Computergrafik – Wenn die Grenzen zwischen Realität und Fiktion verschwimmen

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20. Oktober 2014 Print This Post

ComputergrafikGames werden immer pompöser, immer größer und vor allem immer realistischer. Durch Zusammenspiel von Animationen und Grafik entstehen Orte, Figuren und ganze Welten, die beinah schöner wirken, als die Realität selbst. Da stellt sich die Frage: „Schöner“ als die Realität, geht das denn überhaupt?

Manche Spiele, wie das kürzlich erschienene Battlefield 4 oder auch noch kommende Games, werden bei einigen Spielern diese Frage mit einem klaren ja beantworten können. Wenn sogar der Schmutz aus einer virtuellen Pfütze „schöner“ aussieht, als der originale Morast, dann schütteln manche nur verächtlich den Kopf. Wie kann man so etwas vergleichen und warum vergleicht der Mensch überhaupt eine virtuelle Welt mit der realen? Legt man so großen Wert darauf, dass die virtuelle Welt, in der man sich austoben kann und/oder entspannt genauso aussehen soll, sich genauso anfühlen soll wie die wirkliche Welt, dem wirklichen Alltag? Spiele sollen Spaß machen, ja, uns ablenken. Man möchte dem ganzen Trubel des Tages entkommen und spielt einige Stündchen Computerspiele. Doch es wird immer mehr Wert auf realistische Darstellungen, Animationen und Situationen gelegt. Das leuchtet nicht so ganz ein. Warum realistischer, wenn man sich in eine virtuelle, unechte Welt begeben möchte?

Lebendige Wälder, sterbende Pixel

Die Antwort ist nicht ganz einfach, aber eine wohl logische wäre, dass die Welt, ob nun real oder fiktiv, schön aussehen soll. Dieser Schönheitsaspekt lässt uns entsprechend in der virtuellen Welt verweilen, weil es uns hier so gut gefällt. Je detaillierter und realistischer alles aussieht, desto wohler fühlt sich der Spieler. Vergleichen kann man „schön“ und „nicht schön“ nun mal am besten mit Dingen aus der realen Welt.
Bei den Vergleichen zwischen Realität und Virtualität hört man Leute sagen, dass sie durch diese Stadt oder jenen Wald nur zu gern spazieren würden. Anscheinend wissen die wenigsten, dass viele Wälder und Städte echten nachempfunden sind und in manchen Fällen eine 1 : 1 Kopie darstellen. Man könnte also tatsächlich den virtuellen Wald betreten und ihn durchstreifen. Daraus stellt sich eine weitere Frage: Können wir die Realität von dem virtuellen in Zukunft noch unterscheiden?
Die Grafik entwickelt sich bedingt durch andere Komponenten immer weiter. Beispielsweise bringt eine neue Spielekonsole neue Innovationen auf den Markt, die wiederum neue Technik voraussetzt und neue Möglichkeiten bietet. Außerdem wird vor allem durch Spieleentwickler die grafische Entwicklung vorangetrieben, da diese immer neuere und eigene Engines (Programmsprachen, zur Darstellung und Animation von Spielen) für ihre Spiele programmieren.

Neue Engines und leistungsstärkere Hardware bedeuten neue Möglichkeiten und die gilt es auszuschöpfen sowie am Ende zu erweitern. Die Entwicklung wird also niemals stoppen. Das haben viele Entwickler und Programmierer schon eingesehen, auch einige Politiker und Experten sehen es als Art Problem. Einige sprechen sogar davon, gezielt realistische Darstellungen zu schwächen, damit sich die Spieler nicht in der unechten Welt verlieren. Diese Angst wird vor allem durch die sehr realistische Darstellung von Menschen und Tieren bestärkt.

In aktuellen Shooter-Spielen schießen keine laufenden Pixel auf andere Pixel mit Pixeln, wie zu Beginn der Computerspiele, sondern virtuelle Abbilder von Menschen auf andere. In Kombination mit entsprechender Animation entsteht so der Eindruck eines echten, lebendigen Organismus. Was letztendlich daraus wird, bleibt abzuwarten. Fakt ist jedoch, dass Computergrafiken in allen Bereichen des Lebens zu finden sind und uns durch ihre realistische Abbildung bei Problemen helfen. Im Gesundheitswesen können dadurch Körper in einem dreidimensionalen Bild dargestellt, kleinste Teile und Fehler können dadurch gefunden und analysiert werden. Die Autoindustrie sowie Architekten benutzen diese virtuellen Zeichenblöcke zur Modellplanung und Gestaltung. Dadurch spart man wirtschaftlich an Material und Maschinen, kurz: Kosten.

Grafik ist nicht gleich Grafik
Jeder sollte sich also im Klaren sein, dass die Computergrafik kein Übel ist. Vielmehr ist sie eine Ergänzung für die echte Welt, für unseren Alltag. Nun wurde hauptsächlich über realistische dreidimensionale (3D)-Grafik gesprochen, aber es gibt auch noch die zweidimensionale (2D)-Grafiken. Und heutzutage arbeitet fast jeder Mensch mit Computern und ist entsprechend tagtäglich von 2D-Anwendungen umgeben. Das Thema ist also ein komplexes und weit umfassendes. Wenn es jedoch um die Realität geht, dann stehen 3D-Anwendungen ganz klar im Vordergrund. Diese bestehen aus vielen unterschiedlichen Teilen.

Die verschiedenen Kategorien und Bestandteile der Grafik sind essentiell, da sie mit ihren Effekten die grafische Darstellung glaubhafter, realer abbilden können. Durch Verschwimm-Effekt beispielsweise, erlebt der Spieler bei schnellen Bewegungen die Welt so, wie es eben auch in der Wirklichkeit ist. Durch Kantenglättungen wirken Objekte noch wirklicher, da sie an den Stellen, an denen sie rund sein sollten, keine kleine Treppen und Kanten aufweisen. Zusätzliche Techniken, wie die Motion-Capture-Technologie, die vor allem in Kinofilmen zum Einsatz kommt, werden ebenfalls von der Spieleindustrie verwendet. Die realistischen Bewegungen, die dabei von Schauspielern gemacht werden, werden von Sensoren aufgezeichnet und danach digital in den Computern auf eine Spielfigur übertragen. Animationen, Gestik und Mimik wirken dadurch fast wie lebensecht. Weitere Bestandteile der Grafik wären Antialiasing (Treppeneffekt wird gemildert und die Textur sieht realistischer, weicher aus, im Grunde eine Art der Kantenglättung), Treppeneffekte treten dann auf, wenn Texturen über‑ bzw. ineinandergreifen. Die Kanten sind dann sehr sichtbar und sehen aus wie kleine Treppen. Vor allem aus der Nähe sieht man diesen Effekt besonders gut. Um diesen Effekt zu mildern gibt es das Antialiasing. Dadurch werden feinere Texturen über die groben gelegt und versucht, das Objekt dadurch runder wirken zu lassen. Da es sich hierbei nur um eine Art Filter handelt, wird die Hardware nicht sonderlich stark beansprucht. Filter wirken wie eine Maske beim Fasching. Was unter dieser Maske ist, erkennt man nicht, aber die Maske an sich sieht man. Ist nun die Haupttextur unter dieser Maske kantig und eckig, dann kommen Shader zum Einsatz. Diese sind für die Weichzeichnung und einige andere Effekte für die weiche Darstellung zuständig. Das Problem bei solchen Shadern ist jedoch, dass sie ein gewisses Maß an Grafikpower der Grafikkarte voraussetzen. Denn sie verbessern zwar die Darstellungsqualität essentiell, ziehen aber auch viel Leistung aus der Hardware. Eine schnelle und speicherbestückte Grafikkarte aus den neuen Generationen wie die GTX 780 oder die neue Serie von ATI (280er) sind mit genügend Speicherkraft, schneller Taktrate und GPU-Leistung ausgestattet, dass sie ohne Probleme das aktuelle Maximum (Shader lvl 5) von grafisch aufwendigen Spielen auf voller Auflösung (1920 × 1080) verwirklichen können. Wer über eine schlechtere Grafikkarte verfügt, der kann jedoch auch mit lvl4 und lvl3 Shadern mehr Qualität aus den Spielen holen.

Physikengines
Besondere Engines sind heutzutage ebenso wichtig, wie die 3D-Modellierung an sich. Sie beeinflussen den Spielverlauf, das Spielgeschehen und tragen einen großen Teil zur realistisch wirkenden virtuellen Welt bei. Die bekanntesten sind Physikengines. Durch sie kann man nicht nur realistische Bewegungen sondern auch aus den Bewegungen entstehende Ergebnisse wie rollende Steine oder fallende Körper realisieren.

Diese Komplexität erlaubt detaillierte Dreidimensionale Grafiken, die dadurch noch realistischer, echter wirken. Produktionskosten und der Aufwand sind sogar mit Kinofilmen vergleichbar oder liegen nicht selten über dem Budget eines solchen. Die angesprochene Motion-Capture-Technik und die dafür benötigten Schauspieler bzw. Darsteller, kosten neben der eigentlichen Programmierung der Spielwelt zusätzlich Geld. Der Aufwand lohnt sich jedoch, denn teilweise wirken Spieleszenen beeindruckender, als so mancher Kinofilm, da die Bewegungen realistischer und natürlicher rüber kommen.

Um einen kleinen Vergleich zu machen, welche Welt wir für realistischer halten, haben wir Spielszenen aus den aktuellen Spielen Call of Duty: Ghosts und Battlefield 4 gegenübergestellt.
Wichtig: Hierbei spielt der Inhalt der Games keine Rolle sondern lediglich ihr Aussehen. Auch das Entwicklerstudio oder andere Beteiligten sollen weder schlecht gemacht oder unvorteilhaft abgebildet werden. Wir distanzieren uns zusätzlich komplett von den jugendgefährdeten Inhalten und stellen nur jugendfreie Bilder gegenüber. Beide Games sind erst vor kurzem erschienen und müssten laut aktuellem Stand der Hardware und Grafik-Techniken eine gleiche bzw. ähnliche Qualität des Aussehens aufweisen.

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Battlefield 4
Auf diesem Bild sehen Sie Battlefield 4. Die Texturen sind gestochen scharf und die Spielfigur erscheint wie auf einem Foto aus der Realität. Hierbei handelt es sich um tatsächliche Ingame-Aufnahmen und wurden auf höchster Leistungseinstellung des PCs geschossen.

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Call of Duty: Ghosts
Auf dem zweiten Bild sehen Sie CoD: Ghosts. Auch hier sind die Umgebungsdetails scharf und sehr atmosphärisch in Szene gesetzt. Auch hierbei handelt es sich um originale Ingame-Aufnahmen und keinen Filmsequenzen. Die Grafikregler sind auch hier voll auf Maximum geschoben. Hier sieht man gut, wie die Grafikbestandteile zusammenwirkend agieren: Bewegungen von Nebel, Wasser und Blättern im Wind sowie Reflektionen mit Licht‑ und Schatteneffekten sorgen für eine passende Atmosphäre.

Beide Titel ähneln sich sehr stark von der Optik. Allerdings setzen nicht alle Spiele zwangsweise auf pure Realität. Auch in Zukunft wird es Spiele geben, die abstrakt zwar Fantasy-Welten darstellen, aber trotzdem versuchen diese so realistisch wie möglich darzustellen. Trotz der Hard‑ und Software der jetzigen Zeit müssen Entwickler nicht immer das bestmöglichste ausschöpfen. Auch wird es Spiele geben, die komplett auf Realismus verzichten werden.

Michael Zierenner

Bildquellen:
© Ingameshot aus dem Spiel: beyond-two-souls
© battlefield.com
© callofduty.com

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