Wie die erstaunliche, ungewöhnliche Grafik von The Tomorrow Children für PS4 erschaffen wurde

Wer auf der Suche nach unkonventionellen und einfach andersartigen Spiel ist, den könnte mit Q-Games’ The Tomorrow Children eine ganz besondere Perle erwarten. In diesem Spiel werdet ihr kaum einen unoriginellen Gedanken finden. Das erkennt man auch am Grafikstil, über den euch Dylan Cuthbert heute mehr erzählt.

Dylan Cuthbert, Q-Games:

Hallo zusammen! Heute spreche ich ein bisschen über die Technik hinter The Tomorrow Children. Hoffentlich habt ihr alle den Trailer gesehen und wundert euch jetzt, wie wir dieses verrückte, surreale Aussehen hingekriegt haben.

Als das Projekt startete, hatten wir ein Meeting mit Mark Cerny, bei dem er sagte: „Ich möchte, dass Q-Games etwas macht, das ein wenig … unkonventionell ist.” Also nahm ich mir das zu Herzen und entschloss mich dazu, die beeindruckende Rechenleistung des PS4-Systems zu nutzen, um drei Dinge anzutreiben: Kinematografie, Beleuchtung und Geometrie.

Kinematografie

Ich lenkte die Technologie also gleich in Richtung „Kinematografie”, da ich diesen Stil im Vergleich mit Computeranimationen, die möglichst realistisch aussehen sollen, visuell wesentlich erstaunlicher finde. Realistische Grafik liefert uns genau das, was wir sehen können, aber Kinematografie gibt uns auch das, was wir in unserer Vorstellung sehen. Wenn ihr euch beispielsweise an einem bewölkten Tag ein grünes Feld anschaut, sind die rohen Photonen, die eure Augen erreichen, eigentlich eher langweilig grün, aber die Vorstellungskraft des Gehirns (und dies ist bei jedem Menschen anders) verschönert das Bild, das wir sehen, und macht es stimulierender und aufregender.

So ziemlich jeder Film, den ihr je gesehen habt, hat diese Art von „Farbabstufungsprozess” durchlaufen. Der neueste „Trend” ist dabei ein Prozess namens „Orange-Teal”, der das Orange in den hellsten Bildteilen und das Blau in den Schatten im Bild verstärkt und noch einige andere Feinschliffe bietet. Aktuelle TV-Serien wie Breaking Bad, Utopia und True Detective vertrauen stark auf diese Methode, um die Atmosphäre und den Ton der Szenen zu erschaffen.

Also fragte ich mich, warum man das nicht auch für Spiele benutzen sollte – aber nicht nur mit ein paar einfachen „Tone Mapping”-Parametern, sondern vollständig mit einem professionellen filmischen Farbabstufungsprozess. Und dabei haben wir zwei große Vorteile gegenüber Kameras und deren Sensoren. Der erste Vorteil ist, dass eine moderne 3D-Pipeline einen größeren, dynamischen Umfang an Farben erzeugt, was uns mehr Freiheiten gibt. Der zweite Vorteil ist, dass wir „Z” Informationen für jeden Pixel haben, was es uns erlaubt, „Z” als Parameter in den Farbabstufungsprozess einzuführen. Dadurch können wir beispielsweise in der Entfernung Schwärzestufen erscheinen lassen oder sogar die Farben je nach Entfernung zur Kamera ein wenig vermischen.

Beleuchtung

Okay, nachdem wir allem dieses filmische Gefühl verpasst hatten, begannen wir zu erkunden, wie wir unserem 3D in Echtzeit einen „vorgerenderten” Look geben könnten. Wir waren uns einig, dass wir dafür aufs Ganze gehen und etwas machen mussten, das sonst keiner macht. Also recherchierten wir und erfanden etwas namens „Cascaded Voxel Cone Ray Tracing”. Das Konzept ist ein wenig komplex, aber es beinhaltet die Berechnung und Speicherung des Lichts sowie dessen Ausrichtung um den Spieler herum, während sich dieser in immer größer werdenden Kaskaden von Daten bewegt.

Da wir volumetrische Daten haben (der „Voxel Cone”-Teil), können wir das Licht ziemlich einfach reflektieren lassen. Jeder einzelne Pixel auf dem Bildschirm wird dabei von bis zu drei Reflexionen von Licht getroffen, die aus allen Richtungen kommen können. Nun ist die Kraft des Lichts bei der dritten Reflexion schon ziemlich verringert, aber trotzdem macht dies den feinen Unterschied aus, der das Auge austrickst und es denken lässt, dass es auf etwas mit einer echten Präsenz schaut.

Interessanterweise wird bei den meisten computeranimierten Filmen im Pixar-Stil nur eine Reflexion benutzt, und obwohl sie uns im Detailgrad überlegen sind, weil sie 30 Minuten oder mehr dafür aufbringen können, einen einzigen Frame zu rendern, ist unsere Beleuchtung viel subtiler und effektiver. Wir können zum Beispiel einen großen, roten Gegenstand in Echtzeit umherbewegen und beobachten, wie das Sonnenlicht davon reflektiert und auf die umliegenden Gegenstände geworfen wird. Von diesen Gegenständen wird das Licht dann wiederum auf andere Gegenstände in der Nähe geworfen, die normalerweise nicht beleuchtet werden (indirekte Beleuchtung).

Geometrie

Zu guter Letzt brauchten wir noch eine andere neue Technologie, um das Spiel aufzubauen, also sahen wir uns Techniken an, mit denen man verformbare Landschaften erschaffen kann. Wir wollten etwas, in dem ihr graben und abbauen oder Formen erschaffen könnt, aber wir wollten nicht, dass es zu stark auf einem Gitternetz basiert; es sollte sich echter anfühlen. Also entschieden wir uns für etwas namens Layered Depth Cubes, ein Verfahren, mit dem man die Welt ohne den Gebrauch von Polygonen darstellen kann. Stattdessen wird sie als mehrere Rauminhalte dargestellt, die dann bei Bedarf zu Polygonen konvertiert werden (zum Beispiel, wenn sich der Spieler ihnen nähert und sie wirklich auf dem Bildschirm gezeichnet werden müssen).

Der Vorteil, keine Polygone zu benutzen, besteht darin, dass die Daten viel einfacher zu manipulieren sind. So können wir boleesche Optionen (Addition/Subtraktion) auf die Daten anwenden, um etwas herauszuschneiden oder Details hinzuzufügen, während die komplette Struktur stabil und intakt bleibt.

Der zusätzliche Vorteil besteht natürlich darin, dass all dies an die oben erwähnte Beleuchtung anknüpft, um dieser leicht zugängliche Datenstrukturen zu geben, durch die das Licht geleitet werden kann!

Das waren nur drei Bereiche der Technologie, die wir für The Tomorrow Children erschaffen haben. Ohne die unglaubliche Leistung unter der Haube des PS4-Systems wäre nichts davon möglich gewesen. Die Zukunft der 3D-Grafik ist hier und sie ist wunderschön!