Neue Methode zur realistischen Darstellung von Oberflächen in Computerspielen

In Computerspielen wirken viele Objekte, als wären sie aus demselben Material angefertigt - egal ob Haut, Stein oder Wachs. Nun hat ein Team von Wissenschaftlern

• der TU Wien,
• der Universität Saragossa und
• von Mitarbeitern des Spieleherstellers Activision-Blizzard

ein mathematisches Verfahren entwickelt, um Oberflächen realistisch erscheinen zu lassen. Es berücksichtigt, dass Licht in das Material eindringt und dadurch anders erscheint. Im realen Leben lässt sich dies leicht feststellen, indem man seine Finger vor die Sonne hält. Am Rand leuchten sie rot.

Unterschiedliches Aussehen von Oberflächen ließ sich in Computerspielen bisher nur mangelhaft umsetzen

Die Lichtstreuung in tieferliegenden Bereichen definiert das Aussehen eines Objektes. Dieser Vorgang wird als

• Sub-Surface-Scattering oder
• Volumenstreuung

bezeichnet.

Er lässt unterschiedliche Oberflächen für uns unterschiedlich aussehen. Haut erscheint anders als etwa Wachs oder eine Pflanze. In Computerspielen ließ sich dies bislang nur mangelhaft umsetzen.

Mit der "SSSS-Methode" soll die Streuung eines einzelnen Lichtstrahls unter der Oberfläche berechnet werden

Abhilfe soll nun die "SSSS-Methode" (Separable Subsurface Scattering) schaffen. Sie dient als mathematische Grundlage, um verschiedene Materialien realistisch abzubilden. Dafür ist es erforderlich, die Streuung eines einzelnen Lichtstrahls unter der Oberfläche zu berechnen.

So besteht die Möglichkeit, ein einfaches Filterprofil anzufertigen, das sich anschließend auf die Bilder anwenden lässt. Zuerst wird das Computerbild mit den bekannten Methoden erschaffen, um es hinterher mit der SSSS-Methode zu verändern. Dies sorgt für die korrekte Oberflächendarstellung und -qualität.

Die Methode soll künftig in zahlreichen Anwendungen zum Einsatz kommen

Die endgültige Version dieses Verfahrens braucht in Full-HD-Auflösung auf normaler Hardware lediglich eine halbe Millisekunde für jedes Bild. Dies ermöglicht eine flüssig ablaufende Bewegung. Activision-Blizzard nutzt die neue Methode schon. Künftig soll sie in zahlreichen anderen Anwendungen zum Einsatz kommen.