{"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\/news\/kak-osveshhenie-vliyaet-na-gejmdizajn-i-igrovoj-opyt","title":{"rendered":"Wie Licht das Spieldesign und das Spielerlebnis beeinflusst","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

\"Wie
\n
\nIn Erwartung der PS5 und Project Scarlett, die Raytracing unterst\u00fctzen werden, habe ich \u00fcber 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 mit Beispielen und Screenshots. W\u00e4hrend des Spiels f\u00e4llt das nicht sofort auf.
\n<\/a><\/noindex><\/p>\n

Einf\u00fchrung<\/h2>\n

\nLicht ist nicht nur n\u00f6tig, damit der Spieler die Szene erkennen kann (obwohl das sehr wichtig ist). Licht beeinflusst die Emotionen. Viele Beleuchtungsstile aus Theater, Film und Architektur werden verwendet, um die emotionale Komponente zu verst\u00e4rken. Warum sollten diese Prinzipien nicht von Spieldesignern \u00fcbernommen werden? Die Verbindung zwischen Bild und emotionaler Reaktion bietet ein weiteres m\u00e4chtiges Werkzeug, das hilft, mit Charakteren, Narrativen, Klang, Spielmechaniken und so weiter zu arbeiten. Dabei erm\u00f6glicht die Interaktion von Licht mit Oberfl\u00e4chen, Helligkeit, Farbe, Kontrast, Schatten und andere Effekte zu beeinflussen. All das bildet die Grundlage, die jeder Designer meistern sollte.<\/p>\n

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

\"Wie
\n\u201eSchwanensee\u201c, Alexander Ekman<\/i><\/p>\n

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

\n\u201eRaum, Licht und Ordnung. Das sind die Dinge, nach denen die Menschen so sehr verlangen wie nach einem St\u00fcck Brot oder einem Schlafplatz\u201c, \u2014 Le Corbusier.<\/p>\n

Nat\u00fcrliches Licht leitet und begleitet uns seit unserer Geburt. Es ist notwendig, es bestimmt unseren nat\u00fcrlichen Rhythmus. Licht kontrolliert 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. Dieser Bereich hat Wellenl\u00e4ngen von 380 bis 780 nm. Tags\u00fcber unterscheiden wir Farben dank der Z\u00e4pfchen, nachts nutzt das Auge die St\u00e4bchen, und wir sehen nur Graustufen.<\/p>\n

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

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

2 \u2013 Richtung der Ausbreitung<\/h3>\n

\nIm Vakuum gibt es keine Materie, und Licht breitet sich geradlinig aus. Es verh\u00e4lt sich jedoch unterschiedlich, wenn es auf Wasser, Luft und andere Materialien trifft. Beim Kontakt mit Materie wird ein Teil des Lichts absorbiert und in W\u00e4rmeenergie umgewandelt. Bei der Kollision mit transparentem Material wird ebenfalls ein Teil des Lichts absorbiert, w\u00e4hrend der Rest hindurchgeht. Von glatten Objekten wie einem Spiegel wird Licht reflektiert. Wenn die Oberfl\u00e4che des Objekts unregelm\u00e4\u00dfig ist, wird das Licht gestreut.<\/p>\n

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

3 \u2013 Grundlegende Merkmale<\/h3>\n

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

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

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

Einheit: lx (Lux).<\/p>\n

\"Wie
\n
\nHelligkeit.<\/b> Dies ist das einzige grundlegende Merkmal des Lichts, das das menschliche Auge wahrnimmt. Einerseits ber\u00fccksichtigt es die Helligkeit der Lichtquelle, andererseits die Oberfl\u00e4che, was bedeutet, dass es stark von der Reflektivit\u00e4t (von Farbe und Oberfl\u00e4che) abh\u00e4ngt.
\nEinheit: 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 gl\u00fchte und schimmerte in verschiedenen Farben, die unterschiedlichen Temperaturen entsprachen. Zun\u00e4chst leuchtete die Kohle dunkelrot, \u00e4nderte aber beim Erhitzen die Farbe in ein hellgelb. Bei maximaler Temperatur wurde das ausgestrahlte Licht blau-wei\u00df.<\/p>\n

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

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

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

1 \u2013 Licht und Schatten sowie Tenebrismus<\/h3>\n

\nLicht-und-Schattenspiel ist ein Konzept der Kunsttheorie, das sich auf die Verteilung von Beleuchtungen bezieht. Damit werden die \u00dcberg\u00e4nge von T\u00f6nen dargestellt, um Volumen und Stimmung zu vermitteln. Georges de La Tour ist bekannt f\u00fcr seine Arbeiten mit n\u00e4chtlichem Licht und Szenen, die im Schein von Kerzenlicht beleuchtet sind. Keiner seiner Vorg\u00e4nger hat solche \u00dcberg\u00e4nge so meisterhaft ausgearbeitet. Licht und Schatten spielen eine entscheidende Rolle in seinen Arbeiten und sind Teil der Komposition in verschiedenen und oft alternativen Variationen. Die Analyse von La Tours Gem\u00e4lden hilft, die Verwendung von Licht und seinen Eigenschaften zu verstehen.<\/p>\n

\"Wie
\nGeorges de La Tour \u201eBu\u00dffertige Maria Magdalena\u201c, 1638-1643.<\/i><\/p>\n

a \u2014 Hohe Kontrastierung<\/h4>\n

\nIn diesem Gem\u00e4lde hebt sich das helle Gesicht und die Kleidung vom dunklen Hintergrund ab. Durch die hohe Kontrastierung der T\u00f6ne wird die Aufmerksamkeit des Betrachters auf diesen Teil des Bildes gelenkt. In der Realit\u00e4t w\u00e4re ein solcher Kontrast nicht vorhanden. Der Abstand zwischen dem Gesicht und der Kerze ist gr\u00f6\u00dfer als zwischen der Kerze und den H\u00e4nden. Doch im Vergleich zum Gesicht sehen wir, dass der Ton und die Kontrastierung an den H\u00e4nden ged\u00e4mpft sind. Georges de La Tour nutzt unterschiedliche Kontrastierungen, um die Aufmerksamkeit des Betrachters zu fesseln.<\/p>\n

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

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

\nAufgrund des hohen Tonunterschieds entstehen in einigen Bereichen an den R\u00e4ndern der Figur Konturen. Selbst in den dunklen Bereichen des Gem\u00e4ldes mochte der K\u00fcnstler es, verschiedene 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 abgebildet, aber wir wissen bereits, dass das Licht-und-Schattenspiel hier nicht davon abh\u00e4ngt. Georges de La Tour positionierte das Gesicht vor einem dunklen Hintergrund und stellte die Kerze so auf, dass ein scharfer \u00dcbergang zwischen den T\u00f6nen entsteht. F\u00fcr eine hohe Kontrastierung stehen helle T\u00f6ne in unmittelbarem Verh\u00e4ltnis zu dunklen und erreichen so den optimalen Effekt.<\/p>\n

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

d \u2014 Licht-und-Schattenspiel als Komposition aus geometrischen Figuren<\/h4>\n

\nWenn wir Licht und Schatten in diesem Werk vereinfachen, sehen wir grundlegende geometrische Figuren. Die Einheit aus hellen und dunklen T\u00f6nen bildet eine einfache Komposition. Sie gibt indirekt ein Gef\u00fchl f\u00fcr den Raum vor, in dem die Position der Objekte und Figuren Vorder- und Hintergrund zeigt, wodurch Spannung und Energie erzeugt werden.<\/p>\n

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

2 \u2014 Grundlegende filmtechnische 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 darzustellen.<\/p>\n

Hauptlicht (Key Lighting)<\/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)<\/b>
\nWie der Name schon sagt, wird es verwendet, um dunkle Bereiche auszuf\u00fcllen und zu eliminieren, die das Hauptlicht erzeugt. F\u00fclllicht ist deutlich weniger intensiv und wird im Winkel zur Hauptlichtquelle positioniert.<\/p>\n

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

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

2.2 \u2014 Von unten<\/h4>\n

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

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

2.3 \u2014 Von hinten<\/h4>\n

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

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

2.4 \u2014 Von der Seite<\/h4>\n

\nDiese Art der Beleuchtung wird verwendet, um die Szene von der Seite zu beleuchten. Sie schafft einen klaren Kontrast, der Texturen zeigt und die Konturen des Objekts hervorhebt. 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 die reale Beleuchtung in der Szene, wie Lampen, Kerzen, Fernseher und andere Quellen. Dieses zus\u00e4tzliche Licht kann verwendet werden, um die Intensit\u00e4t der Beleuchtung zu verst\u00e4rken.<\/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 durch einen Reflektor oder eine Fl\u00e4che, wie W\u00e4nde oder Decken, gestreut. Dadurch wird das Licht auf eine gr\u00f6\u00dfere Fl\u00e4che verteilt und gleichm\u00e4\u00dfiger verteilt.<\/p>\n

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

2.7 \u2014 Harter und weicher 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. Sie ist jedoch 90 Millionen Kilometer von uns entfernt, was sie zu einer kleinen Lichtquelle macht. Sie erzeugt harte Schatten und somit hartes Licht. Treten Wolken auf, wird der gesamte Himmel zu einer riesigen Lichtquelle, und die Schatten sind schwerer zu erkennen. Das bedeutet, es entsteht weiches Licht.<\/p>\n

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

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

\nHigh Key-Beleuchtung wird verwendet, um sehr helle Szenen zu schaffen. Sie ist oft nahe an einer \u00dcberbelichtung. Alle Lichtquellen sind ungef\u00e4hr gleich stark.
\nIm Gegensatz zur High Key-Beleuchtung ist bei Low Key die Szene stark verdunkelt, und es kann eine starke Lichtquelle vorhanden sein. Der Hauptfokus liegt auf den Schatten und nicht auf dem Licht, um ein Gef\u00fchl von Spannung oder Dramatik zu vermitteln.<\/p>\n

\"Wie
\n\u201eTHX 1138\u201c, George Lucas, 1971<\/i><\/p>\n

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

\nDiese Beleuchtung imitiert nat\u00fcrliches Licht \u2014 Sonnenlicht, Mondlicht, Stra\u00dfenlichter usw. Sie wird verwendet, um praktische Beleuchtung zu verst\u00e4rken. Spezielle Techniken helfen, motiviertes Licht nat\u00fcrlich zu gestalten, zum Beispiel Filter (Gobos) zur Schaffung des Effekts von abgedunkelten Fenstern.<\/p>\n

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

2.10 \u2014 Au\u00dfenlicht<\/h4>\n

\nDas kann 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 \u2014 Grundlagen des Renderns<\/h2>\n

\nLevel-Designer erkennen die Bedeutung der Beleuchtung und nutzen sie, um eine bestimmte Wahrnehmung der Szene zu erreichen. Um das Level zu beleuchten und die gew\u00fcnschten visuellen Ziele zu erreichen, m\u00fcssen sie statische Lichtquellen, deren Ausbreitungswinkel und Farben bestimmen. Sie setzen eine bestimmte Atmosph\u00e4re und die n\u00f6tige Sicht voraus. Doch die Sache ist nicht so einfach, denn die Beleuchtung h\u00e4ngt von technischen Eigenschaften ab, zum Beispiel von der Leistung des Prozessors. Deshalb gibt es zwei Arten von Beleuchtung: vorab berechnete Beleuchtung und Echtzeit-Rendering.<\/p>\n

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

\nDesigner verwenden statisches Licht, um die Beleuchtungseigenschaften f\u00fcr jede Lichtquelle festzulegen \u2014 einschlie\u00dflich ihrer Position, ihres Winkels und ihrer Farbe. Im Allgemeinen ist es aus Leistungsgr\u00fcnden unm\u00f6glich, Global Illumination in Echtzeit umzusetzen. <\/p>\n

Vorf calculated static Global Illumination kann in den meisten Engines verwendet werden, einschlie\u00dflich Unreal Engine und Unity. Die Engine \"baked\" dieses Licht in eine spezielle Textur, die als \"Lichtkarte\" (lightmap) bezeichnet wird. Diese Lightmaps werden zusammen mit anderen Map-Dateien gespeichert, und die Engine greift w\u00e4hrend des Renderns auf sie zu. <\/p>\n

\"Wie
\nDasselbe Szenario: ohne Licht (links), nur mit direktem Licht (in der Mitte) und mit indirekter globaler Beleuchtung (rechts). Illustrationen von Unity Learn.<\/i><\/p>\n

Neben Lightmaps gibt es Schattenkarten, die f\u00fcr die Erzeugung von Schatten verwendet werden. Zun\u00e4chst wird alles unter Ber\u00fccksichtigung der Lichtquelle gerendert \u2014 sie erzeugt den Schatten, der die pixelgenaue Tiefe der Szene widerspiegelt. Die resultierende Karte der pixelgenauen Tiefe wird als Schattenkarte bezeichnet. Sie enth\u00e4lt Informationen \u00fcber die Entfernung zwischen der Lichtquelle und den n\u00e4chstgelegenen Objekten f\u00fcr jeden Pixel. Danach erfolgt das Rendering, bei dem jeder 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 vermerkte, befindet sich der Pixel im Schatten.<\/p>\n

\"Wie
\nAlgorithmus zur Anwendung der Schattenkarte. Illustration von OpenGl-tutorial.<\/i><\/p>\n

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

\nEines der klassischen Beleuchtungsmodelle f\u00fcr Echtzeit wird als Lambert-Modell bezeichnet (nach dem schweizerischen Mathematiker Johann Heinrich Lambert). Bei der Echtzeit-Renderung sendet die GPU normalerweise Objekte nacheinander. Diese Methode verwendet die Darstellung des Objekts (seine Position, Drehwinkel und Ma\u00dfstab), um zu bestimmen, welche seiner Oberfl\u00e4chen gerendert werden muss. <\/p>\n

Im Fall der Lambert-Beleuchtung strahlt das Licht von jedem Punkt der Oberfl\u00e4che in alle Richtungen aus. Dabei werden einige Feinheiten nicht ber\u00fccksichtigt, wie zum Beispiel Reflexionen (Artikel von Chandler Pralle). Um die Szene realistischer erscheinen zu lassen, werden zus\u00e4tzliche Effekte \u2014 wie Glanzlichter \u2014 auf das Lambert-Modell angewendet.<\/p>\n

\"Wie
\nLambert-Shading am Beispiel einer Kugel. Illustration aus dem Material von Petr Djatchikhin.<\/i><\/p>\n

Die meisten modernen Engines (Unity, Unreal Engine, Frostbite und andere) verwenden physikalisch basierte Beleuchtung (Physically Based Rendering, PBR) und Shading (Artikel von Lucas Orsvarn). PBR-Shading bietet intuitivere und benutzerfreundliche Methoden und Parameter zur Beschreibung von Oberfl\u00e4chen. In Unreal Engine haben PBR-Materialien die folgenden Parameter:<\/p>\n