{"id":39053,"date":"2019-10-31T22:27:36","date_gmt":"2019-10-31T19:27:36","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/kak-osveshhenie-vliyaet-na-gejmdizajn-i-igrovoj-opyt\/"},"modified":"2019-10-31T22:27:36","modified_gmt":"2019-10-31T19:27:36","slug":"kak-osveshhenie-vliyaet-na-gejmdizajn-i-igrovoj-opyt","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/de\/blog\/novosti-interneta\/kak-osveshhenie-vliyaet-na-gejmdizajn-i-igrovoj-opyt","title":{"rendered":"Wie Licht das Game-Design und das Spielerlebnis beeinflusst","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

\"Wie
\n
\nIn Erwartung der PS5 und des Project Scarlett, die Raytracing unterst\u00fctzen werden, habe ich \u00fcber das Licht in Spielen nachgedacht. Ich fand ein Material, in dem der Autor erkl\u00e4rt, was Licht ist, wie es das Design beeinflusst, das Gameplay, die \u00c4sthetik und das Erlebnis ver\u00e4ndert. Alles wird mit Beispielen und Screenshots illustriert. W\u00e4hrend des Spiels f\u00e4llt einem das oft nicht sofort auf.
\n<\/a><\/noindex><\/p>\n

Einf\u00fchrung<\/h2>\n

\nLicht ist nicht nur notwendig, damit der Spieler die Szene erkennen kann (obwohl das sehr wichtig ist). Licht beeinflusst die Emotionen. Viele Lichttechniken in Theater, Film und Architektur werden eingesetzt, um die emotionale Komponente zu verst\u00e4rken. Warum sollten diese Prinzipien nicht von Game-Designern \u00fcbernommen werden? Die Verbindung zwischen dem Bild und der emotionalen Reaktion bietet ein weiteres m\u00e4chtiges Werkzeug, das bei der Arbeit mit Charakteren, Narrativen, Sound, Spielmechaniken und so weiter hilft. Dabei erm\u00f6glicht die Interaktion von Licht mit der Oberfl\u00e4che, Helligkeit, Farbe, Kontrast, Schatten und andere Effekte zu beeinflussen. All dies bildet die Grundlage, die jeder Designer beherrschen sollte.<\/p>\n

Ziel dieses Materials ist es, zu bestimmen, wie das Lichtdesign die \u00c4sthetik eines Spiels und das Benutzererlebnis beeinflusst. Wir werden die Natur des Lichts und dessen Verwendung in anderen Kunstbereichen untersuchen, um seine Rolle in Videospielen zu analysieren.<\/p>\n

\"Wie
\nSchwanensee, Alexander Ekman<\/i><\/p>\n

I \u2014 Die Natur des Lichts<\/h2>\n

\n\u201eRaum, Licht und Ordnung. Das sind die Dinge, die Menschen ebenso dringend ben\u00f6tigen wie ein St\u00fcck Brot oder ein Dach \u00fcber dem Kopf\u201c, \u2014 Le Corbusier.<\/p>\n

Nat\u00fcrliches Licht f\u00fchrt und begleitet uns seit unserer Geburt. Es ist unerl\u00e4sslich und bestimmt unseren nat\u00fcrlichen Rhythmus. Licht steuert die Prozesse unseres K\u00f6rpers und beeinflusst die biologische Uhr. Lassen Sie uns kl\u00e4ren, was Lichtstrom, Lichtintensit\u00e4t, Farbe und Brennpunkte sind. Dann werden wir verstehen, woraus Licht besteht und wie es sich verh\u00e4lt.<\/p>\n

1 \u2014 Was das menschliche Auge sieht<\/h3>\n

\nLicht ist ein Teil des elektromagnetischen Spektrums, das vom Auge wahrgenommen wird. In diesem Wellenl\u00e4ngenbereich liegt er zwischen 380 und 780 nm. Tags\u00fcber unterscheiden wir Farben dank der Zapfen, und nachts nutzt das Auge die St\u00e4bchen, sodass wir nur Graustufen sehen.<\/p>\n

Die grundlegenden Eigenschaften des sichtbaren Lichts sind Richtung, Intensit\u00e4t, Frequenz und Polarisation. Im Vakuum betr\u00e4gt seine Geschwindigkeit 300.000.000 m\/s, und dies ist eine der fundamentalen physikalischen Konstanten.<\/p>\n

\"Wie
\nSichtbares elektromagnetisches Spektrum<\/i><\/p>\n

2 \u2014 Ausbreitungsrichtung<\/h3>\n

\nIm Vakuum gibt es keine Materie, und Licht breitet sich geradlinig aus. Es verh\u00e4lt sich jedoch anders, wenn es auf Wasser, Luft und andere Substanzen trifft. Bei Kontakt mit einer Substanz wird ein Teil des Lichts absorbiert und in W\u00e4rmeenergie umgewandelt. Beim Auftreffen auf transparentes Material wird ebenfalls ein Teil des Lichts absorbiert, w\u00e4hrend der Rest hindurchgeht. Von glatten Oberfl\u00e4chen wie einem Spiegel wird das Licht reflektiert. Wenn die Oberfl\u00e4che des Objekts uneben ist, wird das Licht gestreut.<\/p>\n

\"Wie\"Wie
\nRichtung der Lichtausbreitung<\/i><\/p>\n

3 \u2014 Grundlegende Eigenschaften<\/h3>\n

\nLichtstrom. Die Menge an Licht, die von einer Lichtquelle emittiert wird.
\nEinheit der Messung: lm (Lumen).<\/p>\n

\"Wie
\n
\nLichtst\u00e4rke.<\/b> Die Menge an Licht, die in eine bestimmte Richtung transportiert wird.
\nEinheit der Messung: cd (Candela).<\/p>\n

\"Wie
\n
\nBeleuchtungsst\u00e4rke. <\/b>Die Menge des Lichtstroms, die auf eine Oberfl\u00e4che f\u00e4llt.
\nBeleuchtungsst\u00e4rke = Lichtstrom (lm) \/ Fl\u00e4che (m\u00b2).<\/p>\n

Messgr\u00f6\u00dfe: lx (Lumen pro Quadratmeter).<\/p>\n

\"Wie
\n
\nHelligkeit.<\/b> Dies ist das einzige grundlegende Lichtmerkmal, das das menschliche Auge wahrnimmt. Einerseits ber\u00fccksichtigt es die Helligkeit der Lichtquelle, andererseits die Oberfl\u00e4che, was bedeutet, dass es stark von der Reflexion (Farbe und Oberfl\u00e4che) abh\u00e4ngt.
\nMessgr\u00f6\u00dfe: cd\/m\u00b2.<\/p>\n

\"Wie
\n <\/p>\n

4 \u2013 Farbtemperatur<\/h3>\n

\nDie Farbtemperatur wird in Kelvin gemessen und zeigt die Farbe einer bestimmten Lichtquelle an. Der britische Physiker William Kelvin erhitzte ein St\u00fcck Kohle. Es wurde hei\u00df und schimmerte in verschiedenen Farben, die unterschiedlichen Temperaturen entsprachen. Zun\u00e4chst leuchtete die Kohle dunkelrot, aber beim Erhitzen wechselte die Farbe zu leuchtend gelb. Bei maximaler Temperatur wurde das ausgestrahlte Licht bl\u00e4ulich-wei\u00df.<\/p>\n

\"Wie\"Wie
\nNat\u00fcrliches Licht, 24 Stunden, Simon Leiky<\/i><\/p>\n

II \u2013 Lichtdesign-Techniken<\/h2>\n

\nIn diesem Abschnitt werden wir untersuchen, welche Beleuchtungspattern verwendet werden k\u00f6nnen, um die Ausdruckskraft von Inhalten\/visuellen Elementen zu beeinflussen. Dazu bestimmen wir die \u00c4hnlichkeiten und Unterschiede in den Beleuchtungstechniken, die von K\u00fcnstlern und Lichtdesignern verwendet wurden.<\/p>\n

1 \u2013 Chiaroscuro und Tenebrismus<\/h3>\n

\nChiaroscuro ist eines der Konzepte der Kunsttheorie, das sich auf die Verteilung von Lichtverh\u00e4ltnissen bezieht. Damit werden Ton\u00fcberg\u00e4nge dargestellt, um Volumen und Stimmung zu vermitteln. Georges de La Tour ist bekannt f\u00fcr seine Arbeiten mit n\u00e4chtlichem Chiaroscuro und Szenen, die im Licht von Kerzen brennen. Keiner seiner Vorg\u00e4nger hat solche \u00dcberg\u00e4nge so meisterhaft dargestellt. Licht und Schatten spielen eine entscheidende Rolle in seinen Arbeiten und sind Teil der Komposition in den unterschiedlichsten und oft alternativen Variationen. Die Analyse von de La Tours Gem\u00e4lden hilft, das Licht und seine Eigenschaften zu verstehen.<\/p>\n

\"Wie
\nGeorges de La Tour \"Die reuige Maria Magdalena\", 1638-1643.<\/i><\/p>\n

a \u2014 Hohe Kontrastivit\u00e4t<\/h4>\n

\nIn diesem Bild hebt sich das helle Gesicht und die Kleidung vor dem dunklen Hintergrund hervor. Durch den hohen Kontrast der T\u00f6ne wird die Aufmerksamkeit des Betrachters auf diesen Teil des Bildes konzentriert. In der Realit\u00e4t w\u00e4re ein solcher Kontrast nicht vorhanden. Der Abstand zwischen dem Gesicht und der Kerze ist gr\u00f6\u00dfer als der zwischen der Kerze und den H\u00e4nden. Dennoch sehen wir im Vergleich zum Gesicht, dass der Ton und der Kontrast der H\u00e4nde ged\u00e4mpft sind. Georges de La Tour nutzt verschiedene Kontraststufen, um die Aufmerksamkeit des Betrachters zu lenken.<\/p>\n

\"Wie
\n <\/p>\n

b \u2014 Kontur und Rhythmus des Lichts<\/h4>\n

\nWegen des hohen Tonunterschieds entstehen in einigen Bereichen an den R\u00e4ndern der Figur Konturen. Selbst in den dunklen Teilen des Bildes gefiel es dem K\u00fcnstler, unterschiedliche T\u00f6ne zu verwenden, um die Grenzen des Objekts zu betonen. Das Licht ist nicht auf einen Bereich konzentriert, sondern gleitet nach unten: vom Gesicht zu den F\u00fc\u00dfen.<\/p>\n

\"Wie
\n<\/p>\n

c \u2014 Lichtquelle<\/h4>\n

\nIn den meisten Arbeiten von Georges de La Tour verwendet er Kerzen oder Lampen als Lichtquelle. Auf dem Gem\u00e4lde ist eine brennende Kerze zu sehen, aber wir wissen bereits, dass das Licht-Schatten-Spiel hier nicht davon abh\u00e4ngt. Georges de La Tour platzierte das Gesicht auf einem dunklen Hintergrund und stellte die Kerze auf, um einen scharfen \u00dcbergang zwischen den T\u00f6nen zu schaffen. F\u00fcr hohe Kontraste stehen helle T\u00f6ne neben dunklen und erreichen so einen optimalen Effekt.<\/p>\n

\"Wie
\n<\/p>\n

d \u2014 Licht und Schatten als Komposition von geometrischen Figuren<\/h4>\n

\nWenn wir Licht und Schatten in diesem Werk vereinfachen, sehen wir grundlegende geometrische Figuren. Die Einheit von hellen und dunklen T\u00f6nen bildet eine einfache Komposition. Sie vermittelt indirekt das Gef\u00fchl von Raum, in dem die Position der Objekte und Figuren Vorder- und Hintergrund zeigt, was Spannung und Energie erzeugt.<\/p>\n

\"Wie
\n<\/p>\n

2 \u2014 Grundlegende kinematografische Beleuchtungstechniken<\/h3>\n

<\/p>\n

2.1 \u2014 Drei-Punkt-Beleuchtung<\/h4>\n

\nEine der beliebtesten und erfolgreichsten Methoden zur Beleuchtung eines Objekts ist die Drei-Punkt-Beleuchtung, ein klassisches Hollywood-Schema. Diese Technik erm\u00f6glicht es, das Volumen des Objekts zu vermitteln.<\/p>\n

Hauptbeleuchtung (Key Lighting, der Hauptlichtquelle)<\/b>
\nIn der Regel ist dies das st\u00e4rkste Licht in jeder Szene. Es kann von \u00fcberall kommen, seine Quelle kann seitlich oder hinter dem Objekt liegen (Jeremy Birn \u201eDigitale Beleuchtung und Rendering\u201c).<\/p>\n

\"Wie
\n
\nF\u00fclllicht (Fill Lighting, also Licht zur Steuerung von Kontrasten)<\/b>
\nWie der Name schon sagt, wird es verwendet, um dunkle Bereiche, die durch das Hauptlicht entstehen, zu \u201ef\u00fcllen\u201c und zu beheben. F\u00fclllicht ist deutlich weniger intensiv und steht schr\u00e4g zum Hauptlicht.<\/p>\n

\"Wie
\n
\nHintergrundbeleuchtung (Backlighting, also Trennung des Hintergrunds)<\/b>
\nEs wird verwendet, um das Volumen der Szene zu vermitteln. Es trennt das Objekt vom Hintergrund. Wie das F\u00fclllicht ist die Hintergrundbeleuchtung weniger intensiv und deckt eine gr\u00f6\u00dfere Fl\u00e4che des Objekts ab.<\/p>\n

\"Wie
\n<\/p>\n

2.2 \u2013 Von unten<\/h4>\n

\nDurch die Bewegung der Sonne sind wir es gewohnt, Menschen aus jedem Winkel beleuchtet zu sehen, nur nicht von unten. Diese Art der Beleuchtung wirkt sehr ungew\u00f6hnlich.<\/p>\n

\"Wie
\n\u201eFrankenstein\u201c, James Whale, 1931<\/i><\/p>\n

2.3 \u2013 Von hinten<\/h4>\n

\nDas Objekt befindet sich zwischen der Lichtquelle und dem Zuschauer. Dadurch entsteht ein Leuchten um das Objekt, w\u00e4hrend andere Teile im Schatten bleiben.<\/p>\n

\"Wie
\n\u201eE.T. \u2013 Der Au\u00dferirdische\u201c, Steven Spielberg, 1982<\/i><\/p>\n

2.4 \u2013 Von der Seite<\/h4>\n

\nDieses Beleuchtungskonzept wird verwendet, um die Szene von der Seite zu beleuchten. Es erzeugt einen klaren Kontrast, der Texturen zeigt und die Konturen des Objekts betont. Diese Methode \u00e4hnelt der Technik des Licht-Schatten-Spiels.<\/p>\n

\"Wie
\n\u201eBlade Runner\u201c, Ridley Scott, 1982<\/i><\/p>\n

2.5 \u2014 Praktische Beleuchtung<\/h4>\n

\nDies ist das tats\u00e4chliche Licht in der Szene, d. h. Lampen, Kerzen, der Bildschirm eines Fernsehers und andere. Solches zus\u00e4tzliches Licht kann verwendet werden, um die Lichtintensit\u00e4t zu erh\u00f6hen.<\/p>\n

\"Wie
\n\u201eBarry Lyndon\u201c, Stanley Kubrick, 1975<\/i><\/p>\n

2.6 \u2014 Reflektiertes Licht<\/h4>\n

\nLicht von einer starken Quelle wird mit einem Reflektor oder einer Oberfl\u00e4che, z. B. W\u00e4nden oder der Decke, gestreut. So wird eine gr\u00f6\u00dfere Fl\u00e4che abgedeckt und das Licht verteilt sich gleichm\u00e4\u00dfiger.<\/p>\n

\"Wie
\n\u201eThe Dark Knight Rises\u201c, Christopher Nolan, 2012<\/i><\/p>\n

2.7 \u2014 Hartes und weiches Licht<\/h4>\n

\nDer Hauptunterschied zwischen hartem und weichem Licht ist die Gr\u00f6\u00dfe der Lichtquelle im Verh\u00e4ltnis zum Objekt. Die Sonne ist die gr\u00f6\u00dfte Lichtquelle im Sonnensystem. Da sie jedoch 90 Millionen Kilometer entfernt ist, erscheint sie als kleine Lichtquelle. Sie erzeugt harte Schatten und damit hartes Licht. Wenn Wolken aufziehen, wird der gesamte Himmel zu einer riesigen Lichtquelle, und es wird schwieriger, die Schatten zu unterscheiden. Dadurch entsteht weiches Licht.<\/p>\n

\"Wie
\n3D-Beispiele mit LEGO, Jo\u00e3o Prada, 2017<\/i><\/p>\n

2.8 \u2014 High und Low Key<\/h4>\n

\nHigh-Key-Beleuchtung wird verwendet, um sehr helle Szenen zu erzeugen. Sie ist oft fast \u00fcberbelichtet. Alle Lichtquellen sind ungef\u00e4hr gleich stark.
\nIm Gegensatz zur High-Key-Beleuchtung ist die Low-Key-Szene stark abgedunkelt und kann eine starke Lichtquelle enthalten. Der Schwerpunkt liegt auf den Schatten, nicht auf dem Licht, um ein Gef\u00fchl von Spannung oder Dramatik zu vermitteln.<\/p>\n

\"Wie
\n\u00abTHX 1138\u00bb, George Lucas, 1971<\/i><\/p>\n

2.9 \u2014 Motiviertes Licht (Motivated Lighting)<\/h4>\n

\nDiese Beleuchtung imitiert nat\u00fcrliches Licht \u2013 Sonnenlicht, Mondlicht, Stra\u00dfenbeleuchtung und so weiter. Sie wird verwendet, um praktische Beleuchtung zu verst\u00e4rken. Spezielle Techniken helfen, motiviertes Licht nat\u00fcrlich aussehen zu lassen, beispielsweise Filter (Gobo) zur Erzeugung des Effekts von verdunkelten Fenstern.<\/p>\n

\"Wie
\n\u201eDrive\u201c, Nicolas Winding Refn, 2011<\/i><\/p>\n

2.10 \u2013 Au\u00dfenbeleuchtung<\/h4>\n

\nDas k\u00f6nnen Sonnenlicht, Mondlicht oder Stra\u00dfenlichter sein, die in der Szene sichtbar sind.<\/p>\n

\"Wie
\n\u201eStranger Things. Staffel 3\u201c, die Duffer-Br\u00fcder, 2019<\/i><\/p>\n

III \u2013 Grundlagen des Renderns<\/h2>\n

\nLevel-Designer erkennen die Bedeutung der Beleuchtung und erreichen damit eine bestimmte Wahrnehmung der Szene. Um das Level zu beleuchten und die gew\u00fcnschten visuellen Ziele zu erreichen, m\u00fcssen sie statische Lichtquellen, deren Strahlungswinkel und Farben festlegen. Diese erzeugen eine bestimmte Atmosph\u00e4re und notwendige Sichtbarkeit. Doch das ist nicht so einfach, denn die Beleuchtung h\u00e4ngt von technischen Eigenschaften ab \u2013 wie zum Beispiel der Leistung des Prozessors. Daher gibt es zwei Arten von Beleuchtung: vorab berechnete Beleuchtung und Echtzeit-Rendering.<\/p>\n

1 \u2014 Vorab berechnete Beleuchtung (Precomputed lighting)<\/h3>\n

\nDesigner nutzen statische Beleuchtung, um die Eigenschaften der Beleuchtung f\u00fcr jede Lichtquelle festzulegen \u2013 einschlie\u00dflich ihrer Position, Winkel und Farbe. In der Regel ist es aufgrund der Leistung nicht m\u00f6glich, globale Beleuchtung in Echtzeit zu implementieren. <\/p>\n

Vorab berechnete statische globale Beleuchtung kann in den meisten Engines verwendet werden, einschlie\u00dflich Unreal Engine und Unity. Die Engine \"brennt\" solche Beleuchtung in eine spezielle Textur, die als \"Lichtkarte\" (lightmap) bezeichnet wird. Diese Lichtkarten werden zusammen mit anderen Mapp-Dateien gespeichert, und die Engine greift beim Rendern der Szene auf sie zu. <\/p>\n

\"Wie
\nDie gleiche Szene: ohne Beleuchtung (links), nur mit direkter Beleuchtung (mittig) und mit indirekter globaler Beleuchtung (rechts). Illustrationen aus Unity Learn<\/i><\/p>\n

Neben Lightmaps gibt es Schattenkarten, die zur Erstellung von Schatten verwendet werden. Zuerst wird alles unter Ber\u00fccksichtigung der Lichtquelle gerendert \u2014 diese erzeugt einen Schatten, der die Tiefeninformationen der Szene widerspiegelt. Die resultierende Tiefenkarte bezeichnet man als Schattenkarte. Sie enth\u00e4lt Informationen \u00fcber den Abstand zwischen der Lichtquelle und den n\u00e4chstgelegenen Objekten f\u00fcr jedes Pixel. Anschlie\u00dfend erfolgt das Rendering, bei dem jedes Pixel der Oberfl\u00e4che mit der Schattenkarte abgeglichen wird. Wenn der Abstand zwischen dem Pixel und der Lichtquelle gr\u00f6\u00dfer ist als der in der Schattenkarte verzeichnete, befindet sich das Pixel im Schatten.<\/p>\n

\"Wie
\nAlgorithmus zur Anwendung der Schattenkarte. Illustration aus OpenGL-Tutorial<\/i><\/p>\n

2 \u2014 Rendering in Echtzeit<\/h3>\n

\nEin klassisches Beleuchtungsmodell f\u00fcr Echtzeitanwendungen ist das Lambert-Modell (benannt nach dem Schweizer Mathematiker Johann Heinrich Lambert). Beim Rendering in Echtzeit sendet die GPU in der Regel Objekte einzeln. Diese Methode nutzt die Darstellung des Objekts (seine Position, Drehwinkel und Ma\u00dfstab), um zu bestimmen, welche seiner Fl\u00e4chen gerendert werden m\u00fcssen. <\/p>\n

Bei Lambert-Beleuchtung strahlt Licht von jedem Punkt der Oberfl\u00e4che in alle Richtungen aus. Dabei werden einige Feinheiten, wie Reflexionen (Artikel von Chandler Pralle), nicht ber\u00fccksichtigt. Um die Szene realistischer zu gestalten, werden zus\u00e4tzliche Effekte auf das Lambert-Modell angewendet \u2013 wie Glanzlichter.<\/p>\n

\"Wie
\nLambert-Shading am Beispiel einer Sph\u00e4re. Illustration aus den Materialien von Peter D'yachikhin.<\/i><\/p>\n

Die meisten modernen Engines (Unity, Unreal Engine, Frostbite und andere) verwenden physikalisch korrekte Rendering-Techniken (Physically Based Rendering, PBR) und Shading (Artikel von Lucas Orsvarn). PBR-Shading bietet intuitivere und benutzerfreundlichere Methoden und Parameter zur Beschreibung der Oberfl\u00e4che. In Unreal Engine verf\u00fcgen PBR-Materialien \u00fcber folgende Parameter:<\/p>\n