Virtuelle Realität: "1.000 bis 2.000 Frames pro Sekunde müssten reichen"
"Das erste Mal, als mir mit aufgesetztem Oculus-Rift-Headset eine Rakete in Team Fortress 2 entgegengeflogen ist, fand ich sehr beeindruckend" , berichtet Michael Abrash bei einem Vortrag auf der Games Developer Conference (GDC) 2013 in San Francisco. Abrash, der neben John Carmack von id Software und Tim Sweeney als einflussreichster Grafikprogrammierer gilt, arbeitet derzeit für Valve Software(öffnet im neuen Fenster) und hat sich in den vergangenen Monaten intensiv mit Themen rund um Virtual- und Augmented-Reality beschäftigt; auch in seinem Blog(öffnet im neuen Fenster) .
Er ist überzeugt, dass insbesondere Oculus Rift gute Chancen hat, dem Thema virtuelle Wirklichkeit zum Durchbruch zu verhelfen. "Rift hat ein großes Display, es ist leicht und unkompliziert und entfaltet eine starke Sogwirkung" , sagt Abrash. Er wartet schon lange darauf, dass ein derartiges Gerät endlich in Reichweite kommt: Bereits 1996 hat er gemeinsam mit John Carmack einen Vortrag zum Thema Metaversum gehalten, der vom Schriftsteller Neal Stephenson erschaffenen Variante des Cyberspace.
Bei aller Begeisterung: Abrash sieht noch einige Probleme, die in den nächsten Jahren gelöst werden müssten, damit die virtuelle Realität tatsächlich echt wirkt. Oculus Rift sei da nur ein Anfang, sagt er. Ein offensichtliches Problem sei die Auflösung, die bei Oculus schon sehr gut sei. Pixel seien bei der Datenbrille dennoch deutlich sichtbar. Auch an der Steuerung müsse die Branche noch viel arbeiten. Etwa das ganz natürliche Blicken um eine Ecke durch natürliche Körper- und Kopfbewegungen sei noch nicht einmal annähernd gelöst.
Mehr Polygone helfen nicht weiter
Für Abrash besonders spannend sind die Herausforderungen bei der Grafik. Mehr Polygone und feinere Texturen helfen nicht, sagt er. Das Kernproblem sei die verzögerte Reaktion der Datenbrillen auf Augen- und Kopfbewegungen und insbesondere auf die Kombination aus beidem.
Abrash ist der Auffassung, dass das perfekte VR-Display eine sehr hohe Bildwiederholungsrate haben müsste: "1.000 bis 2.000 Frames pro Sekunde müssten eigentlich reichen" , sagt Abrash unter allgemeinem Gelächter – und meint das ernst. Auch die Reaktionszeit müsse noch deutlich besser werden: Im Grunde sollte sie bei einer Millisekunde liegen. 20 Millisekunden wären vielleicht auch noch tolerabel, was aber extrem schwierig zu erreichen sei.
Das Problem ist laut Abrash, dass es eine Art optischen Dopplereffekt gibt, wenn die Technologie nicht schnell genug auf Augen- und Kopfbewegungen reagiert – und ein Mensch könne seinen Schädel innerhalb von Sekundenbruchteilen immerhin um rund 100 Grad drehen. Dann verwische das Bild und beginne zu wabern. Außerdem könnten bei schnellen Bewegungen und langsamen Reaktionen einige Pixel nicht sichtbar sein, möglicherweise wichtige Informationen gingen verloren und das Bild wirke nicht stimmig. Solche Fehler könnten wir Menschen unglaublich gut bewusst oder unbewusst wahrnehmen.
Kampf gegen die Seekrankheit
Ein Kollege von Abrash hat bereits praktische Erfahrungen mit der Programmierung von Virtual-Reality-Spielen gemacht und davon ebenfalls auf der GDC 2013 berichtet: Joe Ludwig, der bei Valve für die Anpassung von Team Fortress 2 an Oculus Rift zuständig war. Die eigentliche Portierung sei auch dank des guten SDKs von Oculus innerhalb einer Woche erledigt gewesen, sagt Ludwig. Damit meint er das Anpassen von den gewohnten Auflösungen an die beiden Rift-Bildschirmhälften mit jeweils 800 x 640 Bildpunkten.
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Eine Reihe kleinerer Probleme sei innerhalb von ein paar weiteren Wochen gelöst worden. Beispielsweise war wegen des anderen Formats mehr von der Waffenhand zu sehen – genau genommen reichte das Bild bis zum Ellenbogen, der aber als Grafik gar nicht existiert.
Deutlich schwieriger war laut Ludwig die Sache mit dem Head-up-Display, also den stets sichtbaren Anzeigen auf dem Bildschirm. Wegen der stereoskopischen Perspektive der Datenbrille gebe es plötzlich eine sehr große Diskrepanz zwischen dem HUD, das direkt vor der Nase des Spielers zu sein scheine, und der viel größeren räumlichen Tiefe des Spiels, was bei einigen Testern bei Valve schnell zu Kopfschmerzen geführt habe.
Sein Tipp: Virtual-Reality-Games sollten nach Möglichkeit auf Bildschirmanzeigen verzichten. Bei Team Fortress 2 würden sie aber gebraucht. Also habe sich das Team mit einer dann ganz gut funktionierenden Notlösung geholfen: Das HUD sei nun so programmiert, dass es sich gefühlt rund zehn Meter vor dem Spieler befinde.
Keine schnellen Bewegungen!
Intensiv hat sich Joe Ludwig damit beschäftigt, wie er vermeiden kann, dass Spielern mit VR-Brille schlecht wird – ein Problem, das auch Golem.de bei einigen Präsentationen von Geräten wie Oculus Rift schon hatte. Ludwig ist der Auffassung, dass die Übelkeit wohl das Gleiche ist wie die klassische Seekrankheit. Die meisten Valve-Tester hätten sich nach kurzer Zeit an die künstliche Wirklichkeit gewöhnt und konnten dann längere Zeit ohne Beschwerden spielen.
Spieldesigner könnten aber das Ihre dazu tun, dass ihre Kundschaft nicht mit einem Brechreiz durch die künstlichen Welten taumelt. So sollten allzu schnelle Bewegungen vermieden werden, und rollende Bewegungen sollte es am besten gar nicht geben. Animationen wie die, mit denen Spieler in Team Fortress 2 bei ihrem Ableben aus der Ich-Perspektive sehen, wie sie zu Boden gehen, seien unbedingt zu vermeiden. Etwas überraschend fanden die Entwickler, dass besonders vielen Testern beim Treppensteigen schlecht wurde. Das liege wohl daran, so die Mutmaßung, dass man dabei zur Seite, aber auch nach oben oder unten sieht.
Latenzen, Übelkeit, Treppensteigen und die Steuerung – für Spielentwickler gibt es noch viele Probleme zu lösen. Und Fragen zu beantworten – wie diese Frage von Michael Abrash: Welche Dinge machen in der virtuellen Realität besonders viel Spaß?