Snowdrop Engine

Snowdrop Engine

Die Optik von The Division ist wirklich bemerkenswert. Insbesondere die dynamische, globale Beleuchtung des Spiels ist ein Hingucker und sorgt unter anderem dafür, dass Sonnenstrahlen durch frische Einschusslöcher in einer Holzwand hindurch scheinen. Was die brandneue Snowdrop Engine – deren Entwicklung bereits 2009 begann – sonst noch so auf dem Kasten hat, verraten wir euch an dieser Stelle.

Über Snowdrop

Die Snowdrop Engine wurde mit dem Hintergedanken erschaffen, dass Spiele und die Projekte dahinter immer größer werden. Die Engine sollte sich dabei nicht nur auf die zunehmende Rechenkraft stützen, sondern auch intelligenter werden. Zudem sollte sie das Entwicklerteam und deren Arbeitsweise unterstützen, sodass sie ohne großen Aufwand viele schnelle Iterationen bei Features ermöglicht, gleichzeitig aber Freiraum für Kreativität und Prototypen zulässt.

Der Kern der Snowdrop Engine ist ein knotenbasiertes Skriptsystem, welches den Entwickler erlaubt genau das zu tun, was man erreichen möchte. Es verknüpft sämtliche Bereiche der Engine, u.a. das Rendering, die KI, das Missionsskript oder die UI (HUD) untereinander. Sie erlaubt es schnell neue Assets zu entwickeln und diese direkt und ohne Umwege auszuprobieren. Snowdrop ist komplett in 64-Bit-Programmcode verfasst, setzt stark auf Hyperthreading und Parallelisierung und kann so große Speichermengen ansprechen.

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Der Editor ist so einfach gehalten, dass er aus nur wenigen Fenstern besteht, die man beliebig anordnen kann, um sie den eigenen Bedürfnissen und der eigenen Arbeitsweise anzupassen. Die Arbeit mit der Engine ist mit LEGO zu vergleichen. Die Spielwelt besteht aus einzelnen Elementen, die beliebig zusammengesetzt und flexibel angepasst werden können. Diese Flexibilität ermöglicht es den kreativen Köpfen bei Massive, eine bis dato unerreichte Qualitätstufe bei Videospielen zu erzielen.

Ein gutes Beispiel die Flexibilität der Engine zu beschreiben ist die Prop-Verwaltung. Props sind in der Spielwelt platzierbare Objekte, also Gebäude, Autos, Mülltonnen, Pflanzen und so weiter. Zu früheren Zeiten entsprach ein Prop meist auch einem 3D-Modell. Ein rotes Auto mit geöffneter Motorhaube und ein rotes Auto mit geschlossener Motorhaube entsprachen so zwei unterschiedlichen Props und zwei 3D-Modellen. Snowdrop verfolgt einen ressourcenschonenden Ansatz. Das rote Auto existiert nur ein einziges Mal als 3D-Modell. Doch das Prop ist dank diverser Schieberegler im Editor beliebig anpassbar.

Prop-Verwaltung

So lässt sich mit nur einer Mausbewegung die Motorhaube in einem beliebigen Winkel öffnen oder schließen. Auf diese Weise kann jedes erdenkliche Teil des roten Autos verändert werden. Die Zahl der Variationen steigt immens, die Anzahl der eigentlichen Props bleibt jedoch gering. Flexibilität auf höchstem Niveau.

Snowdrop GDC 2014 Trailer

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Snowdrop GDC 2014 Trailer (deutsch) [149,2 MB | 644 Klicks]

Snowdrop GDC 2014 Trailer (englisch) [152,8 MB | 525 Klicks]


Was Snowdrop einzigartig macht

Es sind vor allem die unzähligen kleinen Details, wie die wohl berühmteste Autotür der Welt aus der E3-Demo. Diese Details helfen, den Spieler optimal in das Spiel-Universum einzubinden. Genau das ist es auch, was die Entwickler von Massive Entertainment für The Division wollen. Das Belichtungssystem, inspiriert durch Filmproduktionstechniken, ist es eines der gewaltigsten Features, das die Spielererfahrung verbessern wird. Es fängt Licht realistisch ein, was bedeutet, dass jede Änderungen in der Spielumgebung Einfluss auf das Licht haben wird. Das Tolle ist, dass das nicht nur auf die Innen- und Außenbelichtung zutrifft, sondern auch auf die Tageszeit. Der dynamische Tag/Nacht Zyklus ist nur eines der optischen Highlights.

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Snowdrop Tag/Nacht Zyklus [36,3 MB | 498 Klicks]


Es ist leicht, sich die Möglichkeiten vorzustellen, die ein realistisches Belichtungs- und Partikelsystem der Spielerfahrung einbringt. Des Weiteren, Dank des Snowdrop Shader Systems, werden die Umgebungsoberflächen während des Gameplays mit dem Wetter wechseln. Wie man sieht, kann Schnee auf beeindruckende Art und Weise schmelzen. Apropos Schnee und Partikelsystem: In der Welt von The Division gibt es einen globalen Wind, der bestimmt wann, wo, in welche Richtung und mit welcher Geschwindigeit Schneeflocken oder etwa Rauchschwaden fliegen.

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Bei den Schneeflocken handelt es sich übrigens nicht nur um eine flache Textur, die auf der Uniform der Agenten landet. Die Flocken fallen physikalisch korrekt vom Himmel und sammeln sich auf den Schultern an. Wer für längere Zeit im Schnee steht, ähnelt nach einiger Zeit einem Schneemann. Wird anschließend ein beheizter Raum betreten, schmilzt der Schnee, verwandelt sich zu Wasser und durchnässt die Kleidung, die erst langsam wieder trocknen muss.

Unser Gehirn ist extrem gut darin jede noch so kleine Unregelmäßigkeit im Ablauf seiner Umwelt zu entlarven. Der Grund warum es in Spielen eher selten schneit ist wohl, dass es zum einen sehr rechenintensiv ist und zum anderen schwer umzusetzen. Der Schnee hat uns etliche Nerven gekostet. Schnee besteht ja aus Eiskristallen, die eigentlich transparent sind. Das Licht wird aber an den Grenzflächen der Kristalle und der umgebenden Luft reflektiert und gestreut. Durch die diffuse Reflexion wirkt es weiß. Sobald der Tauprozess einsetzt, wird der Schnee verunreinigt und ändert dann auch seine Farbe. In Großstädten wie New York wird man nur an wenigen Orten eine perfekte Märchen-Weihnachtslandschaft vorfinden. Das muss unser Spiel natürlich transportieren. – David Polfeldt

Doch auch sonst haben sich die Schweden viele Gedanken über eine realistische Darstellung der kalten Jahreszeit gemacht. Schmutzige Autoreifen, die über frischen Schnee rollen, hinterlassen ihr typisches Profil und färben die weiße Pracht in ein schmutziges Braun-Schwarz. So ist es möglich, anhand des Reifenabdrucks zu erkennen, ob gerade ein PKW, Müllauto oder Truck an dieser Stelle entlang gefahren ist. Ist es ein Müllauto, waren es höchstwahrscheinlich die Cleaner.

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Snowdrop macht einen großartigen Job darin, die Echtheit der Umgebung auf ein völlig neues Level zu heben, während es weiterhin ein spannendes Spielerlebnis abliefert. Die Gebäude-Technologie z.B. erlaubt es den Entwicklern, eine sehr detaillierte und realistische Stadt im großen Maßstab zu bauen. New York City ist so unterschiedlich und das Team möchte, dass die Spieler vollkommen von dieser riesigen, detaillierten Welt eingenommen werden.

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Um alles zusammenzufassen: Es soll eine wirklich detaillierte, atemraubende, abwechslungsreiche und umfassende Welt erschaffen werden, die auf das Handeln der Spieler reagiert.

Das Zerstörungssystem

Massive Entertainment wollte von Anfang an ein qualitativ hochwertiges Zerstörungssystem haben. Dank Snowdrop aber, steht man jetzt mit dem bis heute realistischsten Zerstörungssystem da.

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Man hat mit Verfahrenstechniken ein instinktives und akkurates Zerstörungssystem gebaut; es reagiert unterschiedlich, je nach den physikalischen Kräften, die am Werk sind. Wenn zum Beispiel Glas oder Holz zersplittert, wird die Realität immitiert, wie man es nie zuvor gesehen hat. So hinterlassen Kugeln nicht nur schnöde Einschusslöcher, selbst die Richtung aus der geschossen wird, wird beachtet. Sonnenstrahlen dringen somit realistisch durch sämtliche löchrigen Objekte. Die Engine merkt sich sogar den Grad der Zerstörung über mehrere Spielsessions hinweg.

Realisiert wird dieser hohe Grad an Realismus durch die simple Tatsache, dass Oberflächen wie Glas oder Metall nicht einfach eine bloße Textur sind, sondern Shader. Schießt man auf eine Scheibe bestehend aus einer Glastextur, ist die Scheibe danach kaputt. Besteht die Scheibe aber aus einem Shader, kann dieser variabel und präzise auf die Kugel reagieren und so beliebe Zerstörungsgrade darstellen.

Nicht minder beeindruckend ist das Schadensmodell diverser Objekte, die in der Spielwelt platziert wurden. Hier am Beispiel eines Polizeiwagens veranschaulicht:

Schadensmodell

Die Karosserie ist übersäht mit Dellen, Scheiben sind zerschlagen, Spiegel abgebrochen. Durch die Hitze der Flammen und den entstehenden Ruß färbt sich der Lack schwarz. Sogar der Gummi der Reifen schmilzt aufgrund der immensen Hitze. Das Besondere am Zerstörungssystem von Snowdrop ist, dass die Physik durchweg in Echtzeit berechnet wird, nichts ist vorberechnet. Je nach Materialart und -stärke, sowie Geschwindigkeit und Masse des Projektils oder Sprengsatzes, entstehen unterschiedliche Schadensbilder. Die Physik-Engine ist übrigens nicht von Massive selbst programmiert worden. Vielmehr greift man auf Havok als fertige aber sehr mächtige Lösung zurück.

Ultra-realistische Beleuchtung

Eine realistische Beleuchtung trägt wie kaum ein anderes Grafikelement zur Stimmung eines Videospiels bei. Kein Wunder also, dass die Entwickler mit ihrem Vorzeigetitel auch in diesem Bereich punkten wollen und auf Physically Based Rendering setzen. PBR ist vielleicht einer der interessantesten Fortschritte, die in der jüngsten Vergangenheit auf dem Gebiet der Grafikengines erzielt wurden. Die Technik ermöglicht es, die physikalische Berechnung von Licht unglaublich realistisch zu simulieren und so dem Verhalten von echtem Licht sehr nahe zu kommen.

Diese rechenintensive, dynamische Beleuchtung wird nicht nur auf dem PC, sondern auch den Konsolen – PlayStation 4 und Xbox One – Einsatz finden. Ein leichtes Unterfangen war die Umsetzung auf den leistungstechnisch unterlegenen Konsolen nicht, doch die Entwickler lösten das Problem mit einigen Tricks, wie dem Auslagern von Offline-Berechnungen auf die GPU oder der intelligenten Verwaltung vorberechneter Datenmengen.

Snowdrop Showcase Trailer

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Snowdrop Next-Gen Engine (deutsch) [305,1 MB | 491 Klicks]

Snowdrop Next-Gen Engine (englisch) [155,3 MB | 494 Klicks]


Nvidia Gameworks

Zusammen mit Nvidia hat Massive Entertainment hart daran gearbeitet, mit der PC-Version von The Division das bisher realistischste Abbild von New York zu erschaffen. Da wäre die HBAO+ getaufte Technik, die im Vergleich zur normalen Umgebungsverdeckung realistischere und detailreichere Schatten um Objekte entstehen lässt, die Lichtstrahlen verdecken. Dabei sieht HBAO+ nicht nur besser aus als der Vorgänger, sondern ist zugleich schneller und kostet weniger Leistung. Hinzu kommen PCSS-Schatten, die in Objektnähe harte Kanten zeichnen, auf immer größer werdende Entfernung jedoch weicher werden, dadurch die Bildqualität verbessern und deutlich zum Realismus beitragen. Nachfolgend seht ihr beide Techniken im Einsatz.

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Nvidia Gameworks Trailer (deutsch) [532,5 MB | 246 Klicks]

Nvidia Gameworks Trailer (englisch) [533,2 MB | 126 Klicks]


Snowdrop kann nur Winter? Nein!

Auch wenn der Name der Engine vermuten lässt, dass das Grafikgerüst der nächsten Generation nur die kalte Jahreszeit beherrscht, beweisen die nachfolgenden Bilder auf eindrucksvolle Art und Weise das Gegenteil.

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Sattes Grün, dichte Wälder, zerklüftete Hänge, die Snowdrop Engine kann auch bei der Darstellung der warmen Jahreszeit überzeugen. The Division wird jedoch ausschließlich während der kalten Jahreszeit spielen.

Die Optik auf dem PC

Massive hat seine Wurzeln in der PC-Entwicklung. Das Team arbeitet hart und will sichergehen, dass es eine sehr hohe Qualität bei der PC-Erfahrung bieten kann. Die PC-Version wird keine simple Portierung der Konsolenfassungen sein, sondern eine vollwertige, optimierte Version. Das Studio will das bestmögliche Spiel entwickeln, unabhängig von der Plattform, auf der man spielt.

Der Name Snowdrop

Schneegloeckchen

Snowdrop ist der englische Name einer Blume, und zwar die erste, die nach dem Winter zu blühen beginnt. Für die Entwickler ist sie ein Symbol der Hoffnung. Selbst wenn es noch kalt und ungemütlich ist, zeigen die ersten Knospen, dass der Frühling vor der Tür steht. Übrigens: Diese Blume gibt es auch bei uns in Deutschland – hier ist sie als Schneeglöckchen bekannt.

Video-Präsentation

Auf der Nordic Game 2014 Indie-Konferenz wurde die Snowdrop Engine im Detail vorgestellt. Die nachfolgende Aufzeichnung ist sehr technisch gehalten, aber für einen wahren Fan sicher den ein oder anderen Blick wert.

Impressionen