Teil 5: 3-D-Wellen, Wasserspiegelungen, Schaumkronen und Kaustiken als Post-Processing-Effekt

Pack die Badehose ein: Water Rendering 2.0
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Realistische Echtzeitwassereffekte sorgen seit jeher für den berüchtigten Wow-Effekt in der Spielercommunity. Im heutigen Artikel tauchen wir gemeinsam in die Tiefen des Water Renderings hinab und untersuchen, wie sich 3-D-Wellen, Spiegelungen auf der Wasseroberfläche, Schaumkronen sowie Unterwasserkaustiken im Verlauf der Post-Processing-Phase simulieren lassen.

Tropische Inseln, traumhafte Sandstrände und glasklares Wasser – nie zuvor wurde das „Paradies auf Erden“ so stimmungsvoll in Szene gesetzt wie in Far Cry, einem der besten Spiele des Jahres 2004. Gemessen am heutigen Stand der Technik wirkt besagtes Spiel mittlerweile zwar ein wenig angestaubt, damals jedoch kam man als Spieler aus dem Staunen nicht mehr heraus. Die grafische Qualität und der Detailreichtum der Spielewelt waren bis dato unerreicht, wobei insbesondere die Wasserdarstellung hoch gelobt und als richtungsweisend angesehen wurde. Dreidimensionale Wellenbewegungen gab es zwar noch nicht zu bestaunen, dafür jedoch in Echtzeit berechnete Spiegelungen auf der Wasserfläche, Refraktionseffekte (Lichtbrechung), Unterwasserkaustiken sowie Brandungswellen. Herausforderungen und Schwierigkeiten bei klassischer Wasserdarstellung. In den vorangegangenen Artikeln sind wir bereits mehrfach und ausführlich darauf zu sprechen gekommen, aufgrund welcher Nachteile die klassische Vorgehensweise bei der Echtzeitszenendarstellung, Forward Rendering genannt, mittlerweile nahezu vollständig durch einen grundlegend anderen Ansatz, das Deferred Rendering (Lighting), abgelöst wurde.

Bevor wir uns gleich ausführlich damit befassen, inwieweit auch die Wasserdarstellung (Abb.1,2 und3) von dieser neuartigen Technik (die Durchführung der Beleuchtungs- und Post-Processing-Berechnungen erfolgt zeitlich verzögert nach Abschluss der Geometrieverarbeitung) protieren kann, sollten wir zunächst mit einigen Worten auf die Schwierigkeiten eingehen, die im Rahmen des klassischen Forward Renderings (Geometrieverarbeitung und Beleuchtungsberechnungen erfolgen hierbei zeitgleich) zu bewältigen sind.

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