Schatten-Techniken in klassischen 3D-Videospielen

Schatten-Techniken in klassischen 3D-Videospielen

• Schatten in Filmen

  • Im Film "Perfect Days" gibt es eine Szene, in der die Figuren über Schatten sprechen.
  • Selbst wenn sich Schatten überlagern, werden sie in Wirklichkeit nicht dunkler. Das liegt daran, dass Schatten durch die Abwesenheit von Licht entstehen.

• Schatten auf 2D-Bildschirmen

  • Das Schattenbild kann vor dem Zeichnen des Charakters auf den Bildschirm gerendert werden.
  • Spiele wie "Winter Gold" und "MDK" verwenden animierte 2D-Schattenbilder.

• Blob-Schatten

  • Eine Methode in 3D, bei der ein dunkler Kreis unter der Figur gezeichnet wird.
  • In "Super Mario 64" werden Hardware-Funktionen genutzt, damit der Schatten nur auf dem Boden erscheint.

• Planare Schatten mit Render-Texturen

  • Die Figur wird von oben gerendert und als Schatten-Textur verwendet.
  • "Crash Bandicoot: Warped" nutzt diese Methode zur Erzeugung von Schatten.

• Planare Schatten mit Geometrie

  • Schatten werden erzeugt, indem der Schattenwerfer auf eine Ebene projiziert wird.
  • Diese Technik wurde in frühen Flugsimulatoren wie "F-19 Stealth Fighter" eingesetzt.

• Schatten auf Gelände

  • Spiele wie "Virus" und "Interstate '76" projizieren Schatten auf das Gelände.
  • Dabei werden die Schatten entsprechend der Geländeneigung gekippt und gestreckt.

• Projizierte Texture-Drop-Schatten

  • Eine Schatten-Textur wird auf andere Objekte projiziert, um Schatten zu erzeugen.
  • In "The Elder Scrolls IV: Oblivion" werden so Baum-Schatten besonders schön projiziert.

• Shadow Maps

  • Aus der Perspektive der Lichtquelle wird ein Tiefenbild gerendert, um eine Shadow Map zu erzeugen.
  • In "Half-Life 2" werden Shadow Maps für Charaktere verwendet.

• Stencil-Schatten

  • Eine Methode, um auf allen Oberflächen scharfe Schatten zu zeichnen.
  • In "Doom 3" kam diese Technik zum Einsatz, bei der Schatten über Shadow Volumes erzeugt werden.

• Weiche Stencil-Schatten

  • In "Silent Hill 2" werden Stencil-Schatten weichgezeichnet, um sanfte Schatten zu erzeugen.

• Vereinfachte Charakter-Schatten

  • Schatten werden mit einem einfacheren Modell erzeugt als dem, das auf dem Bildschirm sichtbar ist.
  • In "The Legend of Zelda: Ocarina of Time" wurden dafür Linkes Fußschatten verwendet.

• Schatten bei statischer Level-Beleuchtung

  • Vertex Colors und Lightmaps erfassen Beleuchtung und Schatten eines Spiellevels.
  • Diese Technik wurde in Spielen wie "Ico" und "Tony Hawk Pro Skater 2" verwendet.

• Schatten in modernen Spielen

  • Traditionelle Techniken werden weiterhin gezielt eingesetzt.
  • In "The Last of Us" wird die Idee vereinfachter Charaktermodelle genutzt, um weiche Schatten zu erzeugen.

• Raytracing-Schatten

  • Schatten werden erzeugt, indem physikalisch korrekte Beleuchtung simuliert wird.
  • In "Alan Wake 2" wird jedes Pixel nur von zufällig ausgewählten Lichtern beleuchtet.

• Wenn es keine Schatten gibt

  • In Spielen wie "Alone in the Dark" haben Charaktere keinen Schatten.

Zusammenfassung von GN⁺

• Dieser Artikel erklärt verschiedene Techniken zur Erzeugung von Schatten in Videospielen.
• Schatten haben großen Einfluss auf die visuelle Qualität und die Performance von Spielen.
• Moderne Spiele kombinieren traditionelle Techniken mit neuen Technologien, um realistischere Schatten zu erzeugen.
• Raytracing liefert physikalisch korrekte Schatten, bringt aber Performance-Einschränkungen mit sich.
• Als Projekt mit ähnlicher Funktionalität wird das Schattensystem der Unreal Engine empfohlen.

[GN⁺]

Hacker-News-Kommentare

• Außenschatten sind blau, weil das vom Himmel reflektierte Licht dafür verantwortlich ist

  • Unter einem Auto sind die Bereiche, die den Himmel sehen, bläuliche Schatten, während die Stellen, an denen die Karosserie das Licht blockiert, schwarze Schatten sind
  • Die Kombination aus scharfen blauen Schatten und weichen schwarzen Schatten kann schöne Schatten erzeugen

• Das Spiel Severance: Blade of Darkness von 2001 war eines der frühen Spiele, das Stencil-Schatten verwendete

  • Revolte für den PowerVR PCX1 nutzte bereits 1996 Stencil-Schatten
  • Der PowerVR PCX1 implementierte Schattenvolumen effizient, und der Dreamcast bot eine flexiblere Implementierung

• Moderne Nintendo-Plattformspiele verwenden Shadow Maps, und die Schatten des Spielercharakters sind so eingestellt, dass sie immer nach unten fallen

  • In dunklen Umgebungen werden Schatten heller eingestellt, um die Sichtbarkeit zu erhalten

• Bei Valorant dachte man, die Grafik sei nicht gut, weil Spieler keine Schatten werfen

  • Der Grund dafür ist, dass die Positionen anderer Spielermodelle nicht an den Client übertragen werden, was dazu führen würde, dass Schatten plötzlich erscheinen und verschwinden

• Die Schatten in Zelda auf dem N64 waren beeindruckend, und mit der zunehmenden Verbreitung von Raytracing wird erwartet, dass Flächenlichter und weiche Schatten zum Standard werden

  • Mit Quake 2 RTX kann man einen Blick auf die Grafik der Zukunft werfen

• In GTA IV war der Moment beeindruckend, in dem die Scheinwerfer eines Fahrzeugs den Schatten eines Polizisten an die Wand warfen

• Wenn sich bei mehreren Lichtquellen Schatten überlagern, werden sie dunkler

  • Wenn zwei Lampen drei Personen beleuchten, entstehen sechs Schatten, und die überlappenden Bereiche sind dunkler

• Die Schatten im PS1-Spiel Power Shovel waren interessant, weil sie auf unregelmäßiges Gelände projiziert wurden

• Interessant zu lesen, hätte aber technischer sein können

  • Es werden gerade Beleuchtungsexperimente mit dem RP2040 und einem kleinen Bildschirm durchgeführt, wobei die Berechnungen und der Speicherverbrauch hoch sind

• Es sah interessant aus, deshalb wurde darauf geklickt, und es war überraschend, den Lieblingsfilm in der Einleitung zu sehen

  • Fast alle erwähnten Spiele wurden gespielt