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Sparsames Modellieren von Spielwelten - Die Tricks der Spieleentwickler

Aufwändige Spielwelten sind heute Teil eines jeden 3D Computerspiels. Die Rechenleistung der Hardware ist in den letzten Jahren sehr gestiegen und so auch die Ansprüche des Spielers an die Grafik. Doch trotzdem sind durch die Hardware immer noch Grenzen gesetzt und schließlich hat nicht jeder immer die neueste Hardware zur Hand, sodass bei der Spieleentwicklung immer auch auf Ressourcenschonung geachtet werden muss.

Hier lernen Sie einen Trick kennen, wie man große und aufwändige 3D Spielwelten so modelliert, dass sie für den Spieler schön aussehen und maximale Bewegunsfreieit vortäuschen, für den Computer aber nicht zu komplex werden.

Entwurf der Spielwelt und Einschräkung der Perspektiven

Skizze eines Grundrisses einer Spielwelt
Skizze eines Grundrisses einer Spielwelt

Wie auch beim Bau eines neuen Gebäudes fertigt man für einen neue Spielwelt zunächst Skizzen an. Das können Grundrisse sein, oder Perspektiven, die der Spieler zu sehen bekommen soll.

Diese Skizze stammt aus Knight of Underworld und ist für die erste Map, das Tutorial.

Bereits aus einer sehr groben Skizze, die nicht einmal Animationspfade oder Beleuchtungsinformationen enthält, kann man abschätzen, was überhaupt modelliert werden muss.

Sichtbare Bereiche für den Spieler
Sichtbare Bereiche für den Spieler

Man kann nun in die Skizze einzeichnen welche Perspektiven für den Spieler überhaupt möglich sein werden.

Es ist vorgesehen, dass der Spieler den Innenhof der Burg nicht verlassen kann. Der Torbogen ist eingestürzt und andere Türen oder Ausgänge sind mit undurchdringlichen Gebüschen zugewachsen.

Grün ist das, was der Spieler sehen können wird, rot das was er garnicht sehen wird. Es liegt auf der Hand, dass man deshalb das, was nicht sichtbar sein wird auch nicht modellieren muss.

Das bedeutet konkret: Die Außenseite der Burgmauer kann komplett weggelassen werden und der untere Teil der Ecktürme der hinter einer anderen Mauer steht muss ebenfalls nicht modelliert werden.

Modellieren der Spielwelt

Modellieren der Skizze "Innenansicht"
Modellieren der Skizze "Innenansicht"

Der Modellierer hat nun die Aufgabe die Skizzen in ein Modell zu verwandeln, das nur so viele Polygone wie nötig hat. Das Problem dabei: Im Modellierungsprogramm (hier 3D Canvas bzw. 3D Crafter der Firma Amabilis externer Link) kann man das Model in allen möglichen Perspektiven sehen. Der Spieler aber hat nur ein eingeschränktes Sichtfeld, das oben definiert wurde.

Aus einer anderen Perspektive kann das Model deshalb für das ungeübte Auge schnell unübersichtlich aussehen.

Andere Perspektive des Models

Fahren Sie mit der Maus über das Bild um die Linien hervorzuheben.

Da die Mauern von außen nicht modelliert werden müssen, sind sie von außen auch nicht sichtbar. Die Texturen der Innenmauern sind nach innen gerichtet, also von außen ebenfalls nicht sichtbar. Erst wenn durch den Mouseover Effekt die Linien hervorgehoben werden, erhält man wieder eine grobe Vorstellung des Models.

Vogelperspektive
Vogelperspektive

 

Die Möglichkeiten Polygone zu sparen sind sehr vielfältig und manchmal ist auch ein wenig Kreativität gefragt. Es gilt: Je mehr Polygone eingespart werden können, desto besser.

Im Bild rechts kann man sehen, dass mögliche Fußböden im Turm einfach ausgelassen wurden und auch die Mauer keine Oberseite hat. Da aber ein (vom Spieler nicht nutzbarer) Zugang auf die Mauer existiert und deshalb eine Aussparung oben an der Mauer freie Sicht ermöglicht ist die Mauer gegenüber der Aussparung sichtbar. Deshalb schwebt hier einfach ein Stück Mauer "in der Luft". Physikalisch ein Ding der unmöglichkeit, für den ressourcenbewussten Modeller aber unverzichtbar.

Spielerperspektive Details
Spielerperspektive Details

Viele Details lassen ein Model im Spiel stets echter wirken, doch hier liegt der Knackpunkt, wenn es um Ressourcenschonung geht. Als Beispiel ein zugeschütteter Hauseingang aus der Perspektive, wie ihn der Spieler zu sehen bekommt.

Wo sind die Details?
Wo sind die Details?

Dieser Hauseingang sieht aus einer anderen Perspektive, die dem Spieler vorenthalten bleibt ganz anders aus.

Hier sind die Details kaum noch zu erkennen, da auf der "Rückseite" die Polygone einfach entfernt wurden.

Allein an dieser Stelle konnten mehr als 30 Polygone eingespart werden. Das klingt zunächst nicht nach viel, in einem großen Model, oder wenn ein bestimmtes detailliertes Model in einer Spielwelt oft vorkommt aber summieren sich die Einsparungen entsprechend auf.

Testen der Spielwelt

Zu guter Letzt muss das Model in der Spielwelt ausführlich getestet werden. Schließlich sind frei in der Luft schwebende Mauern kein schöner Anblick für den Spieler, der ein möglichst realistisches Spielerlebnis sucht.

Die "soliden" Burgmauern
Die "soliden" Burgmauern

Im Spiel selber findet sich der Spieler nur innerhalb der Burgmauern wieder, so wie die Spieleentwickler es vorgesehen haben. Die Burgmauern sehen aus dieser Perspektive wie solide Steinmauern aus - der Spieler merkt nicht, dass es sich nur um Polygone handelt, die eine Steintextur in die Richtung des Betrachters zeigen und das hinter diesen nichts weiter ist.

Wie auf dem Bild zu sehen wurde außerdem der eingestürzte Torbogen mit allerlei Pflanzenmodels zugesperrt, sodass der Spieler nicht hindurchsehen oder laufen kann. Trotzdem vermittelt die Anordnung dem Spieler das Gefühl uneingeschränkte Bewegungsfreiheit in der Spielwelt zu haben.

Dichter Wald hinter der Mauer?
Dichter Wald hinter der Mauer?

Weitere Details wie Bäume hinter der Burgmauer lassen die Welt komplizierter Wirken als sie eigentlich ist. Oder ist Ihnen aufgefallen, dass die Bäume gar keine Stämme haben, sondern einfach nur ein paar Blätter "in der Luft" schweben?

Auch bei der Modellierung der Bäume selber wurde auf die Ressourcen geachtet, wie genau erfahren Sie hier: Tutorial: Modellieren von Low-Poly Bäumen (mit 3D Canvas Pro).

Aus allen möglichen Perspektiven des Spielers muss die Ansicht stimmen. Der verfallene Turm rechts beispielsweise hat ein paar zusätliche Polygone dort, wo Teile der Mauer noch stehen. Dass aber jegliche Zwischenböden und die Rückwand komplett fehlt merkt der Spieler nicht.

Ein Video zeigt am besten welche Perspektivem dem Spieler offen stehen. Außerdem zeigt das Video auch einen Bug, mit dem der Spieler den Trick erkennen kann.

 

Im Gegensatz dazu nocheinmal die möglichen Ansichten im 3D Bearbeitungsprogramm (3D Canvas der Firma Amabilis externer Link) in einem Video zusammengefasst:

 

Dieser Trick zur Ressourcenschonung findet in vielen Spielen Anwendung und ermöglicht so erst, dass komplizierte Spielwelten auf weniger rechenstarken Computern flussig funktionieren. Denn Computerspiele werden nicht ausschließlich für High-End Rechner entwickelt, um die Zielgruppe möglichst groß zu halten.

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