Wenn man sich in der heutigen Zeit ein Computerspiel aus den 1980er Jahren vornimmt, könnte man den Eindruck gewinnen, man habe eine Reise durch die Zeit gemacht. Es gestaltete sich aus einer Handvoll verpixelten Charakteren, die sich kaum von Hintergrund hervorgehoben haben, und doch hat es die Spieler weltweit begeistert. Kaum anders sah es etwa ein Jahrzehnt später im ersten online casino echtgeld aus.
Heute hingegen findet man sich bei Spielen in fotorealistischen Landschaften wieder, in denen sich einzelne Haarsträhnen im Wind bewegen und in einer Pfütze der Himmel darüber widergespiegelt wird. Die Magie hinter dieser Transformation findet sich in der Evolution der Grafikprozessoren wieder.
Die Geburt der Pixelkünstler
Zur Geburtsstunde der Computerspiele bestanden die Grafiken aus rohen und dennoch betörenden Kästchenmosaiken. Konsolen und Computer gleichermaßen funktionierten nur mit einer begrenzten Prozessorleistung, die lediglich klobige und ebenso sehr einfache Bilder zustande brachte. Das Ziel war klar: Spiele sollten optisch in einer Zeit mit begrenzten technischen Möglichkeiten ansprechend werden. Die ersten Grafikprozessoren konnten kaum mehr als ein paar bunte Punkte auf den Bildschirm ziehen.
Dann kam die Revolution mit Grafikprozessoreinheiten (GPUs). Im Gegensatz zu CPUs – die einfachen Prozessoren eines Computers, die auch nur einfache Rechenaufgaben übernahmen – spezialisieren sich GPUs rein auf die Bildwiedergabe auf dem Bildschirm. Ein CPU konnte man sich entsprechend als einen Sternekoch im Restaurant vorstellen, der mehrere Gerichte gleichzeitig kocht, während ein GPU der leidenschaftliche Künstler ist und sich um detailreiche Bilder beispielsweise für einen spielautomat online kümmert.
Das dreidimensionale Erwachen
Die Wünsche, Träume und Visionen in der Gaming-Welt wachsen und gedeihen. In den 1990er Jahren explodierten 3D-Spiele förmlich und GPUs zauberten ganze Landschaften auf den Computerbildschirm. Die Entwicklung von Grafikkarten wie NVDIA’s RIVA TNT und die Voodoo-Serie von 3dfx integrierten beispielsweise folgende Funktionen:
- Texturen
- Lichteffekte
- Rudimentäre Schattenspiele
Plötzlich sprangen 2D-Spiele nicht nur einfach in eine neue Welt oder vielmehr Dimension, sie erkundeten eher riesige Landschaften, die so beeindruckend wie die Realität sein sollten. Charaktere erhielten eine richtige Figur, Schatten erstreckten sich auf natürliche Weise und Spieler starrten nicht mehr auf einzelne Pixel. Sie wurden mit beinahe lebensechten Skulpturen konfrontiert, die einen zuvor ungesehenen Realismus zauberten.
Die Kraft der Pixelmaler im neuen Jahrtausend
Das neue Jahrtausend markierte eine goldene Ära der GPU-Innovation. Mithilfe der neuen Shader-Model-Technologie konnten Entwickler realistische Gebilde von Wasser, Feuer und sogar die Bewegung von Stoff simulieren. Langsam aber sicher wurden GPUs zu den heimlichen Helden von Spielerlebnissen mit Kino-Effekt, sodass die Branche mit noch mehr Innovationen auftrumpfte:
- Anti-Alias (verwischen von scharfen Kanten)
- Anisotropische Filter (entfernte Texturen wirken schärfer)
In dieser Zeit erreichte auch der Konkurrenzkampf zwischen NVIDIA und AMD neue Höhen, wobei sie sich gegenseitig anstachelten, Grenzen graphischer Möglichkeiten immer wieder neu zu setzen. Spiele entwickelten sich von noch relativ klobigen Figuren zu beinahe menschenähnlichen Charakteren mit individuellen Falten, Schweißtropfen und beeindruckenden Augen. Allein mit diesen Effekten fügte sich dem Storytelling der Spiele eine tiefere Ebene hinzu.
Ray-Tracing – die Ankunft des echten Realismus
In der Vergangenheit war das Ziel der Spielgrafiken mehr, sie glaubwürdig zu gestalten. In der Gegenwart und auch in der Zukunft geht es mehr darum, sie von der Realität kaum unterscheiden zu können. Ray Tracing ist die bahnbrechendste Entwicklung in diesem Aspekt:
- Ahmt Lichtbewegungen der Realität nach und berechnet dabei, wie einzelne Lichtstrahlen von unterschiedlichen Oberflächen gebrochen werden. Es entstehen realistische Spiegelungen, Schatten und indirektes Licht.
- Im Gegensatz zu herkömmlichen Ansätzen, bei denen falsche Lichteffekte clever integriert wurden, ersetzt Ray Tracing sie mit purem Realismus.
In der Praxis könnte man sich vorstellen, wie man durch die Cyber-Punk-Stadt eines Spiels wandert. Schaufenster von Geschäften reflektieren das lebhafte Chaos auf den Straßen und das weiche Licht der Straßenlaternen wirft einen Schatten, der sich dynamisch mitbewegt.
Der KI-Faktor: Grafiken, die denken
Künstliche Intelligenz ist nicht mehr nur eine weitere Funktion der NPCs in Spielen, sie verändert, wie Spiele aussehen und sich anfühlen. Mit Deep Learning und weiteren KI-gesteuerten Elementen können GPUs hochauflösende Grafiken ohne die schwere Rechenleistung darstellen.
Es ist, als ob man ein Künstler ist, der lediglich einen groben Pinselstrich auf die Leinwand bringt, damit KI ihn mit Einzelheiten ausfüllen kann und so ein Meisterwerk mit nur wenig Aufwand entsteht. Mit dieser Technologie kann selbst weniger leistungsstarke Hardware hochauflösende Grafiken darstellen, ohne die Hardware ins Schwitzen geraten zu lassen. Dank ihr können mehr Spieler in den Genuss von atemberaubenden Grafiken kommen, die sie sich mit anderen Technologien vermutlich kaum leisten konnten.
Eine pixelige Reise zur Perfektion
Von den bescheidenen 8-Bit-Anfangen bis zum beeindruckenden Realismus von heute haben Grafikprozessoren stetig neu definiert, was bei Spielen möglich ist. Was einst einen ganzen Raum an Rechnern notwendig machte, kann heute auf kleinsten Geräten erzielt werden. Die Technologie entwickelt sich auch jetzt immer weiter, sodass eines Tages die Unterscheidung zwischen Realität und der Welt eines Spiels kaum zu unterscheiden sein wird.