einen Geometry-Shader, der teil einer Scanline-Pipeline ist um Voxel zu...

Gl3b 13. Feb 2014

Bestes thread xD



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